化工热力学 1一．简答题1 画出理想朗肯循环的T-S 图， 并写出吸热阶段工质所吸收热量的计算公式。
2 写出()()RTb V b V V T aP =-⎥⎦⎤⎢⎣⎡++5.0方程中()b V V T a +5.0，b 两项各自的含义。
3 若采用普遍化方法估算50℃、条件下乙炔气体的逸度，采用图1判断使用哪种更合适？图1 图2 4 写出临界点PVT 之间满足的数学条件，并在图2中标出一条大于临界温度的等温线 参考答案：1答：理想朗肯循环的T-S 图：1-4阶段为工质吸热，根据热力学第一定律，所吸收热量2答：()b V V T a+5.0……压力校正项，1mol气体分子产生的内压力b ……体积校正项，1mol 气体分子本身的体积3 答：K T C 3.308=, P C =根据图1判断，应使用普遍化逸度系数图计算4答：临界点PVT 之间满足的数学条件： 图2 二计算题： （需要的参数，图表附后面）14HH H Q H -=∆=： 0)(=∂∂=Tc T VP0)(22=∂∂=Tc T V P大于临界温度的等1 采用普遍化第二维里系数法计算1mol CO2 在624K 、80atm 的摩尔体积1(15分).解：K T C 2.304=, P C =,ω=2 采用普遍化图表计算氮气在42.5℃、时的压缩因子，摩尔体积及剩余焓2(17分).解：K T C 2.126=, P C =,ω=查三参数普遍化压缩因子图，可以得到03.10=Z ，30.01=Z 压缩因子： 04.130.0040.003.110=⨯+=+=Z Z Z ω 摩尔体积：mol l mol m P ZRT V / 805.0/1005.81039.35.315314.804.1346=⨯=⨯⨯⨯==- 查普遍化焓差图，68.0)(0'=∆cRT H ，55.0)(1'-=∆cRT H()cc c RT H RT H RT H 1)'('∆+∆='∆ω =＋×（－）＝ 剩余焓：690.4J/mol 0.658126.28.314=⨯⨯='∆H3.氨的T-S 图上标出冷凝温度为30℃，蒸发温度为-15℃的理想氨压缩制冷循环示意图，并计算该制冷机的制冷系数4(18分). 解：冷凝温度为30℃，蒸发温度为-15℃的理想氨压缩制冷循环示意图：本试题附公式：422.0083.0B-= 1172.0139.0B -= TV T V dT C dH P )([∂∂-+=dV T P dT T C V V )(∂∂+=附表1 临界常数和偏心因子查图得：H 1=340 kcal/kg. H 2=395 kcal/kg, H 5= H 4=77 kcal/kg该制冷机的78.4340395773401251=--=--=H H H H ξ制冷系数本试题附公式：6.10422.0083.0r T B-= 2.41172.0139.0rT B -= dP TV T V dT C dH P P ])([∂∂-+= dP T V dT T C dS P P )(∂∂-= 或 dV T PdT T C dS V V )(∂∂+=附表1 临界常数和偏心因子化工热力学2一．简答题1 写出以体积表示的维里方程的形式，并说明维里系数的含义。
附图附图附图附图2 画出理想朗肯循环的T-S 图， 并写出透平机对外做功的计算公式。
3 若采用普遍化方法估算290K 、条件下乙烷的逸度，采用图1判断使用哪种更合适？图1 图2 4 写出临界点PVT 之间满足的数学条件，并在图2中标出一条小于临界温度的等温线 参考答案： 1答： Z ＝RT PV ＝ΛΛ+++21VCV B B ——第二维里系数，表示双分子间的相互作用力 C ——第三维里系数，表示三分子间的相互作用力2答：理想朗肯循环的T-S 图：4-5阶段为透平机做功，根据热力学第一定律：H ∆+221u ∆+Z g ∆W Q -=s宏观位能和动能变化不大，常忽略不计 即 0≈∆Z g ，0212≈∆u 。
