化工热力学习题辅导

第一章习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 一、是否题 1．封闭系统中有两个相α，β。在尚未达到平衡时，α，β两个相都是均相敞开系统，达到平衡时，则α，β两个相都等价于均相封闭系统。 2．理想气体的熵和吉氏 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 仅是温度的函数。 3．封闭系统中1mol气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度分别为T1和T2，则该过程的△U= ；同样，对于初、终态压力相等的过程有△H= 。 4.自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。 二、填空题 1.状态函数的特点是_________________________。 2.封闭系统中，温度是T的1mol理想气体从（Pi,Vi）等温度可逆地膨胀到（Pf,Vf）,则所做的功为____________（以V表示）或____________（以p表示）。 3.封闭系统中，1mol理想气体（已知 ）按下列途径由T1、p1和V1可逆地变化至p2,则 A等容过程的W=________，Q=_________,△U=________，△H_________。 B等温过程的W=________，Q=________,△U=________，△H________。 C绝热过程的W=________，Q=________,△U=________，△H________。 4.1MPa=_ _Pa=_____bar=____atm=_____mmHg=______kgf·cm-2 5. 普适气体常数R=____MPa·cm-3·mol-1·K-1=____bar·cm-3·mol-1·K-1=_____，J·mol-1·K-1=_____cal·mol-1·K-1。 三、计算题 1.某一服从 p（V-b）=RT状态方程（b是正常数）的气体，在从1000b等温可逆膨胀至2000b,所做的功应是理想气体经过相同过程所做的功的多少倍？ 2.一个0.057m-3气瓶中贮有的1MPa和294K的高压气体通过一半开的阀门放入一个压力恒定为0.115MPa的气柜中，当气瓶中的压力降至0.5MPa时，计算下列两种条件下从气瓶中流入气柜中的气体量（假设气体为理想气体）。 （a）气体流得足够慢以至于可视为恒温过程； （b）气体流动很快以至于可忽视热量损失（假设绝热过程可逆，绝热指数γ=1.4）。 第一章 习题参考答案 一 是否题 1. 对。 2. 错。还与压力和摩尔体积有关。 3. 对。 4. 错。有时可能不一致。 二 填空题 1. 其值只与状态有关。 2. ; 。 3. (1) 0; ( -R)(T2-T1); ( -R)(T2-T1); (T2-T1). (2) –RTln(P1/P2); RTln(P1/P2); 0; 0. (3) -( -R)(T2-T1); 0; ( -R)(T2-T1); (T2-T1); （其中的T2由理想气体绝热可逆过程方程计算）。 4. 101325；1；0.9869；750；101.97。 5. 8.314；8.314；8.314；1.987。 三 计算题 1. 2. （a） (b) 第二章 P-V-T关系和状态方程习题 一、是否题 1． 纯物质由蒸汽变成固体，必须经过冷凝的相变化过程。 2． 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。 3． 由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z＝1，实际气体的压缩因子Z＜1。 4． 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。 5． 在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。 6． 纯物质的平衡气化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。 7． 气体混合物的virial系数，如B,C,…，是温度和组成的函数。 二、选择题 1． 指定温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为 A．饱和蒸气 B.超临界流体 C.过热蒸气 2． T温度下过热纯蒸汽的压力P A．＞ps(T) B. ＜ps(T) C. =ps(T) 3． 当P→0时，纯气体的 的值为 A．0 B.很高的T时为0 C.与第三virial系数有关 D.在Boyle温度时为0 三、填空题 1.对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是________的（相同/不同）；一定温度下得泡点与露点，在P-T图上是________的（重叠/分开），而在P-V图上是________的（重叠/分开），泡点的轨迹称为________，露点的轨迹为________，饱和气、液相线与三相线所包围得区域称为________。纯物质汽-液平衡时，压力称为________。 2. 正丁烷得偏心因子ω=0.193，临界压力Pc=3.797MPa，则在Tr=0.7时的蒸气压为________MPa。 