化工热力学课后题答案马沛生

1、习题：21.为什么要研究流体的 pVT关系答：在化工过程的分析、研究与设计中，流体的压力p、体积V和温度T是流体最基本的性质之一，并且是可以通过实验直接测量的。而许多其它的热力学性质如内能U、嫡S、Gibbs自由能G等都不方便直接测量，它们需要利用流体的p V干数据和热力学基本关系式进行推算；此外，还有一些概念如逸度等也通过p N T数据和热力学基本关系式进行计算。因此，流体的p N干关系的研究是一项重要的基础工作。2-2.理想气体的特征是什么答：假定分子的大小如同几何点一样，分子间不存在相互作用力，由这样的分子组成的气体叫做理想气体。严格地说，理想气体是不存在的，在极低的压力下，真实气体是非

2、常接近理 想气体的，可以当作理想气体处理，以便简化问题。理想气体状态方程是最简单的状态方程：pV RT2-3.偏心因子的概念是什么为什么要提出这个概念它可以直接测量吗答：纯物质的偏心因子是根据物质的蒸气压来定义的。实验发现，纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系，即符合：slog p：1 其中，ps Trpc对于不同的流体，具有不同的值。但 Pitzer发现，简单流体（僦、氟、氤）的所有蒸气压数据落在了同一条直线上，而且该直线通过Tr=, log prs1这一点。对于给定流体对比蒸气压曲线的位置，能够用在=的流体与僦、氟、氤（简单球形分子）的 log ps值之差来表征。Pi

3、tzer把这一差值定义为偏心因子，即s_ _log pr 1.00（Tr 0.7）任何流体的值都不是直接测量的，均由该流体的临界温度Tc、临界压力pc值及Tr =时的饱和蒸气压 ps来确定。2-4.纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小吗 答：正确。由纯物质的 p V图上的饱和蒸气和饱和液体曲线可知。25.同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的热力学性质均不同吗答：同一温度下，纯物质的上&和液体与饱和蒸气的Gibbs自由能是相同的，这是纯物质气液 平衡准则。气他的热力学性质均不同。2 6常用的三参数的对应状态原理有哪几种答：常用的三参数对

4、比态原理有两种，一种是以临界压缩因子Zc 为第三参数；另外一种是以 Pitzer 提出的以偏心因子作为第三参数的对应状态原理。2 7 .总结纯气体和纯液体 pVT计算的异同。答：许多p V -T关系如RKS方程、PR方程及BWR方程既可以用于计算气体的p " 口，又都可以用到液相区，由这些方程解出的最小体积根即为液体的摩尔体积。当然， 还有许多状态方程只能较好地说明气体的p 7 -T关系，不适用于液体，当应用到液相区时会产生较大的误差。与气体相比，液体的摩尔体积容易测定。除临界区外，温度（特别是压力）对液体容积性质的影响不大。除状态方程外，工程上还常常选用经验关系式和普遍化关系式等方

5、法来估算。2 8简述对应状态原理。答：对比态原理认为，在相同的对比状态下，所有的物质表现出相同的性质。对比态原理是从适用于 p " -T关系两参数对比态原理开始的，后来又发展了适用于许多热力学性质和传递性质的三参数和更多参数的对比态原理。2 9如何理解混合规则为什么要提出这个概念有哪些类型的混合规则答： 对于真实流体，由于组分的非理想性及由于混合引起的非理想性，使得理想的分压定律和分体积定律无法准确地描述流体混合物的p 1 -T关系。如何将适用于纯物质的状态方程扩展到真实流体混合物是化工热力学中的一个热点问题。目前广泛采用的方法是将状态方程中的常数项，表示成组成 x以及纯物质参数项的

6、函数，这种函数关系称作为混合规则。对于不同的状态方程，有不同的混合规则。寻找适当的混合规则，计算状态方程中的常数项，使其能准确地描述真实流体混合物的p 1 -T关系，常常是计算混合热力学性质的关键。常用的混合规则包括适用于压缩因子图的虚拟临界性质的混合规则、维里系数的混合规则以及适用于立方型状态方程的混合规则。2 10在一个刚性的容器中，装入了1mol 的某一纯物质，容器的体积正好等于该物质的摩尔临界体积 Vc。如果使其加热，并沿着习题图2 1的p寸图中的1fg2的途径变化（C 是临界点）。请将该变化过程表示在p "图上，并描述在加热过程中各点的状态和现象。解：由于加热过程是等容过程

