化工熱力學(xué)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、.第一章 、緒論一、化工熱力學(xué)的目的和任務(wù)通過一定的理論方法，從容易測(cè)量的性質(zhì)推測(cè)難測(cè)量的性質(zhì)、從有限的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得更系統(tǒng)的物性的信息具有重要的理論和實(shí)際意義?；崃W(xué)就是運(yùn)用經(jīng)典熱力學(xué)的原理，結(jié)合反映系統(tǒng)特征的模型，解決工業(yè)過程 （特別是化工過程 ）中熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算和預(yù)測(cè)、相平衡和化學(xué)平衡計(jì)算、能量的有效利用等實(shí)際問題。二、1-2 化工熱力學(xué)與物理化學(xué)的關(guān)系化工熱力學(xué)與物理化學(xué)關(guān)系密切，物理化學(xué)的熱力學(xué)部分已經(jīng)介紹了經(jīng)典熱力學(xué)的基本原理和理想系統(tǒng)（如理想氣體和理想溶液等）的模型 ，化工熱力學(xué)將在此基礎(chǔ)上 ，將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到更接近實(shí)際的系統(tǒng)。三、熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算的一般方法(1)基于相律分析系統(tǒng)的

2、獨(dú)立變量和從屬變量；(2)由經(jīng)典熱力學(xué)原理得到普遍化關(guān)系式。特別是將熱力學(xué)性質(zhì)與能容易測(cè)量的p、V、 T 及組成性質(zhì)和理想氣體等壓熱容聯(lián)系起來 ；(3)引入表達(dá)系統(tǒng)特性的模型，如狀態(tài)方程或活度系數(shù) ；(4)數(shù)學(xué)求解 。第 2 章流體的 P-V-T 關(guān)系1.掌握狀態(tài)方程式和用三參數(shù)對(duì)應(yīng)態(tài)原理計(jì)算PVT 性質(zhì)的方法 。2.了解偏心因子的概念 ，掌握有關(guān)圖表及計(jì)算方法。1.狀態(tài)方程 ：在題意要求時(shí)使用該法 。.專業(yè) .專注.范德華方程 ：常用于公式證明和推導(dǎo)中。 RK 方程： 維里方程 ：2. 普遍化法 ：使用條件 ：在不清楚用何種狀態(tài)方程的情況下使用 。三參數(shù)法 ： 普遍化壓縮因子法 普遍化第二維

3、里系數(shù)法3、Redlich-Kwong（RK）方程3、Soave （SRK）方程4、Peng-Robinson（PR）方程R2Tc2RTca 0.45724Trb 0.0778PcPc§2-5 高次型狀態(tài)方程.專業(yè) .專注.5、virial 方程virial 方程分為密度型：和壓力型 ：第 3 章 純物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)1、熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系dUTdSpdVH=U+PVd HT d SVd pA=U-TSd ASd Tpd VG=H-TSd GSd TVd pMaxwell 關(guān)系式TPTVPVSSVPSSPTV轉(zhuǎn)換公式 ：XYZ1Y ZZXXYSVSVTTPPT3.2 計(jì)算H 和 S的方

4、法1.狀態(tài)方程法 ： dHCP d TVVdPTTPd SCPd TVd PTTP2. 剩余性質(zhì)法 ：普遍化壓縮因子圖.專業(yè) .專注.H TRH R 0H R 1STRSR 0SR 1RTCRTCRTCRRR 普遍化的第二維里系數(shù)方法H TR0dB01dB1Pr BTrBTrRTCdTrdTrSTRPrdB0dB1RdTrdTrB00.0830.42210.1390.1721.6B4 . 2導(dǎo)出：TrTrdB00.675dB10. 772dTrTr2.6dTrTr5. 2第 6 章 化工過程能量分析熱力學(xué)第一定律一、功Wp外 dV不可逆過程 :W2 PdV121 外體W revV2可逆過程 ：