四、计算题 1.在常压和0℃下，冰的熔化热是334.4J·g-1，水和冰的质量体积分别是1.000cm3·g-1和1.091 cm3·g-1，且0℃时水的饱和蒸气压和汽化焓分别为610.62Pa和2508 J·g-1,请由此估计水的三相点数据。 2.试由饱和蒸汽压方程（见附录A-2），在合适的假设下估算水在25℃时的气化焓。 3.一个0.5m3的压力容器，其极限压力为2.75MPa，出于安全得考虑。要求操作压力不得超过极限压力得一半。试问容器在130℃条件下最多能装入多少丙烷？（答案：约10Kg） 4.用Antoine方程计算，正丁烷在50℃下时的蒸气压；用PR方程计算正丁烷在50℃时饱和气液相摩尔体积（用软件计算）；在用修正的Rackett方程计算正丁烷在50℃时饱和液相摩尔体积（液相摩尔体积的实验值是106.94cm3·mol-1）。 5.试计算一个125cm3得刚性容器，在50℃和18.745MPa的条件下能贮存甲烷多少克（试验值是17g）？分别比较理想气体方程、三参数对应态原理和PR方程得结果（PR方程可以用软件计算）。 6．试用PR方程合成气［H2：N2（摩尔比）=1：3］在40.5MPa和573.15K摩尔体积（实验值为135.8 cm3·mol-1，用软件计算，假设kij=0）。 五、图示题 1.试定性画出纯物质的P-V相图，并在图上指出（a）超临界流体，（b）气相，（c）蒸气，（d）固相，（e）气-液共存，（f）固液共存，（g）气-液共存等区域；和（h）气-液-固三相共存线，（i）T＞Tc、T＜Tc、T=Tc的等温线。 2.试定性讨论纯液体在等压平衡气化过程中，M（=V、S、G、Cp）随T的变化（可定性作出M-T图上的等压线来说明）。 六、证明题 由式2-29知，流体得Boyle曲线是关于 =0的点的轨迹。证明vbW流体得Boyle曲线是 。 第二章习题参考答案 一 是否题 1. 错。如升华的逆过程。 2. 错。见纯物质相图。 3. 错。若温度大于boyle温度时，z大于1. 4. 错。纯物质的三相点是物质的固有特性，不随着所处的压力或温度的不同而改变。 5. 对。即纯物质的气液平衡准则。 6. 错。见上一题。 7. 对。 二 选择题 1. C；2. B; 3.D. 三 填空题 1. 相同；重叠；分开；饱和液相线；饱和气相线；气液共存区；蒸气压；沸点。 2. 四 计算题 1. 对熔化曲线，由已知的一点273.15K、101325Pa，得： （1） 同理，得汽化曲线 （2） （1）、（2）两式联立，得三相点 2. 设压力较低，由Clapeyron方程，得 将Antoine方程代入上式，得 3. 先计算在2.75/2MPa和130℃条件下丙烷的摩尔体积，可以用PR方程或三参数对应态原理，参见例2-4和2-7.然后计算其质量。 4. 饱和蒸气压和饱和液体的摩尔体积计算见例题2-6，容PR方程计算饱和气-液相的摩尔体积见例2-7. 5. 与第3题相似。 6. 均相顶组成混合物摩尔体积计算，见例2-8. 五、图示题 1. 参见图2-2和2-3及其有关说明. 2. 六、证明题 将vdw方程变为Z = f(P、T、V、a、b)的形式，求导数，令其为0，化简可得。 第三章 均相封闭系统热力学原理及其应用习题 一、是否题 1． 热力学基本关系式 只适用于可逆过程。 2． 当压力趋于零时， （M是摩尔容量性质）。 3． 纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下， 4． 当p→0时， → 。 5． 因为 ，当p→0时， ，所以， 。 6． 吉氏函数与逸度系数的关系是 。 7． 由于偏离函数是两个等温度状态的性质之差，故不可能用偏离函数来计算性质随着温度的变化。 二、选择题 1． 对于均相系统， 等于 A．0 B． C．R D． 2．一气体符合 的状态方程从V1等温可逆膨胀至V2，则系统的 为 A． B．0 C． D． 3．吉氏函数变化与p-V-T关系为 ，则 的状态应为 A．T和p下纯理想气体 B．T和零压的纯理想气体 C．T和单位压力的纯理想气体 3、 填空题 1．状态方程 的偏离焓和偏离熵分别是_____________和___________；若要计算 还需要什么性质________________________；其计算式分别是 =____________和 =__________________。 2．对于混合物系统，偏离函数中参考态是______________________________。 四、计算题 1．试计算液态水从2.5MPa和20℃变化到30MPa和300℃的焓变化和熵变化，既可查水的性质表，也可以用PR方程通过偏离函数计算。 2．（a）分别用PR方程和三参数对应态原理计算，312K的丙烷饱和蒸气的逸度（参考答案1.06MPa）；（b）分别用PR方程和三参数对应态原理计算312K，7MPa丙烷的逸度；（c）从饱和气相的逸度计算312K，7MPa的丙烷的逸度，设在1~7MPa的压力范围内液体丙烷的质量体积为 ,且为常数。 3．试由饱和液体水的性质估算（a）100℃，2.5MPa和（b）100℃，20MPa下水的焓和熵，已知100℃下水的有关性质如下 4．压力是3MPa的饱和蒸气置于1000cm3的容器中，需要导出多少热量方可使一半的蒸气冷凝（可忽视液体水的体积）？ 5．