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1、化工热力学习题（10级）1. 用R-K方程和普遍化三参数压缩因子法计算1公斤甲烷在273K及400 105Pa下的体积。2. 用下列方法计算 200r及10 105Pa下异丙醇气的压缩因子与体积。（1）取至第三维里项内的维里方程，实验测定的维里系数B = -388cm3/mol, C = -26000cm 6/mol2（2）用普遍化第二维里系数法已知：异丙醇 Tc=508.2K Pc =50105 Pa w =0.7003. 合成尿素所用二氧化碳压缩机入口气体流量为28200NM/h，压缩后出口压力为15.5MPa （绝对压力），出口温度为393 K。若吸入气体以纯二氧化碳计，求出口操作状态下
2、的体积流量。4. 用下述方法计算10 MPa,743 K时水蒸汽的比容（1）理想气体定律；（2） R-K方程；（3） 一种普遍化方法；并将所得结果与水蒸汽表比较。5. 一耐压容器中半充以在正常沸点状态的液氮，然后将容器密闭，加热至295 K。已知正常沸点的液氮摩尔体积为34.7cm3/mol，求加热后的容器中压力。6. 试用R-K方程计算含 70.5% H2、28.5% 2、1.0% CH （摩尔分数）的混合气体在 30MPa、 100 r条件下的摩尔体积。第三章1. 用普遍化三参数压缩因子法计算15 MPa,555 K时正丁烷的逸度系数和逸度，以及与同一温度，0.1MPa理想气体状态间的焓差
3、、熵差。2. 通常计算元素气体的热力学性质时，一种方法规定在298.15K及1 105Pa下这种元素气体的焓与熵为零，试 用普遍化第二维里系数法求 Q在300 1 05 Pa，500r下 的焓，熵和逸度。 C： =29.97 +4.186汉 1（fT 1.674 1（1J mol K3. 一容器内的液体水和蒸汽在1MPa压力下处于平衡状态，质量为1kg。假如容器内液体和蒸汽各占一半体积，试求容器内的液体水和蒸汽的总焓。4. 有温度为423.15K，压力为0.15MPa的蒸汽8kg，经过活塞气缸设备等温可逆压缩到正好处于饱和气体状态的终态，试求过程的热效应Q和功W5. 有人用A和B两股水蒸汽通过
4、绝热混合获得0.5MPa的饱和蒸汽，其中 A股是干度为98%的湿蒸汽，压力为 0.5MPa,流量为1kg/s ;而B股是473.15K , 0.5MPa的过热蒸汽，试求B股过热蒸汽的流量该为多少？第四章1. 用热力学观点分析下列两个关系式是否正确？；V| y = a +(b a) x - bX ; V2 V2 = a+(ba)x? b隽，式中 a 与 b 是 T 与 P 的函数， Vi与V2是纯组分1与2的摩尔体积。2. 试计算323K和20KPa时等分子混合的甲烷(1)正己烷(2)体系的第二维里 系数和两个组分的逸度系数。3. 在25C , 20 x 105Pa条件下，二元溶液中组分1的逸度
5、fi可表示为fi = 50xi-80xi功率为15X 104KW。乏汽在0.10X 105Pa的压力下排至冷凝器，假定汽轮机的等熵效率为+40xi80%,冷凝器出口的是饱和液体，循环水泵将水打回锅炉是可逆绝热过程，求：（1）每公斤。式中f1的单位为105 Pa，X1为组分1的摩尔分数。试求(1)纯组分1的 逸度fi和逸度系数 奶;(2)组分1的亨利常数ki；( 3)指定温度与压力，且已知 fi的 表达式，如何求得f2的表达式？4. 在 25C，0.1013MPa 下，n2 mol 的 NaCI ( 2)溶于 1Kg H 2O (1 )中所形成的溶液nV =1001.38 16.625n2 1.