5、p 體 dV 體V 1規(guī)定：體系吸熱為正 ，放熱為負(fù) ；對(duì)外做功為負(fù) ，接受功為正 。二、封閉系統(tǒng)的能量平衡式 ：UQWdUqw適用于可逆與不可逆過程。三、穩(wěn)定流動(dòng)過程的能量平衡式：Hu2g ZQ WS（ J Kg1）2gCgC.專業(yè) .專注.（一）穩(wěn)流過程能量平衡式的簡(jiǎn)化形式及其應(yīng)用：氣體通過如孔板 、閥門、多孔塞等節(jié)流裝置時(shí) ：m h 0 （即等焓過程 ）(a)壓縮機(jī)和膨脹機(jī) （透平）鼓風(fēng)機(jī)、泵等Q 0，WsH m h適用于可逆 ，不可逆過程 。（ b）氣體通過如孔板 、閥門、多孔塞等節(jié)流裝置時(shí) ：m h 0 （即等焓過程 ）(c)無軸功，但有熱交換的設(shè)備 ：鍋爐、熱交換器 、塔等 。ws

6、 0HQ（二）軸功的計(jì)算方法 ：(1)可逆軸功 W：wP2 vdPS(R)S(R)P1實(shí)際軸功與可逆軸功之比稱為機(jī)械效率m 。對(duì)于產(chǎn)功設(shè)備而言 ： WSWS( R)，WSWmS(R)對(duì)于耗功設(shè)備而言 ： WSWS(R)WS(R)， mWS四、 氣體的基本熱力過程封閉體系 ：Uqw微小過程 ： dUq w（一）等容過程 :w P外dV外0 dUVq 即UVqV（二）等壓過程 ：可逆過程 ： wpdv p vR.專業(yè) .專注.不可逆過程 （恒外壓）：WP外 V來計(jì)算功 。（三）等溫過程 ：dUTqP外 dV體（四）絕熱過程 ：Q 0 dUWP dV外體熱力學(xué)第二定律一、熵與熵增原理熵的定義式 ：Q

7、R適用于任何體系和環(huán)境 。ST封閉體系熵增原理公式為 ： dSdS0syssurr上式中各種熵變的計(jì)算方法：（一）為封閉體系的熵變 ：可逆過程 ：結(jié)論 ：無論是由已知條件得知，還是由熱力學(xué)第一定律得出的Q 就為QR ，可以直接代入計(jì)算 。不可逆過程 ：設(shè)計(jì)一個(gè)初終態(tài)與不可逆過程的初終態(tài)相同的可逆過程，通過對(duì)這個(gè)可逆過程進(jìn)行Ssys 的計(jì)算，就可得出結(jié)果 。（二） dSsurr 為外界環(huán)境的熵變 ：環(huán)境可分為熱源和功源即： dSsurrdS熱源dS功源功源； dS 功源0熱源： dS surrdS 熱源QsurrQ sys（等溫可逆過程 ）TsurrTsurr熵產(chǎn)生與熵平衡.專業(yè) .專注.一、封

8、閉系統(tǒng)的熵平衡Sg>0不可逆過程Sg=0可逆過程可判斷過程進(jìn)行的方向Sg <0不可能過程SgSsysSfSsysQQsys0TsurrdSsys 封閉體系的狀態(tài)引起的熵變 。dSg 因過程不同產(chǎn)生的 。dSf 封閉體系與外界因有熱交流引起的。求 Sg 的一般步驟 ：確定體系所用的熵平衡式 。確定初終態(tài) ，然后按照可逆過程來計(jì)算Ssys 。Ssys2QRa）1Tsysb ） dSCP dTVdPTTPc）SCigln T2R ln P2SRSRsyspmsT1P121根據(jù)不同的條件確定Q，從而得出S即Sf 。syssurr 根據(jù) SgSsysSsurrSsysSfSsysQ Qsys