在一个0.3m3的刚性容器中贮有1.554×106Pa的饱和水蒸气，欲使其中25%的蒸汽冷凝，问应该移出多少热量？最终的压力多大？ 五、图示题 将下列纯物质经历的过程表示在p-V，lnp-H, T-S图上： 1 过热蒸汽等温冷凝为过冷液体； 2 过冷液体等压加热成过热蒸汽； 3 饱和蒸汽可逆绝热膨胀； 4 饱和液体恒容加热； 5 在临界点进行的恒温膨胀。 六、证明题 1．证明 2．若定义压缩系数和膨胀系数分别为， ，试证明 ；对于通常状态下的液体， 和 都是T和p的弱函数，在T，p变化范围不是很大的条件，可以近似处理成常数。证明液体从（T1，p1）变化到（T2，p2）过程中，其体积从V1变化到V2。则 3． 证明状态方程 表达的流体：（a）Cp与压力无关；（b）在一个等焓变化过程中，温度是随压力的下降而上升。 4． 证明RK方程的偏离性质有 第三章习题参考答案 一、 是否题 1. 错。式中的符号钧不是状态函数，故不仅仅适用于可逆过程。 2. 对。 3. 错。不完整，还有 。 4. 错。应该为1。 5. 当p→0时，从积分式看， 为任何值，都有 。 6. 错。等式右边应该为RTlnf. 7. 错。见3-35式。 二、选择题 1、D；2、C；3、C 三、填空题 1. 见例3-2。 2. 与研究态混合物同温同组成的理想气体混合物。 四、计算题 1. [焓差 = -74805.1J/mol; 熵差 = -116.618J/(mol•K)] （1）查水的性质表，由附录C-3可分别查得两个状态下的焓和熵，相减即得焓差和熵差。 （2）用PR方程计算，用软件计算得步骤如下。 查水的临界参数和偏心因子，计算两个状态下的PR方程常数，用PR方程计算两个状态下的摩尔体积，然后计算两个状态下的偏离焓、偏离熵，最后用3-35式计算焓差和熵差。 2. [a. 1.08MPa; b. 1.306MPa] 用PR计算逸度系数的步骤同第1小题的（2）；用三参数对应态原理，与例3-4类似；第三问属于逸度的性质，即在等温下逸度随着压力变化计算，与例3-3类似。 3. 此题属于焓和熵在等温下随着压力的变化的情况，可分别用3-28和3-22式，通过积分求得答案。 4. 此题求水的等容变化过程的热量，按热力学第一定律，有关等于过程的内能变化。内能变化计算涉及湿蒸汽性质，需要借助于查水的热力学性质表进行计算。类似于例3-10. 5. 与第4小题相似。 五、图示题 六、证明题 1. 物化中学过。 2. 第一步求导数即可证明；第二步，可设V= V(T, P), 求全微分，两边同除以V, 然后积分即可。 3. （a）证明 即可； （b）证明 即可。 第四章 均相敞习题开系统热力学及相平衡准则习题 一、是否题 1.偏摩尔体积的定义可表示为 。 2.对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。 3.对于理想溶液所有的超额性质均为零。 4.系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。 5.理想气体有f = p, 而理想溶液有 。 6.温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总内能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。 7.因为 （或活度系数）模型是温度和组成的函数，故理论上 与压力无关。 8.纯流体的汽—液平衡准则为 。 9.混合物系统达到汽—液平衡时，总是有 ， ， 。 10.理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。 二、选择题 1.由混合物的逸度表达式 知， 的状态为 A．系统温度，p=1的组分i的理想气体状态 B．系统温度，系统压力的纯组分i的理想气体状态 C．系统温度，p=1的纯组分i D．系统温度，系统压力，系统组成的理想混合物 2．已知某二系统的 则对称归一化的活度系数 是 A． B． C． D． 三、填空题 1.填表 偏摩尔性质 溶液的性质 关系式 2.有人提出了一定温度下二元液体混合物的偏摩尔体积的模型是 ， ，其中V1,V2为纯组分的摩尔体积，a,b为常数，问所提出的模型是否有问题？_ _；若模型改为 ， ，情况又如何？ _ 。 3.常温、常压条件下二元液相系统的溶剂组分的活度系数为 （ ， 是常数）， 则溶质组分的活度系数表达式是 。 四、计算题 1. 298.15K，若干NaCl（B）溶解于1kg水（A）中形成的溶液的总体积的关系为 （cm3）.求 =0.5mol时，水和NaCl的偏摩尔体积 。 2. 用PR方程计算2026.5kPa和344.05K的下列丙烯（1）—异丁烷（2）系统的摩尔体积、组分逸度和总逸度。（a）x1=0.5的液相；（b）y1=0.6553的气相（设k12=0） 3. 常压下的三元气体混合物的 ，求等摩尔混合物的 。 4. 三元混合物的各组分摩尔分数分别为0.25，0.3和0.45，在6.585MPa和348K下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。 5.利用例题4-9给定的有关数据和Wilson方程，计算下列甲醇（1）-水（2）系统的组分逸度（a）p=101325Pa，T=81.48℃，y1=0.582的气相；（b）p=101325Pa，T=81.48℃，x1=0.2的液相。 