第一章、绪论一、 化工热力学的目的和任务通过一定的理论方法，从容易测量的性质推测难测量的性质、从有限的实验 数据获得更系统的物性的信息具有重要的理论和实际意义化工热力学就是运用经典热力学的原理，结合反映系统特征的模型，解决工 业过程(特别是化工过程)中热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、 能量的有效利用等实际问题二、 1-2化工热力学与物理化学的关系化工热力学与物理化学关系密切，物理化学的热力学部分已经介绍了经典热力学 的基本原理和理想系统(如理想气体和理想溶液等)的模型，化工热力学将在此 基础上，将重点转移到更接近实际的系统三、 热力学性质计算的一般方法(1) 基于相律分析系统的独立变量和从属变量；(2) 由经典热力学原理得到普遍化关系式特别是将热力学性质与能容易测量的 p、V、T及组成性质和理想气体等压热容联系起来；(3) 引入表达系统特性的模型，如状态方程或活度系数；(4) 数学求解第2章流体的P-V-T关系1. 掌握状态方程式和用三参数对应态原理计算PVT性质的方法2. 了解偏心因子的概念，掌握有关图表及计算方法1. 状态方程：在题意要求时使用该法① 范德华方程：常用于公式证明和推导中。
② R-K方程：③ 维里方程：2. 普遍化法：使用条件：在不清楚用何种状态方程的情况下使用三参数法：① 普遍化压缩因子法② 普遍化第二维里系数法RT afjT3. Redlich-Kwong(RK)方程 尹=就/一 而可RT a3、Soave(SRK)方程 口 一 /(v)4、 Peng-Robinson 3&)方程 _ 直 _ P~ V-b 冲+■)+"-&)a = 0.45724^^a(T ) b = 0.0778 %c c§2-5高次型状态方程5、 virial 方程virial方程分为密度 型：£■ = 1 + — + —牙 + 一矿 〃和压力型： z = [+昨+2" +…第3章纯物质的热力学性质1、热力学性质间的关系dU = TdS - pdVH=U+PVdH = TdS + VdpA=U-TSdA = - SdT - pdVG=H-TSdG = - SdT + VdpMaxwell关系式dTdSdS )dT )dP )(dY(dZ转换公式:Z\dZdP人TVldV ) SldV )TkdT) p^dS )P疽X )yV3.2计算AH和AS的方法1.状态方程法:dH = CdT +V - T (祭)P」dPC ( dV \dS = idT -TET) PdP2.剩余性质法：①普遍化压缩因子图Hr (hr ) (hr )——i = + wRT RTCCRTCSr Gr) -T = +WR R(SR )R②普遍化的第二维里系数方法Hr p—J = PRT rC只 7 dB 0B0 一 T —— r dTr+ J B1 — T 空1 r dT k air ）(dB 0 dB1)——+ w——dT )r0.422B o = 0.083 — T 1.6rdB0 _ 0.675~dT T2Tr r0.172 j=Bi = 0.139 — 导出：T 4.2rdB1 _ 0.772厅一 T5.2rr热力学第一定律一、功 8 W = - p第6章 化工过程能量分析dV外不可逆过程： w = — [2 PhL dVW12 J1 P^ 体可逆过程:匕—:P体w体规定：体系吸热为正，放热为负；对外做功为负，接受功为正。
二、封闭系统的能量平衡式：AU = Q + W dU =8 q+8 w适用于可逆与不可逆过程三、稳定流动过程的能量平衡式：AH+^L_+l^L = Q+W （J - Kg-I）2 gC gc s（一）稳流过程能量平衡式的简化形式及其应用：气体通过如孔板、阀门、多孔塞等节流装置时：mAh = 0 （即等焓过程）（a） 压缩机和膨胀机（透平）鼓风机、泵等Q=0，W =AH = mAh 适用于可逆，不可逆过程 s（b） 气体通过如孔板、阀门、多孔塞等节流装置时：mAh = 0 （即等焓过程）（c） 无轴功，但有热交换的设备：锅炉、热交换器、塔等二）轴功的计算方法：（1）可逆轴功WS （R）w = f P2 vdPS (R)」P]实际轴功与可逆轴功之比称为机械效率门m对于产功设备而言：片| Ws（R）|，门m=料-S （R）对于耗功设备而言：WS…WS（R）m ~W~S四、气体的基本热力过程封闭体系：国=q+w微小过程：dU=8q+aw（一） 等容过程：8 w=-P外^V外 = 0 dUy =8 q（二） 等压过程：可逆过程：wR =-f Pdv = -P^v不可逆过程（恒外压）：W =-眼来计算功。