6、773 n；0.119 4n；的总体积nV (cm3)与n2的关系为试求n2 = 0.5 mol时，H2O和NaCI的偏摩尔体积 V1和V2In U2 1y2式中yi和y2为组分1和2的摩尔分率，试求In i及 In 2的表达式，并求出当yi =y2=0.5在473K、5MPa下两气体混合物的逸度系数可表示为:时，fi及f2各为多少?0.2273 M7min的速度泵送，泵用电机的功率为1.492 kw，热水在途中流经一热交换器，以10080 kcaI/min的速度放出热量，并输送到比第一储桶高15米的第二储桶中去，试求输往第二储桶的水温。已知：94C热水的密度为962.8 kg/m 32. 设
7、有10kg水被下述热流体加热，从288 K加热到333 K，计算热流体的熵变，被加热的水的熵变以及总熵变。(1) 3.4 x 105Pa 的饱和蒸汽；(2) 3.4 x 105Pa, 450K 的过热蒸汽；(3) 与10kg ,333K的热水完全逆流换热； 与最小量的370K热水完全顺流换热。假如(1 )、(2)两种情况下蒸汽冷凝但不过冷。3. 1摩尔理想气体在 400K由105Pa经等温不可逆压缩至10 105Pa,压缩过程的热被移至300K的储热器。实际压缩功比可逆压缩功多20%计算气体的熵变，储热器的熵变及总熵变，计算该过程损失功。4. 今有773K，100 X 10 .一蒸汽动力装置的
8、锅炉供应30 X 105Pa, 430 C的过热蒸汽给汽轮机，汽轮机的额定 * * 蒸汽对外所做的功；（2）此动力循环中蒸汽的质量流量；蒸汽从锅炉吸收的热量： 水 泵消耗的功；（5）循环的热效率。Pa的过热蒸汽进入高压汽轮机绝热膨胀做功，设冷凝器的压力为0.04 X 105Pa，试求：（1）可逆绝热膨胀（乏汽为湿蒸汽）（2）不可逆绝热膨胀（乏汽为饱和蒸汽）时体系与环境总火用和总火无的变化。5. 某化肥厂用废热锅炉回收二段转化气的热量，转化气进，出废热锅炉的温度为1000 C和380 C,废热锅炉进口水温 55 C,产生40 X 105Pa, 440 C的过热蒸汽，若不计散 热损失，问废热锅炉产
9、汽量为多少公斤？求这一回收余热过程的损失功和热力学效率。已 知转化气在1000 C和380C间平均恒压热容为 36 kJ/kmol k，转化气的流量为 5160 NM3/ 吨氨。现若令产生的过热蒸汽通过汽轮机做功，做功后的乏汽为1.0 X 105的饱和蒸汽，试求此过程的理想功，损失功和热力学效率。6. 蒸汽常因管路保温不善，在输送过程中冷凝，试计算1kg， 4.5X 105Pa的饱和蒸汽冷凝成同压下的水时的散热损失和损失功，假定环境温度为25C。并说明为何两者的数值不同？7. 一车间要利用 300K、8.1 X 105Pa的空气和一195.95 C的液氮来产生20kg/s、一162.15 C、
10、1.55 X 105Pa的低温空气。拟采取的方案有两个：（1）空气先经节流阀节流膨胀到1.55 X 105Pa,再经冷却器，用液氮冷却至所需温度162.15 C ;（2）不采用节流膨胀，而是使空气先在等熵效率为80 %的透平机中膨胀做功，然后进入换热器冷却至-162.15C。试求（1）、（ 2）两方案中冷却器的热负荷以及过程的总熵增，两种方案的损 失功，将它们进行比较并分析原因。液氮的汽化潜热自查。T0=298K8. 某换热器完全保温。热流体的流量为0.042kg/s，进、出换热器时的温度分别为 150 C、35 C,其等压热容为 4.36kJ/kg.K。冷流体进、出换热器时的温度分别为25
11、C、110C，其等压热容为4.69kJ/kg.K。试计算冷、热流体火用的变化、过程的损失功和热力学效率。若将热流体进口温度改为287C，其余条件不变，计算此时冷、热流体火用的变化、过程的损失功和热力学效率，比较计算结果并分析原因。2. 1 kg 273K, 6MPa的空气，通过节流阀减压至 1MPa，求减压后空气的温度。如果通 过膨胀机也减压至 1MPa，膨胀机的效率是 80%，则空气膨胀后的温度是多少？设环境温 度是298K，计算这两个过程的损失功。3. 某氨蒸汽压缩制冷循环蒸发温度为-15C,冷凝温度为27C,离开蒸发器的蒸汽为饱和蒸汽，压缩为不可逆绝热过程，其定熵效率为0.85，已知可逆
12、绝热压缩终态的焓为1657.66kJ/kg,计算冷冻系数及冷冻量为1.4x 104kJ/h时压缩所需的功率。4试用T S图求空气初温分别为300K及230K时，下列条件等焓及等熵膨胀过程的终温，以及产生的温度降 Th及厶Ts,列表比较两种情况的降温效果。(1)从80atm膨胀至20atm从20atm膨胀至5atm第 七 章1. 丙酮(1)甲醇(2)二元溶液超额自由焓的表达形式为Ge/rt二Bx/2，纯物质的An toi ne(安 妥因) 方 程表示 如下：ln p： =14.39155 - 2795.817 t + 230.002ln p； =16.59381 3644.297 的单位 kPa
13、, t 单位 C t 239.765试求：(1)假如气相可看作理想气体，B=0.75，温度为60 C下的p-x-y数据。(2)气相可看作理想气体，B=0.64，压力为75kPa下的t-x-y数据。2. (1)混合蒸汽的组成(摩尔分率)如下：甲烷0.05,乙烷0.10，丙烷0.30，异丁烷0.55。 试确定该混合物在 26.7 C时的泡点压力和露点压力。(2)确定上述混合物在 26.7C与1.033MPa时气相所占的比率及气相组成。第 八 章1. 试计算在700K和30.39MPa下合成氨反应的平衡组成。已知反应物为75%H;和25%N；(均为摩尔分率)，反应混合物可假定为理想的气体溶液，反应的平衡常数为0.0091。2. 制造合成气的方法之一，是使甲烷与水蒸汽按以下反应式进行气相催化反应：CH4(g) H；O(g) CO(g) 3H；(g)通常出现的副反应为水煤气变换反应：C0( g) H；O(gp CQ ( g) H； ( g)假设上述两个反应，在下列所规定的条件下均达到平衡，试问：(1)制造合成气时，反应器中达到的最高温度是600K还是1300K合适？(2)制造合成气应该在0.1013还是在10.13下较好？为什么?1.今有94 r的热水连续地从一储桶以