7、，1-C- 2是一条V VC的等容线，所以在 p "图可以表示为如图的形式。点1 表示容器中所装的是该物质的汽液混合物（由饱和蒸汽和饱和液体组成） 。 沿 1 2 线， 是表示等容加热过程。随着过程的进行，容器中的饱和液体体积与饱和蒸汽体积的相对比例有所变化，但由图可知变化不是很大。到了临界点C 点时， 汽液相界面逐渐消失。继续加热，容器中一直是均相的超临界流体。在整个过程中，容器内的压力是不断增加的。3211.已知SQ在431K下，第二、第三 Virial系数分别为：B 0.159m kmolC 9.0 10 3m6 kmol 2,试计算:（1） SO2在431K、10X105Pa

8、下的摩尔体积；（2） 在封闭系统内，将 1kmolSO2由10X 105Pa恒温（431K）可逆压缩到 75X 105Pa时所作的功。解：（1）三项维里方程为:(A)pV , B C12RT V V2将 p=10X105Pa, t=431K, B 0.159m3 kmol 1, C 9.0 10 3m6 kmol 2 代入式(A) 并整理得:0.279V3 V2 0.159V 9 10 60 RTo迭代求斛，初值为：V3.5m kmolP迭代结果为：V 3.39m3 kmol（3） 压缩功 W pdV,一1 B C由(A)式得：p RT F ，则:V V2 V3RTCV3dV(B)V211C1

9、1RT ln B -ViV2V12V22V12当p=75X 105Pa时，用（1）同样的方法解出:V 0.212m3 kmol 1将Vi 3.39m3 kmol 1, V2 0.212m3 kmol 1 代入式(B)解出:W 77 105 J kmol 2-12,试计算一个125cm3的刚性容器，在 50c和的条件下能贮存甲烷多少克（实验值为17g）分别用理想气体方程和RK方程计算（RK方程可以用软件计算）。解：由附录三查得甲烷的临界参数为：Tc = , pc = ,=（1）利用理想气体状态方程 pV RT得:1.433 10 4m3 mol 1 143.3cm3 molRT 8.314 27

10、3.15 50p 18.745 106V 总125m M 一 16 13.95gV143.3(2) RK方程RTV baT 0.5V (Vb)22.50.42748R Tc / Pc= 20.42748 8.3144.599 10_ _ 25190.56 .6=3.2207 Pa60.5,-2m K mol0.08664 RTc / pc=0.08664 8.314 190.564.599 10653, 1= 2.985 10 m molapR2T2.5_ 3.2207 18.745 10622 58.314323.15=0.4653_ 5_ 6bp 2.985 1018.745 10= 0.

11、2083RT 8.314 323.152.2342按照式（2-16a） Z和式（216b） 迭代计算，取初值 Z= 1,迭代过程和结果见下表。迭代次数ZRT0.8823 8.314 323.1518.7451061.265 10 4m3/mol =126.5cm3 mol 116125126.515.81g可见，用RK方程计算更接近实验值。213.欲在一个7810cm31为V 6.081 10 m mol 。的钢瓶中装入1kg的丙烷，且在C下工作，若钢瓶的安全工作压力为10MPa,问是否安全解：查得丙烷的临界性质为：Tc = , Pc = ,cc100022.727mol447810 10 6

12、 343.6310 6mmol 122.727使用RK方程:RTT0.5V(V b)首先用下式计算a,b：0.42748R2Tc25 / pc0.42748_22 58.3142 369.834.248 10618.296Pa60.5-2m K mol0.08664 RTc/ Pc 0.086648.314 369.83_64.248 10536.2771 10 mmol代入RK方程得：p 9.870MPa非常接近于10MPa,故有一定危险。已知实验值2-14.试用RKS方程计算异丁烷在300K, x 105Pa时的饱和蒸气的摩尔体积。解：由附录三查得异丁烷的临界参数为:Tc = ,pcTr