6.已知环己烷（1）-苯（2）系统在40℃时的超额吉氏函数是 和， ， =24.3kPa，求（a） ；（b） ；（c） 。 7.已知苯（1）-环己烷（2）液体混合物在303K和101.3kPa下的偏摩尔体积是 （cm3·mol-1）,试求此条件下的（a） ；（b）△V；（c） (不对称归一化)。 五、图示题 下图中是二元系统的对称归一化的活度系数 与组成的关系部分曲线，请补全两图中的活度系数随液相组成变化的曲线；指出哪一条曲线是或 ；曲线两端点的含意；系统属于何种偏差。 六、证明题 1.对于二元系统，证明不同归一化的活度系数之间的关系 和 。 2. 从汽-液平衡准则证明式（2-64）和式（2.65）。 第四章习题参考答案 一、是否题 1. 错，见偏摩尔量的定义式； 2. 错，见4-72式； 3. 对。 4. 错，只有当M = V,U, H, Cv,Cp时，才相等； 5. 对； 6. 错，见4-55式； 7. 错， 在理论上与温度、压力和组成有关； 8. 对； 9. 错，混合物气液平衡时，组分的逸度相等，而其它逸度不等； 10. 对，因为两种规则是等价的。 二、 选择题 1. A 2. A 三、填空题 1. 偏摩尔性质 溶液的性质 关系式 2.有人提出了一定温度下二元液体混合物的偏摩尔体积的模型是 ， ，其中V1,V2为纯组分的摩尔体积，a,b为常数，问所提出的模型是否有问题？_有问题_；若模型改为 ， ，情况又如何？__合理_。 3.常温、常压条件下二元液相系统的溶剂组分的活度系数为 （ ， 是常数）， 则溶质组分的活度系数表达式是 。 四、计算题 1. 可由给出Vt，按4-32式求出； 可由4-46式求出； 2. 查丙烯（1）和异丁烷（2）的临界参数和偏心因子，分别计算它们的PR方程常数，再用PR方程的混合规则计算混合物的PR方程常数，用PR方程计算给定温度和压力下混合物的摩尔体积，然后用表4-2 的第二式计算 ， ，由4-59式计算组分逸度，最后由4-66计算混合物的逸度。此题与例4-6类似； 3. 由给定的式子和等摩尔分数与4-68对比可得各组分的 ，再由4-59式（即逸度系数的定义式）计算组分逸度； 4. 将给定数值代入4-68式计算即可。 5. 此题与例4-9类似。 （1）有Wilson方程计算二组分的活度系数；由 计算组分逸度； （2）与（1）类似。 6. （a）和（c）见例4-8；（b）由4-75式计算组分的亨利系数； 7. （a）由4-39式计算偏摩尔体积；（b） , 其中Vi是纯i组分的摩尔体积，等于对应的偏摩尔体积xi→1时的值； （c） 其中 等于对应的偏摩尔体积在xi→0时的值。 五、图示题 六、 证明题 1. 见91页下。 2. 由纯物质的气液平衡准则 G sl = G sv G = A + PV 第五章 一、是否题 1.在一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。 2.在（1）－（2）系统的汽－液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，则y1＞x1，y2＜x2。 3.纯物质的气液平衡常数K等于1。 4.在（1）－（2）系统的汽－液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，当温度一定，则系统的压力随着x1的增大而增大。 5.下列气－液平衡关系是错误的： 。 6.对于理想系统，气－液平衡常数 ，只与T、P有关，而与组成无关。 7.对于负偏差系统，液相的活度系数总是小于1。 8.能满足热力学一致性的气－液平衡数据就是高质量的数据。 9.逸度系数也有归一化问题。 10.EOS+γ法既可以计算混合物的气－液平衡，也能计算纯物质的气－液平衡。 二、选择题 1.预找到活度系数与组成的关系，已有下列二元系统的活度系数表达式，α、β为常数，请决定每一组的可接受性。 A． B. C.ln EMBED Equation.3 ; ln D. ln EMBED Equation.3 ; ln E.ln ;ln 2.二元气体混合物的摩尔分数y1=0.3，在一定的T、P下， 则此时混合物的逸度系数为 A．0.9097； B. 0.8979； C. 0.8982； D. 0.9092 三、填空题 1. 说出下列气－液平衡关系适用的条件 （1） ________ （2） ________ （3） ________ 2. 丙酮（1）－甲醇（2）二元系统在98.66kPa时，恒沸组成x1=y1=0.796，恒沸温度为327.6K，已知此温度下的 ，则vanLaar方程常数是A12＝________，A21＝________（已知vanLaar方程为 ） 3. 组成为x1=0.2，x2=0.8，温度为300K的二元液体的泡点组成y1为（已知液相的 0.75n1n2/(n1+n2)， ）________。 4. 若用EOS+ i法来处理300K时的甲烷（1）－正戊烷（2）系统的气－液平衡时，主要困难是________。 5.EOS法则计算混合物的气液平衡时，需要输入的主要物性数据是________，通常如何得到相互作用参数的值？________。 6.由Wilson方程计算常减压下的气液平衡时，需要输入的数据是________，Wilson方程的能量参数是如何得到的？________。 四、计算题 1.