化工熱力學(xué)答案2

題次一二三四五六七八九十總分評卷人分?jǐn)?shù)202015151515100評分一、填空題（每題2分，共20分）1,正丁烷的偏心因子3=0.193,臨界壓力為pc=3.797MPa,則在Tr=0.7時的蒸汽壓為（0.2435）MPa。.封閉系統(tǒng)中，溫度為25c的1mol理想氣體從10MPa,0.3m3等溫可逆膨脹到0.1MPa,30m3,則所做的功為（-11.4kJ,RTln（p2/p1））。4,等嫡效率的定義是對膨脹做功過程，做功量）之比5,溫度為T的恒溫?zé)嵩吹臒崃縌）。6.對于理想氣體，節(jié)流膨脹后溫度（.節(jié)流膨脹的Joule-Thomson效應(yīng)系數(shù)的定義式為（4,等嫡效率的定義是對膨脹做功過程，做功量）之比5,溫度為T的恒溫?zé)嵩吹臒崃縌）。6.對于理想氣體，節(jié)流膨脹后溫度（（不可逆絕熱過程的做功量）與（可逆絕熱過程的Q,其ExQ的計算式為（ExQ=（1—T0/T）不變），作外功的絕熱膨脹時，溫度（下降）.7.液態(tài)水常壓下從25c加熱至50C,其等壓平均熱容為75.31J/mol,則此過程的烙變?yōu)椋?882.75）J/mol。8.二元非理想溶液在極小濃度的條件下，其溶質(zhì)組分遵守（Henry）規(guī)則，溶劑組分遵守（Lewis-Randll）規(guī)則。9,純物質(zhì)的臨界等溫線在臨界點(diǎn)的斜率和曲率均為零，數(shù)學(xué)上可表示為（cp/cV）T=0）和（（8p/W2）T=010.對于孤立體系，嫡增原理可采用（dS>0）表達(dá)式表示。二、簡答題：（每題5分，共20分）1.分析改變蒸汽的參數(shù)如何改變Rankine循環(huán)的效率。2,寫出穩(wěn)流體系的嫡平衡方程，并指出各項的含義。答：一一，八Q一miSimjSj.二S產(chǎn)生=0入出T3.寫出維里方程中維里系數(shù)B、C的物理意義，并寫出舍項維里方程的混合規(guī)則。答：第二維里系數(shù)B代表兩分子間的相互作用，第三維里系數(shù)C代表三分子問相互作用，B和C的數(shù)值都僅僅與溫度T有關(guān)；舍項維里方程的混合規(guī)則為:Bmnn:--V\yjBji4j4BijRTcij.0dBmnn:--V\yjBji4j4BijRTcij.0dBij'''ijBijPcijB0

ij0.422—0.083—1.6??prB10.172=0.139--T-z-T『T

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1cij_—_05Tcij=1-kjTciTcjZcijRTcijPcijVcij=0.5M：3+vCj31,Zcij=0.5Zci+Zcj),以=0.%i+?j)4.寫出理想溶液組分的偏摩爾性質(zhì)（始、嫡、自由始、體積、內(nèi)能）與純物質(zhì)性質(zhì)問的關(guān)系表達(dá)式。Vi=4.寫出理想溶液組分的偏摩爾性質(zhì)（始、嫡、自由始、體積、內(nèi)能）與純物質(zhì)性質(zhì)問的關(guān)系表達(dá)式。Vi=VUi=UiHi=HiS=Si-RlnXiG=GRTlnxi三、苯（1）和環(huán)己烷（2）的二元液體混合物的超額自由始與組成的關(guān)系可用如下式表示:G—x-X1X2RT3與溫度和壓力有關(guān)，與組成無關(guān)，在P3與溫度和壓力有關(guān)，與組成無關(guān)，在P0.101MPa時，3與溫度的關(guān)系為:=1.71127-0.004T計算在40C計算在40C、0.101MPa下，HE/RT、Se/R、活度系數(shù)與組成的關(guān)系。（15分）解：1.Ini=解：1.Ini=[<GE、nn'工RTJ的T,P,nj得:ln1=：x；,ln2=x1240C、0.101Mpa時,ln140C、0.101Mpa時,ln1=0.458x；,ln2=0.458x；2.由Qln%]<訂Jp,xH：RT2NlnNln*]tkJp,xHE得j一xiRT2

