化工热力学习题.doc

HW#1 2013-09-12 （Due：2013-09-17）1.推导范德华方程（2-11）中参数a、b与临界性质的关系式（2-12a、b)并计算压缩因子Zc。（提示：利用式（2-1、2）2.2-13（要求：说明你选用的EOS的根据）3.2-154.2-21HW#2 2013-09-19 （Due：2013-09-24）1.2-24(1)(2)(3)使用普遍化二阶维里方程，配用Prausnitz混合规则，并近似取k12=0。（提示：参考例2-10）2推导以下各式：a) 再以范德华方程为例进行计算，并说明结果的 物理意义 物理意义。b) c) d) 再以理想气体为例进行计算。HW#3 2013-09-26 （Due：2013-10-08）1.试用普遍化方法计算丙烷气体在378K、0.5MPa下的剩余焓和剩余熵。2.设某饱和液态在273K时，H=0，求578K，0.389Mpa时，蒸汽的焓值。已知其临界性质为Tc=419.6K，pc=4.02Mpa，=0.1867；饱和蒸汽压方程：ln（ps/Pa）=21.10-2552.75/TCpig=-2.4+0.35T(Jmol-1K-1)近似取Z=Zv-Zl=1.0该物质p-V-T关系符合普遍化维里方程。HW#4 2013-10-10（Due：2013-10-15）1.在下面的T-S图中，给出p1p4,H1H3,v1v5的大小顺序并简单说明理由。2.过热蒸气的状态为1.0MPa和523K，通过喷嘴膨胀，出口压力为0.2MPa，如果是可逆绝热过程，并达到平衡，问蒸气在喷嘴出口的状态（相态及温度）如何？HW#5 2013-10-17（Due：2013-10-22）1.初始态为0.7Mpa、294K的空气进入一个与环境绝热的设备后流出分为质量相等的两股，一股状态为0.1Mpa、355K；另一股为0.1Mpa、233K。过程中设备与环境间没有功的交换，试问此稳流过程能否发生？假设空气可视作理想气体，过程中的平均恒压热容为25.5 Jmol-1K-1。（提示：可能发生的过程需满足热力学第一、第二定律）2.试计算在稳流过程中，1kmol氮气从800K，4.0MPa到常温常压（25C、1atm）时所能给出的理想功，假设氮气为理想气体。3.现有一常压下输送92热水的管道，由于保温不良，导致使用时水温降至67。试计算每吨热水输送中由于散热而引起的损失功。取环境温度为25，水的恒压热容为4.18 kJkg-1K-1。HW#6 2013-10-24 （Due：2013-10-29）1. 某工厂有两种余热可以利用，一种是高温烟道气，主要成分是CO2、N2和水蒸汽，流量为500kg/h，温度为800，其平均等压比热容为0.8 kJkg-1K-1；另一种是低温排水，流量是1348 kg/h，温度为80，水的平均等压比热容为4.18 kJkg-1K-1，假设环境温度为298K。问两种余热中的能量和有效能各为多少?2. 在298K时，某气体的状态方程为pV=RT+kp，k为固定常数。在298K、30Mpa下将此气体进行节流膨胀，问膨胀后气体温度将如何变化？3. 将1kmol，0.1MPa，300K的空气按下列3种方式压缩到0.5Mpa，求空气终态的温度、压缩机功耗和压缩过程的热效应。假设该过程中空气可视为理想气体，平均等压热容为29.1 kJkmol-1K-1。1）等温压缩；2）绝热压缩（k=1.40）；3）多变压缩（n=1.25）。HW#7 2013-10-31 （Due：2013-11-05）1.有一理想Rankine循环，在4MPa和0.008MPa之间操作。锅炉产生的是400的过热蒸汽，冷凝器所用冷却水温度为25，试对此循环做热力学分析。要求：作出T-S图，标明所有状态点，求出Q1、Ws、Q0、Wp、WN、SSC.31冷凝器节流阀压缩机蒸发器242.如图所示的氨制冷循环过程，制冷量为4.0105kJ/h，若压缩机进行绝热可逆操作，试求q0、G、NT，并对此循环过程进行有效能分析（计算每一步骤的具体有效能变化）。1: 0.2MPa饱和蒸汽2: 1.5MPa高压蒸汽3: 1.5Mpa饱和液体4: 0.2Mpa湿蒸汽HW#8 2013-11-14 （Due：2013-11-19）1.在某一定温度和压力范围内，组分1和组分2组成的液体混合物的摩尔体积V可用下式表示：V=(a+bx1+cx12)cm3/mol a、b、c均为已知常数。试根据偏摩尔性质的定义式，导出组分1和组分2的偏摩尔体积表达式，要求最终结果关联为x1的函数。2.用截距法重做上题。3.已知在常压和一定温度范围内，二元溶液中组分1的偏摩尔焓满足关系式a为已知常数，且已知纯组分的摩尔焓值分别为H1和H2，试导出 的表达式。（提示：运用Gibbs-Duhem方程，最终结果是H1、H2、x1、x2的函数。）4.实验室需配制含有20%（质量分数）的甲醇(1)的水(2)溶液310-3m3作为防冻剂。需要多少体积的20的甲醇与水混合？已知：20时纯甲醇的体积V1=40.46cm3/mol，纯水的体积V2=18.04cm3/mol，20%（质量分数）甲醇溶液的偏摩尔体积HW#9 2013-11-21 （Due：2013-11-26）1. 已知在298K、4MPa下，二元溶液中组分1的逸度为，其中逸度单位为Mpa。在此条件下，试计算：（1）纯组分1的逸度系数；（2）纯组分1的Henry常数；（3）以x1表示的活度系数的表达式（组分1以Lewis-Randall规则为标准态）；（4）以x1表示的活度系数的表达式（组分1以Henry定律为标准态）；（5）无限稀释时组分1的活度系数。2. 在298K、1MPa下，组分1和2的混合热与混合物的组成关系式如下：在相同温度和压力下，纯液体的摩尔焓分别为：H1=418J.mol-1， H2=628J.mol-1。求此温度和压力下，无限稀释偏摩尔焓3.已知在低压下的某二元液体混合物在一定温度下的溶剂组分(1)满足活度系数模型 ln1=a2x22+a3x23+a4x24, 其中a2,a3,a4仅是温度的函数，试求同温度下溶质组分(2)的活度系数模型，要求最