三） 等温过程：dU =8 q+P外 dV（四） 绝热过程：v Q = 0 .・.dU =8 W=-P外dV体热力学第二定律一、熵与熵增原理熵的定义式：AS = !8QR 适用于任何体系和环境T封闭体系熵增原理公式为：dS + dS >0sys surr上式中各种熵变的计算方法:（一）为封闭体系的熵变：①可逆过程：结论：无论是由已知条件得知，还是由热力学第一定律得出的Q就为qr, 可以直接代入计算②不可逆过程：设计一个初终态与不可逆过程的初终态相同的可逆过程，通过对这个可逆过程进行ASsys的计算，就可得出结果二)dSsurr为外界环境的熵变：环境可分为热源和功源即：dSsurr=dS + dS热源 功源功源；dS功源热源：dSsurr=dS热源逆 surrTsurr-gQT sys (等温可逆过程)surr6.2.2熵产生与熵平衡 一、封闭系统的熵平衡不可逆过程可逆过程可判断过程进行的方向I ASg <0不可能过程AS =AS-AS =AS -I Q& Q/ sys 0 Tsurr封闭体系的状态引起的熵变dSsysdSg ——因过程不同产生的dSf ——封闭体系与外界因有热交流引起的。
求ASg的一般步骤：①确定体系所用的熵平衡式②确定初终态，a) AS然后按照可逆过程来计算 sys(=j 21 VASsysb)c)T )sysc 打(3V)pdT— dPT "3T)pA 、T , PAS = Cig lnw — RIn二 + Sr — Srsys pms T P 2 11 1dS =③根据不同的条件确定'&SVS，从而得出surr即一'' sys ，④根据dQAS = AS + AS = AS — A5 = AS —f Q —g sys surr sys f sys Qsurr^s求 g二、稳定件动系耸的嫡平衡=£ Y: .s .，-jJout⑴绝热过程:5 Q =0sys..A5 . = 0:.as =yg jout(2)可逆绝热过程(△$ =0)g三、理想功、损失功与热力学效率1理想功对稳定流动过程：-W = T A5 + AH - - At/2 - gAz id 0 Z若忽略动能和势能变化，贝I」w =AH-TAS id 02损失功对稳定流动过程，损失功Wl表示为W =W -WL ac id3热力学效率做功过程："二而产；id四、.有效能1、稳流过程有效能计算W =TAS-Q W =TASL 0 L 0 g_ w耗功过程：门广adE^=—W广 T°『AH = (H-H°)-T°(S-S°)2、有效能效率第七章 压缩、膨涨、动力循环与制冷循环一、气体的压缩1、等温过程方程式pV = pV = pV1 1 2 2绝热过程方程pV k = p V k = pV k式PV m = p V m = pV m实际（多变）过程方程 1 1 2 2 丫2、若为可逆过程，按照“得功为正（或耗功为正）”的规定，其轴功可按式（7-1）计算W )=p V d p = np'V d p s, R tp1 p1RT In 乌=p V In 纭1 p i 1 1 p i(w ) =J^RT, 绝^热 k -1 1plp1 J\k-1k -1（w ）s，R多变RT1/ 、m-1Ip "p1Jm二、气体的膨胀1、特点：过程等焓 由热力学第一定律：AH = 0 苏沙，-V河）由于压力变化而引起的温度变化称为节流效应效应 七气而J = 广一'H p理想气体：七=]?] = 0'H真实气体:印＞0节流后温度降低，制冷。
印=0温度不变印＜0节流后温度升高，制热等熵膨胀时，压力的微小变化所引起的 「 、 T| =温度变化，称为微分等嫡膨胀效应系数，以俸表示 u =|四| =里二 s {dpJ cS p三、蒸汽动力循环蒸汽动力装置主要由四种设备组成：（1）称为锅炉的蒸汽发生器；（2）蒸汽轮 机；（3）冷凝器；（4）水泵Ws,c1、Carnot循环对外作（最大）功WC = Q^ -gW,T门 =S,C=1 --L-CQHTH效率2、Rankine循环及其热效率对于单位质量的流体△" = q+wSS—VW — w h — h热效率门=~0十=丁=广二产热效率越高，汽耗率越低，表明循环越完善1) 等熵效率％：膨胀作功过程，不可逆绝热过程的做功量与可逆绝热过程的做-W H - H h - h功量之比气二=不心二hf二章S,R 12 12(H - H ) + (H - H ) h - h2) 实际 Rankine循环的热效率： "——： H -H ' 」—h -h 四、制冷系统L Carnot制冷循环：逆向卡诺循环：工质吸热温度小于工质放热温度；此即Carnot制 冷循环由两个等温过程与两个等熵过程组成生H、/人六任匕歹将 低温下吸收的热—Q l=qLWwSS净功逆向Carnot循环的制冷效能系数^Q —L WS2、1)2)蒸汽压缩制冷循环的基本计算田Ar缶必＞ 曷^ q —〃 〃单位巾U冷量L 1 4 Q制冷剂每小时的循环量 m=—qL冷凝器的放热量：冷凝器的放热量包括显热和潜热量部分2)+(H4 -H3)= H4 -H2 = m(h4 -。