9、求 Sg 。0Tsurr二、 穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的熵平衡Sgmj s jmisiS fjoutiin.專業(yè) .專注.絕熱過程 ：Qsys 0S f0Sgm j s jmi sijoutiin（2）可逆絕熱過程 （ Sg0 ）：jm j s jimi sioutin三、理想功、損失功與熱力學(xué)效率1 理想功對(duì)穩(wěn)定流動(dòng)過程 ：WTSH1u 2g zid02若忽略動(dòng)能和勢(shì)能變化 ，則WidHT0 S2 損失功對(duì)穩(wěn)定流動(dòng)過程 ，損失功 WL 表示為WLWacWidWLT0 SQWLT0 Sg3 熱力學(xué)效率做功過程 ：Wad；耗功過程 ：WidttWidWad四、.有效能1、穩(wěn)流過程有效能計(jì)算ExphWidT

10、0 SH(HH 0)T 0(SS0)2、有效能效率(Ex )outElExEx )in1( Ex )in.專業(yè) .專注.第七章壓縮、膨漲、動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)一、氣體的壓縮1、等溫過程方程式p1V1p2V2pVp1V1kp2V2kpV k絕熱過程方程式p1V1 mp2V2mpV m1mk實(shí)際（多變）過程方程2、若為可逆過程 ，按照 “得功為正 （或耗功為正 ） ”的規(guī)定 ，其軸功可按式 (7-1)p 2p 2w s ,R等 溫RT 1 lnp2p2Ws ,RVt dp n V dpJ s1p1V 1 lnp1p1計(jì)算p1p1k1mp2m 1kkmws,R 絕熱RTp21ws,RRT11多變k11

11、p1m1p1二、氣體的膨脹1、特點(diǎn)：過程等焓由熱力學(xué)第一定律 ：H = 0JTVVTTppHC p由于壓力變化而引起的溫度變化稱為節(jié)流效應(yīng)效應(yīng)J理想氣體：T0p H.專業(yè) .專注.真實(shí)氣體:0節(jié)流后溫度降低 ，制冷。 = 0溫度不變 。節(jié)流后溫度升高 ，制0JJJ熱等熵膨脹時(shí) ，壓力的微小變化所引起的溫度變化 ，稱為微分等熵膨脹效應(yīng)系數(shù) ，以 s 表示SVTTT ppSC p三、蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力裝置主要由四種設(shè)備組成：(1)稱為鍋爐的蒸汽發(fā)生器；(2)蒸汽輪機(jī)；(3)冷凝器； (4)水泵 。TLWS,CQH QL QH 1TH1、Carnot 循環(huán)對(duì)外作 (最大 )功 W s,cWS,CT

12、LC1效率QHTH2、Rankine 循環(huán)及其熱效率hq wS對(duì)于單位質(zhì)量 的流體WSwSh1h2Q0q0h1h4熱 效 率熱效率越高 ，汽耗率越低 ，表明循環(huán)越完善1) 等熵效率 S：膨脹作功過程 ，不可逆絕熱過程的做功量與可逆絕熱過程的做WS(不可逆 )H1H 2;h1h2'SH1H 2h1h2WS,R功量之比.專業(yè) .專注.(H1 H2')( H 3H 4 ) h1h2'H1H 4h1h42) 實(shí)際 Rankine 循環(huán)的熱效率 ：四、制冷系統(tǒng)1、Carnot 制冷循環(huán) ： 逆向卡諾循環(huán) ：工質(zhì)吸熱溫度小于工質(zhì)放熱溫度；此即 Carnot制冷循環(huán) 。 由兩個(gè)低溫下吸收的熱 Q LqL等溫過程與兩個(gè)等熵過凈功WSwS程組成。制冷效能系數(shù)QLT1CWS T2 T1逆向 Carnot 循環(huán)的制冷效能系數(shù)2 、 蒸汽壓縮制qhh 冷循環(huán)的基本計(jì)算L141）單位制冷量mQLqL2