试用PR方程计算水的饱和热力学性质，并与附录C-1的有关数据比较（用软件计算）。在P＝1.554MPa时的Tb，Vsv，Vsl，ln ，ln ，△Hvap，△Svap(Tb是沸点温度)。 2.一个由丙烷（1）－异丁烷（2）－正丁烷（3）组成的混合气体，y1=0.7，y2=0.2，y3=0.1，若要求在一个30℃的冷凝器中完全冷凝后以液相流出，问冷凝器的最小操作压力是多少？（用软件计算） 3.在常压和25℃时，测得x1=0.059的异丙醇（1）－苯（2）溶液的气相分压（异丙醇的）是1720Pa。已知25℃时异丙醇和苯的饱和蒸汽压分别是5866 Pa和13252 Pa。（a）求液相异丙醇的活度系数（对称归一化）；（b）求该溶液的GE。 4. 苯（1）－甲苯（2）可以作为理想系统。（a）求90℃时，与x1=0.3的液相成平衡的气相组成和泡点压力；（b）90℃和101.325kPa时的平衡气、液相组成是多少？（c）对于x1=0.55和y1=0.75的平衡系统的温度和压力各是多少？（d）y1=0.3的混合气体在101.325kPa下被冷却到100℃时，混合物的冷凝率是多少？ 5. 用例题5－3给定的数据和Wilson方程，计算甲醇（1）－水（2）系统的露点（假设气相是理想气体，可用软件计算）。（a）p=101325Pa，y1=0.582（实验值T＝81.48℃，x1=0.2）；（b）T=67.83℃，y1=0.914(实验值P＝101325Pa，x1=0.8)。 6. 测定了异丁醛（1）-水（2）系统在30℃时的液-液平衡数据是 ， 。（a）由此计算van Laar常数（答案是 ）；（b）推算T=30℃, 的液相互溶区的汽-液平衡（实验值：p=29.31kPa）。已知30℃时， ， 。 7.A-B是一个形成简单最低共熔点的系统，液相是理想溶液，并已知下列数据 组分 /(J·mol-1) A 446.0 26150 B 420.7 21485 (a)确定最低共熔点（ ， ） (b) 的液体混合物，冷却到多少温度开始有固体析出？析出和物？每摩尔这样的溶液最多能析出多少该物质？此时的温度是多少？（答案：析出温度437K，析出率0.785）。 五、图示题 1.描述下列二元p-x-y图中的变化过程 ，________________ 2.将下列T-x-y图的变化过程 。P-x-y图上的变化过程 表示在p-T图（总组成=0.4）上。 六、证明题 1.若用积分法进行二元汽-液平衡数据的热力学一致性检验时，需要得到 数据。在由汽-液平衡数据计算 时，若采用 （i=1,2）的平衡准则，此时需要计算 ，若由virial方程 （其中 ）来计算 。试证明 ； 其中 。 2.对于低压的恒温二元汽-液平衡系统，用Gibbs-Duhem方程证明有下列关系存在 （a） ；（b） ；（c） ； （d） ；（e） 3.有人说只有 ，才有可能表达二元系统的掖-液相分裂。这种说法是否有道理？ 第五章 习题参考答案 一、是否题 1. 对，见图5-5； 2. 错，若有共沸点则情况不同； 3. 对； 4. 错，若有共沸点则情况不同； 5. 错，给出的式子是对的； 6. 对，见例5-1 7. 对； 8. 错，见132页下； 9. 对，当压力趋于0时，逸度系数多年关于1； 10. 对，见例5-2的x1=1或0时的情况。 二、选择题 1. D，用吉布斯-杜亥姆公式检验，与104页的第三题第2小题类似； 2. B，用4-68计算。 三、填空题 1. （1）混合物； （2）用EOS法进行混合物的气液平衡的计算 （3）常减压系统。 2. 与例5-6类似，即利用共沸点的数据估算活度系数模型参数； 3. 首先需要用G模型求出活度系数模型（见例4-8），进而求得活度系数再进行等温泡点计算； 4. 难以获得亨利系数。因为甲烷处于超临界状态，需要用不对称归一化的活度系数求其逸度。 5. 临界参数、偏心因子和饱和蒸气压等；一般由混合物的实验数据拟合得到，见115页下； 6. 见图5-8，从混合物的有关数据（如相平衡数据）得到。 四、计算题 1. 与框图3-5类似的方法求得沸点等，再由3-99和3-100式求得汽化焓和汽化熵。 2. 属于等温泡点计算，用EOS法用迭代的方法求得，见图5-6； 3. (a) 由 分别求得γ1= 5，γ2 = 8 （b） 4. (a) 属于等温泡点计算 （b） (c) (d) 属于闪蒸计算，见例5-1 5. 属于露点计算，计算方法与图5-8类似。 五、图示题 1. A→B，是过冷液体，B点表示饱和液体，B→C, 气液两相平衡共存区；C点饱和气相；C→D过热气体。 2. 第六章 流动系统的热力学原理及应用习题 习题 一、选择题 1.某封闭系统经历一可逆过程，系统所做的功和排出的热量分别为100kJ和45kJ。问系统的熵变： A.为正；B.为负；C.可正可负。 2.某封闭系统经理一不可逆绝热过程，系统所做的功和排出的热量分别为100kJ和45kJ。问系统的熵变： A.为正；B.为负；C.可正可负； 3.某流体在稳流装置内经历一个不可逆绝热过程，向外做的功为24kJ，试问流体流入、流出系统的熵变： A.为正；B.为负；C.可正可负； 4. .某流体在稳流装置内经历一个不可逆过程，加给装置的功为25kJ，从此装置带走的热量（即流体吸热）为10kJ。试问流体流入、流出系统的熵变： A.为正；B.为负；C.可正可负； 二、图示题 1.蒸气压缩制冷循环装置中的膨胀过程，可以用节流阀和膨胀机来完成，请在T-S图上表明两者的差别，并说明各自的做功能力的大小。 