13、T/Tc 300/407.8 0.73570.7531m 0.480 1.5740.176 20.480 1.574 0.177 0.176 0.17720.73570.5 2 1.2258(T) 1 m(1 Tr0.5) 21 0.75311_4 _2_2一a T0.4278R Tc / pcT= 0.42748228.314407.8626 1.2258= 1.6548 Pa m /mol 3.640 100.08664 RTc / pc= 0.08664 8.314407.8/ 3.6401068.0700 10 5m3/molap 1.6548 3.704 10R2T2228.3143

14、005 . .=0.09853bp 8.0700 10 5 3.704 105= 0.01198RT8.314300按照式(2-16a)1=8.22451 h0.01198236.1015 10 m /mol3.704 106误差6.031 6.1015 10 2/6.031 1021.2%2-15.试分别用RK方程及RKS方程计算在273K、1000X 105Pa下，氮的压缩因子值，已知和式(216b)迭代次数Zh0112345迭代计算，取初值迭代过程和结果见下表。Z= 1,VZRT 0.9061 8.314 300实验值为Z=。解：由附录三查得氮的临界参数为:pc =，_ _ 2_ 2 5

15、a 0.42748R Tc. /pc=c c20.42748 8.3143.394 1062.5126.1060.5. -2= 1.5546Pa m K molb 0.08664 RTc / pc=0.08664 8.314 126.103.394 106= 2.6763 10 5m3 mol 1A ap 1.5546 100 106A 2T =22y = 1.8264R2T8.314 2 273曳=RT2.6763 10 5 1000 1058.314 273= 1.1791按照式（2-16a） Z1.5489和式（216b）1.1791迭代计算，取初值Z= 2,迭代过程和结果见下表。迭代次

16、数Zh021234 迭代不收敛，采用 RK方程解三次方程得:V=mol_ 5 _ 5Z吆RT4.422 101000 108.314 2731.9485RKS方程Tr T/Tc273/126.1 2.1649m 0.480 2_1.5740.1760.480(T)10 52m(1 T) 1 0.5427105 22.16490.5538 _ _21.574 0.040 0.176 0.0400.5427_2_ 2_T 0.4278R Tc / pcT2_2 8.314126.16= 0.42748 6 0.5538= 0.076667 Pa m /mol3.394 100.08664 RTC

17、/ p = 0.08664 8.314 c c126.1/ 3.394 1062.6763 10 5m3/molap 0.076667 1000 10r2t22_28.3142735一=1.4882c bp 2.6763 10 5 1000 105B = 1.1791RT8.314 273按照式(2-16a) Z1.2621和式(216b)同样迭代不收敛b B 1.1791VZ Z采用RKS方程解三次方程得:V=mol_ 5 _ 5Z吆RT4.512 101000 10/8.314 2731.98812-16.试用下列各种方法计算水蒸气在x105Pa、593K下的比容，并与水蒸气表查出的数31

18、据(V 0.01687m kg )进行比较。(1)理想气体定律(2)维里方程(3)普遍化RK方程解：从附录三中查得水的临界参数为:Tc =,Pc(1)理想气体定律RT8.314 593V5 4.569p107.9 10106-31m mol13 .10.02538m kg误差0.01687 0.02538 1 100 /o50.5%(2)0.01687维里方程593Tc647.130.9165Pr0.489p 107.9 105Pc22.055 106使用普遍化的第二维里系数：()0.422B(0)0.0830.422/Tr0.0830.4026rT；6B(1)0.1390.172/Tr4.2

19、0.1390147220.1096Tr.BPcRTc0.40260.3450.10960.4404BPRT1 BpcRTcPrTr0.4890.9160.4404 0.7649ZRT0.7649 8.314" Z107.9 105933.49563, 110 m mol310.01942m kg误差0.01687 0.01942100%15.1%(3)0.01687普遍化R-K方程abTP38a)bPrZTr(2 (2 38b)将对比温度和对比压力值代入并整理的:Z 1 habTr"5.628bPr0.04625Z联立上述两式迭代求解得：Z=ZRT 0.7335 8.314

20、 593一 一 _ 5107.9 1053.3515106-3-1m mol13.10.01862m kg10.4%、口- 0.01687 0.01862误差=100%0.01687水是极性较强的物质RKS方程计算时将CO2压缩到217.试分别用（1） van der Waals 方程；（2） RK方程；（3）3. 1 体积为cm mol所需要的压力。实验值为。解：从附录三中查得 CQ的临界参数为：Tc = , pc(1) van der Waals 方程RTP V b V227R2Tc2/64pc2_ 27 8.314304.1964 7.382 1062- = 0.3655Pa m3 mo

