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1、一，填空题。1.（4分）化工热力学既要解决 问题，又要解决 问题，所以化工热力学实际上是集 和 两者主要部分的大成。答案：化学 工程 化学热力学 工程热力学2.（3分）真实气体混合物的非理想性由两个原因所致：其一 其二 答案：气体纯组分的非理想性 由于混合引起的非理想性3.(4分)在一般情况下往往没有PVT数据而只具备临界常数TC ， PC 将a和b变成TC和 PC的表达式： 对于范德华方程中参数a= b= 对于R-K方程中参数 a= b= 答案： 27R2T2C RTC 64PC 8PC 4. （2分）化学工业广泛应用压缩机、鼓风机和送风机。其中压缩机可用作制冷工业，按照压缩机运动机构来分，
2、主要有 和 两大类。（2分）答案：往复式 叶轮式5. （2分）按照Gibbs-Duhem方程，等温等压条件下二元溶液组分的活度系数与组成之间关系为 X1dln1+_ = _ 。答案： X2 d2 06（3分）对封闭体系，单位质量能量平衡方程式是_，对稳定流动体系单位质量能量的平衡方程式是_。答案：UQW H1/2U2+gz=Q+Ws 或HEkEpQWs7.（3分）在相平衡达到时，除了两（多）相的 和_必须相等外，各相中i组分的_也必须相等，这就是相平衡的判据。答案： 温度 压力 化学位8.（2分）某反应体系在平衡时含有以下几种物质：CO2 , CO , C , H2 和 H2O ，其独立组分数
3、为和独立反应数分别为 和_。答案： 3 3 9. （3分）根据热力学的观点，体系与环境间由于_做推动力而传递的能量称为热，热力学第一定律的数学表达式为_规定体系吸热为正值，放热为负值，体系得功为正值，对环境做功为负值。答案：温差 U=Q+W10. （1分）在中，如果u的单位用m/s,则H的单位为_答案：11. （3分）检验汽液平衡数据可靠性的基本公式为_方程，其形式为_答案：Gibbs-Duhem 二，解答题。1. （10分）有一理想气体经一锐孔从绝热膨胀到，动能和位能的变化可忽略不计。求绝热膨胀过程的理想功与损耗功。大气温度为。2.（15分） 设有合成氨厂二段炉出口高温转化气余热利用装置，如
4、图所示。转化气进入废热锅炉的温度为1273K，离开时为653K，其流量为5160Nm3/tNH3。降温过程压力变化可忽略。废热锅炉产生4MPa，703K的过热蒸汽,其焓值为3283.6KJ/kg，熵值为6.8694KJ/(kgK)；蒸汽通过透平作功。 离开透平乏汽压力P3为0.01235MPa，其焓为2557.0KJ/kg，熵值为7.9679 KJ/(kgK)。在有关温度范围内，转化气的平均等压热容为36KJ/(kmolK)。乏汽进入冷凝器用303K的冷却水冷凝，冷凝水用水泵打入锅炉。进入锅炉的水温为323K，焓值为209.3 KJ/kg，熵值为0.7038 KJ/(kgK)，做出过程的温熵图
5、并用能量衡算法评价其能量利用情况。65透平废热锅炉泵冷凝器冷却水1112W34783. （15分）计算氨的热力学性质时，通常把0饱和液氨的焓规定为418.6kJkg-1，此时的饱和蒸气压为0.43 MPa，汽化热为21432kJkmol-1，饱和液氨的熵为4.186 kJkg-1K-1，试由此基准态数据查表知，Tc=405.6K, Pc=11.28MPa，=0.250 .理想热容为25.330.03494T0.139210-5T20.240210-8T3 求：1.013MPa，300K气氨的焓.4. （15分）由组分A、B组成的二元溶液，汽相可看成理想气体，液相为非理想溶液，液相活度系数与组成
6、的关联式如用下式表示： ，80时，组分A、B的饱和蒸汽压分别为： 问此溶液在80时汽液平衡有否形成恒沸物？若有，恒沸压力以及恒沸组成为多少？5.（15分）在25，1atm以下，含组分1与组分2的二元溶液的焓可以由下式表示：式中H 单位为，、分别为组分1、2的摩尔分数，求(1) 用表示的偏摩尔焓和的表达式；(2) 组分1与2在纯状态时的、；（3）=0.5 的溶液中的和值及溶液的值；答案解析：二.解答题。1. 【解】：节流过程，以一摩尔理想气体为计算基准 . 2. （1）T-S图T S 1 (4)2 23 （2）能量衡算法：求产气量：对废热锅炉进行能量衡算，忽略热损失Q，则有：H=Q+WS因Q=0
7、，WS =0，则：H=H水=H转化气=0H转化气=mCp( T6-T5)=（5160/22.4）36（653-1273）=-5.1416106 KJ；G=-H转化气H2-H1=1672.4kg；水汽化吸热：Q=-H转化气=H水=5.1416106 KJ；计算透平作的功WS：对透平作能量衡算，忽略热损失，则有：WS=H透=G（H3-H2）=1672.2（2557.0-3283.6）=-1.2152106 KJ；求冷却水吸收的热。即冷却水的焓变，忽略冷凝器的热损失，则：H冷却水=-H冷凝=-G（H4-H3）=-1672.4（209.3-2557.0）=3.9263106 KJ；式中H冷却水和H冷凝分别是冷却水吸热和乏汽冷凝过程的焓变。计算热效率：=WS/Q=1.2152106/5.1416106=23.63； 能量损失率：1-23.63=76.37。3.解题思路如下：4. 解：汽相为理想气体，液相为非理想溶液的体系， 相对挥发度 当时， 当时， 由于是的连续函数，当时，由2.472变化到时的0.910，中间必通过=1的点，即在由0变化到1之间某一组成，必存在恒沸点。 由于、均大于1，所以此溶液在80是汽液平衡是形成最大压力的恒沸物。 恒沸点时， 得 恒沸压力 5. （1） (2) (3) 当时，
