矿大(北京)化工热力学review

1、一、判断（一、判断（2 210=2010=20）Pitzer提出的普维法是以最简单的维里方程为根据的。提出的普维法是以最简单的维里方程为根据的。（）纯物质由蒸汽变成固体，必须经过液相。纯物质由蒸汽变成固体，必须经过液相。 （）（）二、选择题（二、选择题（3 35=155=15）1、whol型型活度系数关联式基于（活度系数关联式基于（C ）。）。A. 无热溶液理论无热溶液理论 B. 无热溶液理论及局部组成的概念无热溶液理论及局部组成的概念 C. 正规溶液理论正规溶液理论三、简答题（三、简答题（10103=303=30）1. 1. 解决真实气体解决真实气体PVTPVT关系的方法是什么？关系的方法是

2、什么？2. 2. 损失功的大小与哪些因素有关？损失功的大小与哪些因素有关？3. 3. 可直接测量的热力学性质有哪些？可直接测量的热力学性质有哪些？4. 4. 工业上要求制冷剂应具有的特性有哪些？工业上要求制冷剂应具有的特性有哪些？四、计算题（四、计算题（3 355）v化工过程中能量的计算化工过程中能量的计算v焓、熵、逸度、活度、偏摩尔性质、超额焓、熵、逸度、活度、偏摩尔性质、超额性质、混合过程性质、超额自由焓的计算性质、混合过程性质、超额自由焓的计算v中、低压汽液平衡的计算中、低压汽液平衡的计算1. 绪论绪论从总体上对化工热力学及相关学科的情况有所认识和了解。掌握有关名词和定义强度性质、容量性

3、质、体系、环境、界面、状强度性质、容量性质、体系、环境、界面、状态、状态函数、过程、不可逆过程、可逆过程、态、状态函数、过程、不可逆过程、可逆过程、循环过程、能、功、热、熵、焓等。循环过程、能、功、热、熵、焓等。2. 流体的流体的pVT关系关系 P、V、T、CP是流体的最基本性质，是热力学计算的基础。 PVT关系数据的计算理想气体： PV = RT 低压、高温概念：临界点、临界点的特征、超临界流体、压概念：临界点、临界点的特征、超临界流体、压缩因子、偏心因子、状态方程、临界压缩因子缩因子、偏心因子、状态方程、临界压缩因子ZC 、对比态原理、普遍化状态方程、混合规则、虚拟临对比态原理、普遍化状态

4、方程、混合规则、虚拟临界常数等。界常数等。纯物质的纯物质的P、V、T性质图性质图真实气体 状态方程法：状态方程法：Virial方程 R-K方程 Van der Waals方程 普遍化方法：普遍化方法： 普压法 （三参数、偏心因子） 普维法Virial方程)(1)(13232型用体积表示的维里方程型LeidenVDVCVBRTpVZBerlinpDpCpBRTpVZ)(1)(13232型用体积表示的维里方程型LeidenVDVCVBRTpVZBerlinpDpCpBRTpVZ维里系数维里系数= f（物质，温度）物质，温度）舍项维理方程舍项维理方程211VCVBRTpVZVBRTpVZVan de

5、r Waals方程2VabVRTpvdWvdW方程常数方程常数a a、b b的确定的确定0033233223ccccccccpabVpaVpRTbpVVVVVVV0022ccTTVpVpR-K方程)(5 . 0bVVTabVRTp)1(115 . 22hhBAhZZBVbhRTbpBTRapA以两项维里系数表示的普遍化关系式（普维法Vr2 ）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式（普压法Vr 2 ）rrccccccTpRTBpTTTRpppBZ1)/()/(1RTBpZ12 . 4)1(6 . 1)0(172. 0139. 0422. 0083. 0rrTBTB)1()0(BBRTBpcc10Z

6、ZZ曲线上方时，用普维法；落在下方时用普压法真实气体混合物状态方程法状态方程法： Virial方程 R-K方程普遍化方法：普遍化方法： 虚拟临界常数法 三参数普遍化方法 （普压、普维）KayKay规则规则二次型混合型规则二次型混合型规则iimQyQijijjimQyyQciipcciipcpypTyT普维法RTpBZmm1ijijjimByyB3. 流体的热力学性质（焓、熵计算）流体的热力学性质（焓、熵计算）基本概念热力学关系式MMMR),( pSHHVdpTdSdH),(VTAA pdVSdTdA),( pTGGVdpSdTdG),( VSfUpdVTdSdU基本定义：自由焓自由能焓内能TS

