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1、2015 至 2016 学年第 1 学期化工热力学考试试卷 A（答案与评分标准）考试方式：闭卷笔试本试卷考试分数占学生总评成绩的70 % 一、选择题（本题20 分，每题2 分）1 B 2 A 3 B 4 C 5 C 6 A 7 D 8 A 9 A 10 C 二、判断题（本题10 分，每题1 分）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 三、填空题（本题10 分，每空1 分）1. 相同，重叠，分开，汽液共存区，蒸汽压，沸点2. 3, 2 3. 与研究态同温、同组成的理想气体混合物4. 3 12 1232xx评分标准： 每空 1 分，除了数字必须完全和以上参考答案相同以外，只要和以上参考答案相近的
2、叙述都可以视为正确答案。四、计算题（本题50 分，每题10 分）1. 容积 1m3的贮气罐，其安全工作压力为100 atm，内装甲烷100 kg，问： 当夏天来临，如果当地最高温度为40时，贮气罐是否会爆炸？（本题用RK 方程计算， RK方程为：)()(bVbbVVabVRTp， 方 程 的 参 数a= 3.221726molcmMPa； b = 2.98551031mmol。 ）解： 100kg 甲烷的物质的量为：100100016/gn gmol（2 分）6250mol（1 分）摩尔体积316250mVmol（2 分）4311.610mmol（1 分）根据 PR 方程， 40（ 313.1
3、5K）下， 1m3的贮气罐其压力应该为：)(5. 0bVVTabVRTp=450.54458.314313.153.22171.6 102.985 10313.151.610(1.6 102.985 10)（2 分）= 1.401710 Pa= 138.3 atm 100 atm （1 分）故储气罐会发生爆炸。（1 分）评分标准： 公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据， 不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。2. 现需配制25的甲醇（ 1）-水（ 2）混合液500cm3，甲醇的摩尔分数为0.3，问需要水和甲醇各多少毫升？项目纯物
4、质摩尔体积（cm3/mol）偏摩尔体积（cm3/mol）甲醇40.727 38.632 水18.068 17.765 解：要配置甲醇的摩尔分数为0.3的混合液 500cm3，其摩尔体积1122Vx Vx V（2分）310.338.6320.7 17.76524.025cm mol（2分）则500 cm3混合液总的物质的量为：50020.8124.025nmol（2分）需要甲醇和水的体积分别为：3 110.30.3 20.81 40.727254.26VnVcm（2分）3 220.70.720.81 18.068263.20VnVcm（2分）评分标准： 公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直
5、接代入数据， 不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。3. 已 知 环 己 烷 （ 1） 苯 （ 2） 体 系 在 40 时 的 超 额 吉 氏 函 数 是21458.0xxRTGE 和3.24,6.2421ssPPkPa，求（ a）fffll,?,?,2121； （b）1, 22, 1,HH；(c)* 2* 1,。解： （a）由于iln是RTGE 的偏摩尔性质，由偏摩尔性质的定义知2 2,11458. 0ln2xnRTnGnPTE（2分）同样得到2 12458. 0lnx（1分）2 2458. 0 111111116.24?xsllexxPxf
6、f（1分）同样得2 1458.0 222222223 .24?xsllexxPxff（1分）（b）* 11 2, 1fH同理* 22 1 ,2fH由（ c）的计算结果可得1 ,22, 1HH和(c)由ixiiii ilnlimlnlnlnln 0*得到*lni（1分）)1(458. 0ln2 2* 1x（1分）)1(458. 0ln2 1* 2x（1分）)1(458. 0458. 0 1 * 11 2,12 22 26.24xxeexfH（1 分）)1(458.0458.0 1 * 22 1 ,22 12 16 .24xxeexfH（1 分）评分标准： 公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；
7、直接代入数据， 不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。4. 测得甲醇(1)- 水 (2) 系 统的无限稀释活度系数分别是12.04和21.57，求与x1=0.3603、 T=308.15K 的液体混合物相平衡的气相组成是多少？系统的压力为多少？液相的活度系数用Wilson 模型计算。其中1227.824,5.634ssPKPa PKPa。二元 Wilson 模型为：1221 112122 121221211221 221211 12122121lnln()lnln()xxxxxxxxxxxxxx解：首先利用无限稀活度系数求出模型参数112212
8、2112lnln 2.041lnlnln1.571ln（2分）解出：12210.437381.11598（2分）写出方程形式1221 111222 11222211122 12212112 222111 22111122211 2lnln()0.437381.11598ln(0.43738)0.437381.11598lnln()1.11598ln(1.11598)1.1xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx1120.4373815980.43738xxx（2分）得到121.2190,1.1038（2分）11122216.21kPasspp xp x（1 分）111 10.7538
9、sp xyp（1 分）评分标准： 公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据， 不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。5. 有一水泵每小时从水井抽出1892kg 的水并泵入储水槽中，水井深61m，储水槽的水位离地面 18.3m， 水泵用功率为3.7KW 的电机驱动， 在泵送水过程中， 只耗用该电机功率的45。储水槽的进、 出水位的质量流量完全相等，水槽内的水位维持不变，从而确保水作稳态流动。在冬天，井水温度为4.5 ，为防止水槽输出管路发生冻结现象，在水的输入管路上安设一台加热器对水进行加热，使水温保持在7.2 ，试计算此加热器所需净
10、输入的热量。已知水的热容为3-1-14.184 10 J kgKPC。解：流动体系由水井、管路、泵、加热器和储水槽组成。计算基准：以一小时操作记，稳流过程：212ssQWmhg zu（2分）-19.81 79.3777.933kJ kggz（1分）0212u （1分）3 -1-13.7 100.453168.08J kg3.168kJ kg1892/ 3600sNWQ（2分）水热容：3-1-14.184 10 J kgKPC3-14.184 107.24.511296.8kJ kgPhCT（2分）212sQmwmhg zu-1-1-118923.16811.2970.77816851.7 kJ
11、 h8.906 kJ kg4.68 kJ s（2分）评分标准： 公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据， 不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。五、图示题（本题 10 分，每题10 分）1. 请简要说明改进Rankine 循环的三种方法？请在T-S图上予以表示。答： （1）提高蒸汽的过热温度：在相同的蒸汽压力下，提高蒸汽的过热温度时，可使平均吸热温度相应地提高。（1 分）（2）提高蒸汽的压力：水的沸腾温度随着蒸汽压力的增高而升高，故在保持相同的蒸汽过热温度时，提高水蒸汽压力，平均吸热温度也会相应提高。（1 分）（3）采用再热循环： 再热循环是使高压的过热蒸汽在高压透平中先膨胀到某一中间压力(一般取再热压力为新汽压力的2025%)，然后全部引入锅炉中特设的再热器进行加热，升高了温度的蒸汽，进入低压透平再膨胀到一定的排气压力。（ 2分）（2 分）（2 分）（ 2 分）评分标准： 按以上给分要点批阅，只要叙述的内容和答案大意相符即给分；只说出要点或产生原因叙述不完整的酌情扣分；仅仅为长篇叙述，则按照上述的给分点酌情给分。