(clnZ、21i=-0.004x2,乂T(clnZ、21i=-0.004x2,乂T.'p,x<打兒Hccc.c/c.2ccc.c/c.2/cc0.004*313.15x1x20.004*313.15x2x1=1.253x1x2RT由篁:d一艾得:RRTRTse=1.253x1x2—0458x1x2=0.795x1x2R四、某朗肯循環(huán)以水為工質(zhì)，運(yùn)行于14MPa和0.007MPa之間，循環(huán)最高溫度為540C,求:(1)水泵消耗的理論功；(2)汽輪機(jī)作出的理論功；(3)循環(huán)的熱效率。已知：水的比容v為0.001m3/kg,其他數(shù)據(jù)如表所示。(15分)H(kJ/kg)S(kJ/kg?<)14MPa,540c過熱蒸汽34486.51990.007MPa飽和蒸汽2574.88.25120.007MPa飽和水168.790.5764解：(1)Wp=vAP=0.001*(14000-7)=14kJ/kg對水泵能量衡算：H4-H3=WpH4=168.79+14=182.79kJ/kgQi=Hi-H4=3448-182.79=3265.21kJ/kg(2)求干度：S2=S1=S3(1—x)+S4*x6.5199=0.5764(1—x)+8.2515x得：x=0.774H2=H3(1—x)+H4*x=168.79(1-0.774)+2574.8*0.774=2032kJ/kg對汽輪機(jī)能量衡算：⑶11T-WS-WpQi⑶11T-WS-WpQi1416-143265.21=0.429五、某換熱器完全保溫，熱流體流量為0.042kg/s,進(jìn)、出換熱器的溫度分別為150C、35C,等壓熱容為4.36kJ/kgK0冷流體進(jìn)、出換熱器的溫度分別為25C、110C,等壓熱容為4.69kJ/kgK0計算冷熱流體的有效能的變化、損失功和目的有效能效率。環(huán)境溫度為293k,壓力0.101MPa。(15分)解：(1)計算冷流體的流量

Q5右.工=m￡：.：Thmcmcc二0.0528kg/S4.69(110-25)(2)求有效能的變化「Ex,c=H-T06c=mc=mcCcTc-T0mcCcInT2,cT1,c110273=0.05284.69(110-25-293ln25273=2.853kJ/S同理可得熱流體的有效能的變化:△Ex,h=4036kJ/S(3)損失功和目的有效能效率w=T0§=T0(mcCcln*mhChln*)T1,cT1,c-2930.004=1.172kJ/SEx薪*=鬻=。707六、使用R-K狀態(tài)方程計算從p1=0.1013MPa,t1=0C壓縮到pEx薪*=鬻=。707六、使用R-K狀態(tài)方程計算從p1=0.1013MPa,t1=0C壓縮到p2=20.26MPa,t2=200C時.一*._..___一一一一一1mol甲烷的燃變。已知甲烷的Cp=18.11+0.0602T(J/mol?K)。R-K方程為：(15分)。1AhA15BZ=()，一=a/bRT,B=bp/RT,h;1-hB1hBZR2T2.5rta-0.42748—,b-0.0864C,Pc-4.6MPa,T：-190.6KPcPc解：設(shè)計狀態(tài)變化為:Pi,Ti(真實)P2,T2(真實)-HiRH2R△H*Pi,Ti(理想)?I⑴求V1,V2得至Ua=3.222(Pam6K°.5mol-2),b=2.985*10-5(m3/mol)B=1.332*10-3,A/B=2.876P2,T2(理想)TOC\o"1-5"\h\z得疊代式：Z=--2,876(—),h=1.332101-h1hZ疊代得Z1=0.9975,V1=0.0224(m3/mol)對于V2,同理得：B=