2.提高蒸气压缩制冷循环的制冷系数有什么办法，并比较各方法的优点。用T-S图和p-H图说明。 3.将习题图1中单级蒸气压缩制冷循环由T-S图转换成H-S图，其中1—2是等熵线，2—3—4—5是等压线，5—6是等焓线。 三、计算题 1.求算在流动过程中温度为540℃，压力为5.0MPa的1kmol氮气所能给出的理想功为多少？取环境温度为15℃，环境压力为0.1MPa. 氮气的摩尔定压力热容 · · 。 2. 某厂有一输送90℃热水的管道，由于保温不良，到使用单位时，水温以降至70℃。试求水温降低过程的热损失与损失功。设大气温度为25℃。 3. 有一逆流式换热器，利用废气加热空气。空气从0.1MPa，20℃的状态被加热到125℃，空气的流量为1.5 。而废气从0.13MPa，250℃的状态冷却到95℃。空气的比定压热容为1.04 ，废气的比定压热容为0.84 ，比定容热容为0.63 。假定空气与废气通过换热器的压力与动能变化可忽略不计，而且换热器与环境无热量交换，环境状态为0.1MPa和20℃。试求： （1）换热器中不可逆传热的有效能损失？ （2）换热器的有效能效率？ 4.某制冷装置采用R12为制冷剂，以25℃的饱和液体状态进入节流阀，离开阀的温度为-20℃。 （1）假设此节流过程试绝热的，其有效能损失为多少？ （2）若节流过程中制冷剂从环境吸收5.0 热量，此时有效能的损失又为多少？设环境温度27℃，压力0.1MPa。 5.某工厂的高压蒸汽系统，每小时能产生3.5t中压冷凝水，再经闪蒸产生低压蒸汽回收利用，试比较下列两种回收 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的有效能损失。 方案1：中压冷凝水1直线进入闪蒸器，产生低压蒸汽2和低压冷凝水3； 方案2：中压冷凝水1经锅炉给水预热器和锅炉给水5换热变为温度较低的中压过冷水4，再进入闪蒸器。仍产生低压蒸汽和低压冷凝水3。两方案如习题图2所示。各状态的状态参数及焓值和熵值如下表，假定忽略过程的热损失，环境温度298.15K。 序号 1 2 3 4 5 6 状态 中压冷凝水 低压蒸汽 低压冷凝水 中压过冷水 预热前锅炉给水 预热后锅炉给水 T/K 483 423 423 433 428 478 P/MPa 1.97 0.49 0.49 1.97 1.78 1.78 H/ 897.0 2744.3 631.4 676.1 653.1 874.0 S/ 2.4213 6.8308 1.8380 1.9384 1.8887 2.3744 6.某气体可用如下状态方程式表示pV=RT+ ,其中C为常数。试向将该气体从25℃，20MPa状态通过节流膨胀后，在什么条件下，气体的温度是上升或下降？设节流过程没有相变化发生。 7.1.38MPa，21℃的CO2，通过（a）节流阀；（b）膨胀机进行绝热可逆膨胀，试确定膨胀后CO2气体的温度。 （1）用理想气体状态方程计算； （2）用普通化关联式计算。 8.有一单级压缩机压缩丙烷，吸入压力为0.3MPa，排除压力为2.8MPa，压力进压缩机温度为20℃，处理量为20 。如果压缩机在绝热可逆下操作，问所需功率为多少?已知丙烷的摩尔定压热容为Cp＝5.4+0.02T（ ）。 9．一郎肯循环蒸汽动力装置的锅炉供应2.45MPa（绝压），430℃的过热蒸汽给透平机，其流量为25200 。乏汽在0.0135MPa压力下排至冷凝器。冷却水温21℃。假定透平是绝热可逆的，冷却器出口是饱和液体，循环水泵将冷凝液打回锅炉的过程也是绝热可逆过程。求：（1）透平所做的功；（2）泵功；（3）每千克蒸汽从锅炉中吸收的热量；（4）如果一循环在锅炉的沸点223℃接受热量，在21℃冷凝排出热量，求最大功；（5）如果每小时从 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 蒸汽中抽出0.29MPa，13800kg的蒸汽作其他用途，剩余部分仍膨胀至0.0135MPa，求透平所做的功。 10氨蒸气在进入绝热可逆膨胀机之前，压力为2.0MPa，温度为150℃。若要求绝热透平膨胀机的出口液氨不得大于5％，有人主张只要控制出口压力就可以，你认为此意见是否正确？请在T-S图上示意说明。 11.从氨压缩机来的压力为1.013MPa，温度为30℃的氨按下述不同的过程膨胀到0.1013MPa，试求经过膨胀后温度为多少？（1）绝热节流膨胀；（2）绝热可逆膨胀。 12．某空气调节装置的制冷能力为 ，采用氨蒸气压缩制冷循环，氨蒸发温度为283K，冷凝温度为313K。假定氨进入压缩机时为饱和蒸气而离开冷凝器时是饱和液体，且压缩过程为可逆过程。求：（1）循环氨的流量；（2）在冷凝器中制冷剂放出的热量；（3）压缩机的理论功率；（4）理论制冷系数。 13．有一制冷剂为氨且制冷能力为104kJ的压缩机，在下列条件下工作：蒸发温度为-15℃，冷凝温度为25℃，过冷度为5℃。假设压缩机吸入的是干饱和蒸气，试计算：（1）制冷剂循环速率；（2）压缩机理论功率；（3）制冷系数。并将以上结果与不过冷情况比较，说明什么问题？ 14．某蒸气压缩制冷循环，制冷量 ，蒸发室温度为-10℃，若冷凝器用水冷却，冷却水进口温度为8℃，循环水量无限大，请设计一套功耗最小的循环装置，并计算制冷循环消耗的最小功。若用空气来冷却冷凝，室温为25℃，消耗的最小功又是多少？ 15．