4-5过程为绝热过程即Q=0因此透平机对外做功：54H H H Ws -=∆-=3答：K T C 4.305=, P C =根据图1，使用普遍化逸度系数图计算合适4答：临界点PVT 之间满足的数学条件： 图2： 0)(=∂∂=Tc T VP0)(22=∂∂=Tc T VP二计算题：1 采用普遍化图表计算氮气在42.5℃、时的压缩因子，摩尔体积 及剩余熵 1(17分).解：K T C 2.126=, P C =,ω=查三参数普遍化压缩因子图，可以得到03.10=Z ，30.01=Z 压缩因子： 04.130.0040.003.110=⨯+=+=Z Z Z ω 摩尔体积：mol l mol m P ZRT V / 805.0/1005.81039.35.315314.804.1346=⨯=⨯⨯⨯==- 查普遍化熵差图：26.0)(0'=∆RS ，1.0)(1-='∆RS()RS R S R S 10)'('∆+∆='∆ω=＋×（－）＝2 用普遍化第二维里系数法计算正丁烷在460K ，的摩尔体积 2(15分).解：查附表 0.193 , 80.3 K, 2.425===ωMpa Pc Tc08.12.425460===C r T T T ， 3 在氨的T-S 图上标出冷凝温度为30℃，蒸发温度为-20℃的理想氨压缩制冷循环示意图，并计算该制冷机的制冷系数 本试题附公式：6.10422.0083.0r T B-= 2.41172.0139.0rT B -= dP TV T V dT C dH P P ])([∂∂-+= dP T V dT T C dS P P )(∂∂-= 或 dV T PdT T C dS V V )(∂∂+=附表1 临界常数和偏心因子小于临界温度的等4.(18分).解：冷凝温度为30℃，蒸发温度为-20℃的理想氨压缩制冷循环示意图：本试题附公式：BTV T V dT C dH P )([∂∂-+=dV T P dT T C V V )(∂∂+=附表1 临界常数和偏心因子查图得：H 1=340 kcal/kg. H 2=401 kcal/kg, H 5= H 4=77 kcal/kg 该制冷机的31.4340401773401251=--=--=H H H H ξ制冷系数化工热力学3一．简答题1 写出以压力表示的维里方程的形式，并说明维里系数的含义。
2 若采用普遍化方法估算200℃、1MPa 条件下丙酮的逸度，采用图1判断使用哪种更合适？图1 图2 3 写出临界点PVT 满足的数学条件，并在图2中标出饱和蒸汽曲线与饱和液相线4 稳流体系热一律应用于换热器如何简化？分析温度低于环境温度的体系附图附图吸热后有效能如何变化参考答案： 1答：以压力表示的维里方程的形式：B '——称为第二维里系数，表示双分子间的相互作用力C '——称为第三维里系数，表示三分子间的相互作用力2答：K T C 2.508=, P C =根据图1，使用普遍化第二维里系数法合适3答： 临界点PVT 之间满足的数学条件：在PV 图上，饱和蒸汽曲线和饱和液相线如下： 4答：稳流体系的热力学第一定律：H ∆+22u ∆+Z g ∆W Q -=s对换热器， Ws=0 ，宏观位能和动能变化都不大 ，可忽略，即0≈∆Z g ，0212≈∆u由此可以得到换热器热力学第一定律的简化形式为： Q H =∆温度低于环境温度的体系吸热后，离基准状态越近，因此有效能降低。
二计算题：1 采用普遍化第二维里系数法计算氨气在、时的摩尔体积： 0)(=∂∂=Tc T V P(2∂P1(15分).解：K T C 6.405=, P C =, ω=2 采用普遍化图表计算正丁烷在, ６Mpa 时的压缩因子, 摩尔体积及剩余焓 2(17分).解：查附表 0.193 , 80.3 K, 2.425===ωMpa Pc Tc 12.4252.425===C r T T T .0 查三参数普遍化压缩因子图，Z 0=, Z 1= 由此21.0)09.0(193.023.010=-⨯+=+=Z Z Z ω3 设空气为理想气体，其恒压热容p C ＝K kmol kJ ⋅/，在稳流条件下进行绝热不可逆压缩，1T ＝298K ，2T ＝478K ，12/p p ＝4，环境温度为298K 计算此过程的H ∆解： dP TVT V dT C dH P P ])([∂∂-+=，理想气体0)(=-=∂∂-P R T P RT T V T V P 本试题附公式：6.10422.0083.0r T B-= 2.41172.0139.0rT B -= dP TV T V dT C dH P P ])([∂∂-+= dP T V dT T C dS P P )(∂∂-= 或 dV T PdT T C dS V V )(∂∂+=附表1 临界常数和偏心因子图7：氨的T-S。