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1、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
2、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。 范德华方程：常用于公式证明和推导中。 R K方程： 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： 普遍化压缩因子法 普遍化第二维里系数法3、Redlich-Kwon
3、g( RK)方程3 PP.3、Soave ( SRK)方程4、Peng-Robinson (PR)方程RTv-b4、Peng-Robinson (PR)方程RT4、Peng-Robinson (PR)方程RTr2t 2a =0.45724Tr巳5778罟4、Peng-Robinson (PR)方程RT-5高次型状态方程4、Peng-Robinson (PR)方程RT4、Peng-Robinson (PR)方程RT5、virial 方程virial方程分为密度4、Peng-Robinson (PR)方程RT4、Peng-Robinson (PR)方程RT和压力型：2 = 1+护+第3章纯物质的热
4、力学性质1、热力学性质间的关系dU =TdS - pdVH=U+PVdHTdS VdA=U-TSd A- - Sd T p d VG=H-TSMaxwell关系式d G= - Sd T Vd p4、Peng-Robinson (PR)方程RT4、Peng-Robinson (PR)方程RTW JsV匕卩虑一1鈿丿p一辽V.ZT转换公式:3.2计算冷和厶S的方法1状态方程法:dH=CdT岸。4、Peng-Robinson (PR)方程RT4、Peng-Robinson (PR)方程RTcpT2剩余性质法：普遍化压缩因子图4、Peng-Robinson (PR)方程RT4、Peng-Robinso
5、n (PR)方程RTRTcR 0 R 1(HR)丄(HR)RTcRTcR 0sT(sr)R RR 1(SR)普遍化的第二维里系数方法= PrB0_T 罟dTrHTRRTcJbtQdTr丿dB0dB1 +dTr丿dTrD00.422B 0.083TrB1mi39-罟导出:dB00.675斤二 T；6dB10. 7 72dTrTr5.2化工过程能量分析热力学第一定律、功 W =不可逆过程:可逆过程:2p外dV体V2Wrev, p 体 dV 体ViW12二规定：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：U 二Q W dU = q w 适用于可逆与不可逆过程。、稳定流
6、动过程的能量平衡式：2H 亠贬 y ws（ J Kg-1）2 9cgC（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：m“h = 0 （即等焓过程）（a）压缩机和膨胀机（透平）鼓风机、泵等Q = 0， W =H=mh 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：mh = 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。w =0H =Qs（二）轴功的计算方法：可逆轴功 Ws（R）:Ws（R）= P2vdP实际轴功与可逆轴功之比称为机械效率WS(R)WS(R)对于产功设备而言：|w|WS（R）对于耗功设备
7、而言： Ws Ws（R），四、气体的基本热力过程封闭体系： U = q w 微小过程：dw（一）等容过程：-P外dV外二 0二q 即 5 二 （二）等压过程：可逆过程：wR= - pdv=p v不可逆过程（恒外压）：W 一 P林厶V来计算功。外（三）等温过程：dU厂 q P外 dV体（四）绝热过程：，Q7- dUW P外 dV林夕卜 体热力学第二定律一、熵与熵增原理熵的定义式：厶s =Qr适用于任何体系和环境。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： 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
8、,可以直接代入计算。 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Ssys的计算，就可得出结果。dS为外界环境的熵变:surr环境可分为热源和功源即: dSsurr源dS功源功源；dS功源热源：dSsurr二 dS 热源:QsurrT surr-QsysT surr(等温可逆过程)6.2.2熵产生与熵平衡一、封闭系统的熵平衡不可逆过程Sg 0Sg =可逆过程可判断过程进行的方向不可能过程弋0sQ Qsys0 T1 surrdSSyS封闭体系的状态引起的熵变。dSg 因过程不同产生的。dSf 封闭体系与外界因有热交流引起的。求二Sg的一般步骤：确定体系所用
9、的熵平衡式。确定初终态，然后按照可逆过程来计算Ssys。a)Ssysb)CdTTsys:VdPp.: Ssys二 CigpmsInWS“根据不同的条件确定Qsys，从而得出SSurr即一人Sf根据丄 Sg二SsysSsurr八 Ssys -，Sf二-Ssys-.sysTsurr求八Sg o稳定流动系统的熵平衡Sms 八 ms - Sg j j .jout i in绝热过程Q = 0S二0sysfS ms. g j jmisiout iin(2)可逆绝热过程(Sg)： m.s. j j jout=為 I m si iin三、理想功、损失功与热力学效率1理想功对稳定流动过程： Mid =ToS +
10、 H - lu22若忽略动能和势能变化，则Wd八H -to S2损失功对稳定流动过程，损失功Wl表示为Wl 讥-Wd WTo S-Q WTo Sg3热力学效率做功过程:WadWid耗功过程：t罟Wad四、有效能1、稳流过程有效能计算Exph = _Wd =T S_ H =(H _Ho)_To(S_S)2、有效能效率nExC Ex)outM_ ElC Ex)in C Ex)in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PiVi = P2V2 = pV绝热过程方程p1V1 p2V2k = pVk式实际（多变）过程方程pM二P二pV2、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）P2P2(Ws r )= Vtdp = n|Vdp Js 丄 计算P1温二 R|n 巴二 PiVJn 旦PiPi7 .RT1匹-1L44）压缩机消耗的功Ws压缩机消耗的功率5）制冷效能系数的功量之比QlW3、热泵Qlm LqL冷凝器的放热量包括显热和潜热量部分H2 H4R = mwS Ws 3600mwSH4 - H2 二 m(h4 - h2)二 m(h2 _ h1)制冷装置提供的单位制冷量与压缩单位质量制冷剂所消耗