有一制冷剂为R12的制冷装置，制冷剂循环流量为 ，在30℃时冷凝，并被过冷至25℃。膨胀后的蒸发温度为-20℃，且蒸发器出口处蒸气过热度为5℃。试求：（1）装置的制冷能力和制冷循环系数；（2）与上述同样条件下逆向卡诺循环的制冷系数，并说明什么问题？ 16．用一简单林德循环，使空气液化。空气初温为300K，膨胀前的初压力为10MPa，节流后压力为0.1 MPa,空气流量（ 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 状态下）为0.015m3 。 （1）求在理想操作情况下，空气液化的百分数和每小时的液化量。 （2）若热交换器热量端温差为5℃，由外界传入热量为 ，问对液化量的影响如何？ 17．求用简单林德循环制1kg液态空气所消耗的能量，其操作条件如下： （1）初态温度为288K，压缩后的终压为5.065MPa； （2）初态温度为288K，压缩后的终压为20.26MPa； 上述两种情况都膨胀到0.1013MPa，不考虑冷损失及温度损失，空气视为理想气体。 10 1 T 0 1 1 0 γ1γ2　　 B Tb P = 常数 G T Tb P = 常数 V Cp T Tb P = 常数 T Tb P = 常数 c a d e b b e d a c P T S H V lnP b e S a c e d a b c 1 γ1γ2　　 γ1γ2　　 1 γ1γ2　　 0 1 1 0 1 10 C D A T=常数 B C C B D A C B D A T=常数 P p/MPa T/℃ 180 100 3 140 5 1 总组成=0.4 A E F J _1276238097.unknown _1280739691.unknown _1284189007.unknown _1284192158.unknown _1284193422.unknown _1284277621.unknown _1284278256.unknown _1284278602.unknown _1284278795.unknown _1284278441.unknown _1284278004.unknown _1284196122.unknown _1284193136.unknown _1284193292.unknown _1284192735.unknown _1284190892.unknown _1284191471.unknown _1284191863.unknown _1284190935.unknown _1284189984.unknown _1284190081.unknown _1284189574.unknown _1284188672.unknown _1284188769.unknown _1284188817.unknown _1284188902.unknown _1284188730.unknown _1284122217.unknown _1284188610.unknown _1284188634.unknown _1284122241.unknown _1284188515.unknown _1280740286.unknown _1280740896.unknown _1280739806.unknown _1276242845.unknown _1276247803.unknown _1280732803.unknown _1280735614.unknown _1280739454.unknown _1280739565.unknown _1280736573.unknown _1280738761.unknown _1280736037.unknown _1280733812.unknown _1280734325.unknown _1280732824.unknown _1276249212.unknown _1276251931.unknown _1276253926.unknown _1276256124.unknown _1276256846.unknown _1276257115.unknown _1276255783.unknown _1276251958.unknown _1276249672.unknown _1276251867.unknown _1276249434.unknown _1276248538.unknown _1276248918.unknown _1276249068.unknown _1276248778.unknown _1276248097.unknown _1276248151.unknown _1276247906.unknown _1276248063.unknown _1276247870.unknown _1276244904.unknown _1276245318.unknown _1276245552.unknown _1276247634.unknown _1276247430.unknown _1276245462.unknown _1276245191.unknown _1276245272.unknown _1276244951.unknown _1276243643.unknown _1276243773.unknown _1276244119.unknown _1276244497.unknown _1276244562.unknown _1276243873.unknown _1276244026.unknown _1276243666.unknown _1276243114.unknown _1276243198.unknown _1276242881.unknown _1276239088.unknown _1276242331.unknown _1276242479.unknown _1276242557.unknown _1276242403.unknown _1276240326.unknown _1276240412.unknown _1276239265.unknown _1276238362.unknown _1276238688.unknown _1276238812.unknown _1276238523.unknown _1276238214.unknown _1276238297.unknown _1276238151.unknown _1276182346.unknown _1276235090.unknown _1276235791.unknown _1276236436.unknown _1276236610.unknown _1276237199.unknown _1276237333.unknown _1276237356.unknown _1276237318.unknown _1276236662.unknown _1276236675.unknown _1276236873.unknown _1276236620.unknown _1276236440.unknown _1276235998.unknown _1276236083.unknown _1276236229.unknown _1276236219.unknown _1276236069.unknown _1276236026.unknown _1276235869.unknown _1276235944.unknown _1276235846.unknown _1276235292.unknown _1276235426.unknown _1276235499.unknown _1276235585.unknown _1276235677.unknown _1276235444.unknown _1276235377.unknown _1276235398.unknown _1276235416.unknown _1276235322.unknown _1276235179.unknown _1276235252.unknown _1276235115.unknown _1276183444.unknown _1276234188.unknown _1276234320.unknown _1276234391.unknown _1276235062.unknown _1276235002.unknown _1276234359.unknown _1276234284.unknown _1276233835.unknown _1276234172.unknown _1276194122.unknown _1276182756.unknown _1276183099.unknown _1276183197.unknown _1276182872.unknown _1276182698.unknown _1276182740.unknown _1276182519.unknown _1276154668.unknown _1276155168.unknown _1276155690.unknown _1276175487.unknown _1276181284.unknown _1276181574.unknown _1276175609.unknown _1276176228.unknown _1276176359.unknown _1276175568.unknown _1276175092.unknown _1276175220.unknown _1276156363.unknown _1276155454.unknown _1276155689.unknown _1276155541.unknown _1276155358.unknown _1276154961.unknown _1276155045.unknown _1276155150.unknown _1276155026.unknown _1276154845.unknown _1276154921.unknown _1276154844.unknown _1276153785.unknown _1276154178.unknown _1276154327.unknown _1276154500.unknown _1276153941.unknown _1276153969.unknown _1276154165.unknown _1276153906.unknown _1276153844.unknown _1276149749.unknown _1276153571.unknown _1276153676.unknown _1276153421.unknown _1276113551.unknown _1276148597.unknown _1276113357.unknown