7、HGTSUApVUHWQUMaxwell关系式VSSpVTSVSTSVVpyxSTyxVp),(),(),(),(),(),(),(),(如：计算H、S的基本关系式dpTVTVdTCdHppdpTVdTTCdSpp有关计算理想气体的H、S计算真实气体dpTVTVdTCdHppdpTVdTTCdSpp剩余性质法解决真实气体的焓、熵计算o图解积分法图解积分法o状态方程法状态方程法o普遍化方法普遍化方法 普维法（计算）（条件）（工程） 普压法（查图）ppRdpTVTVH0ppRdpTVpRS0热力学图表水蒸气表的查用T-S图的查用（重点） 等P线 等H线 等S线（垂线） 等T线（水平线） VLE（两

8、相区）TS1234c固固液液-汽等压等焓蒸汽液三相点4.4.流体混合物的热力学性质流体混合物的热力学性质1、基本概念：偏摩尔性质偏摩尔性质jnpTiitnnMMnMM,)(ikikxpTkkilxMxMM,0,iiiMdxpT一定，混合物中组分i的分逸度：混合物的逸度：理想溶液的物理性质分子结构相似，大小一样；分子结构相似，大小一样；分子间的作用力相同；分子间的作用力相同；混合时没有热效应；混合时没有热效应；混合时没有体积效应。混合时没有体积效应。0iiidifxf理想溶液的理想溶液的6 6个特性：个特性：iiiiiiiiiiiiixRTAAxRSSUUHHiViVxRTGGlnlnln混合过

9、程性质变化混合过程性质变化0iiiMxMM超额性质超额性质idEMMM活度系数与组成的关联活度系数与组成的关联jnpTiEinRTnG，lnEididEMMMMMM活度系数计算活度系数计算: :经验方程经验方程whol whol 与与wilsonwilson型型5.5.相平衡相平衡1）相平衡的判断准则）相平衡的判断准则VLE2）相图的类型及正、负偏差，恒沸物，相律）相图的类型及正、负偏差，恒沸物，相律3）VLE计算通式计算通式V4）完全理想系）完全理想系VLE计算计算概念：概念：饱和蒸汽压饱和蒸汽压 汽液平衡比汽液平衡比 相对挥发度相对挥发度5）化学体系）化学体系VLE计算计算气相：理想气体混

10、合物气相：理想气体混合物液相：真实溶液液相：真实溶液6）如何判定共沸点存在，并计算共沸物组成）如何判定共沸点存在，并计算共沸物组成判断与计算判断与计算6. 化工过程的能量分析化工过程的能量分析概念热力学第一、二定律第一能量守恒；第二过程进行的方向和限度（能量的质量降级）卡诺热机效率-热功转换的最高限度自发、非自发、完全可逆熵增原理理想功与损失功有效能与有效能损失计算能量平衡封闭体系封闭体系稳流体系（在不同条件下简化）稳流体系（在不同条件下简化）u2熵变计算理想气体相变化环境熵变理想功与损失功计算稳流过程：稳流过程：产生出入STQSmSmiiii0有效能与有效能损失有效能与有效能损失物理有效能物

11、理有效能：物系由于：物系由于T、P与环境不同而具有与环境不同而具有的有效能。的有效能。化学有效能化学有效能：物系在环境的：物系在环境的T、P下，由于组成下，由于组成与环境不同而具有的有效能。与环境不同而具有的有效能。 理想功与有效能的区别和联系理想功与有效能的区别和联系? ? 能量衡算、熵衡算和有效能分析法的区别与联系能量衡算、熵衡算和有效能分析法的区别与联系? ? 损失功的大小与什么有关系损失功的大小与什么有关系? ?有效能损失 D=实际功-理想功有效能衡算()()000 xSSTHHE-=idxxxWEEE12总STEl0loutxinxEEE(1) (1) 气体的膨胀过程气体的膨胀过程节流膨胀（等焓）节流膨胀（等焓）等熵膨胀（可逆绝热对外做功）等熵膨胀（可逆绝热对外做功）特点特点微分效应微分效应积分效应积分效应两种膨胀的比较两种膨胀的比较HJpTSSpT7. 压缩、膨胀、压缩、膨胀、蒸汽动力循环与制冷循环蒸汽动力循环与制冷循环（2 2）蒸汽动力循环）蒸汽动力循环流程、原理与流程、原理与T-S图图热力计算：能量衡算与有效能分析热力计算：能量衡算与有效能分析提高蒸汽动力循环效率的途径提高蒸汽动力循环效率的途径（3 3）制冷循环）制冷