21、l 2RTRTc/8pc8.314 304.198 7.382 106534.282 10 m mol8.314 273.150.3655550.1 10 6 42.82 10 6550.1 10L.269106 Pa= 3.269MPa误差 = 3.090 3.269 100%= 5.79%3.090(2) RK方程RTp Va_ 0 5T .V(Vb)式中:0.42748R2Tc25 /p20.42748 8.3142.5304.197.382 106= 6.4599Pa m6 K0.5 mol-20.08664 RT" pc=0.08664 8.314 304.19-67.38

22、2 10 _ 53, 1= 2.968 10 m molRTV b T 05V (V b)8.314 273.156.4599550.1660.510 -29.68 10273.15550.1 10 6550.什29.68 10 6= 3.138106Pa=3.138MPa误差% =3.090 3.1383.090(3)RKS方程100%= 1.55%RT p/式中,而，m 0.480 1.574aT0.4278R2T2/ pcTc c(T)m(1Tr0.5) 20.1762=0.4801.574 0.228-0.176 0.228 2 = 0.8297则,0 52(T)1 m(1 Tr) =

23、 1 0.82971273.15304.190.5=1.089_2_ 2a T a T0.42748R2T2 / pcc c= 0.40335Pa m3 mol 11.0890.42748 8.314 2304.197.382 1060.08664 RTc/ pc=0.08664 8.314 304.197.382 106= 2.968 10“ 1molRT a T _8.314 273.15_0.40335V b V V b 550.1 10 6 29.68 10 6550.1 10 6550.1 + 29.6810 = 3.099 106Pa=3.099MPa3 090 3 099误差 =

24、 3.090 3.099 100%= 0.291%3.090比较几种方程的计算结果，可见，van der Waals方程的计算误差最大，RKS方程的计算精度最好。RK方程的计算精度还可以。2-18. 一个体积为的封闭储槽内贮乙烷，温度为290K、压力为25X 105Pa,若将乙烷加热到479K,试估算压力将变为多少解：乙烷的临界参数和偏心因子为：Tc = , pc = ,=因此：Tr1T1/Tc290/305.32 0.95pr1p1 / pc 2.5/48.72 0.513故使用图2-11,应该使用普遍化第二维里系数计算B(0)0.083 0.422/Tr1.60.0830.4220.95

25、1.60.375Z1 詈1 B0 B1 F 10.5130.375 0.099 0.074-0.79350.95ZRTV P0.7935 8.314 290535 76.5 10 m mol25 1050.376.5 10392.2 mol加热后，采用 RK方程进行计算。其中：T=479K,摩尔体积仍然为V53176.5 10 m mol ,首先计算:_ _ 2_ 2 5a 0.42748R Tc. /pc=c c0.42748 8.314 24.872 102.5305.3260.5= 9.879 Pa m K6“I -2 molb 0.08664 RTc/ pc=0.08664 8.314

26、 305.324.872 106=4.514 10 5 m3 mol 1代入RK方程:RTV b T05V (V b)8.314 479765.0 10 6-45.14 10 6 *9.879479 0.5 765.0 10 6765.0+ 45.14 10 6=4.804 106Pa=4.804MPa219.如果希望将的乙烯在294K时装入的钢瓶中，问压力应为多少解：从附录三查得乙烯的临界参数为:Tc =，Pc摩尔体积22.7 103 810.7 mol280.085-104.8810.76310 mmol采用RK方程进行计算。首先计算:a 0.42748R2Tc2.5 / pc= 0.42

27、748c c28.3145.041 102.5282.346 i/0.57=7.851 Pa m K6mol-2b 0.08664 RTc / Pc=0.08664 8.314 282.34一 一 53. 1=4.034 10 m mol代入RK方程:RTp-05V b T V(V b)=8.314 294751104.8 10 6-40.34 10 294 0.5 104.8 10 6104.8+ 40.34 10 6一一一 _6 _= 7.817 10 Pa=7.817MPa 2-20 （由于较简单省略了，忽略不计了）10-2 21.用Pitzer的普遍化关系式计算甲烷在时产生的压力。已知

28、甲烷的摩尔体积为x3,14 m mol ,压力的实验值为x 107Pa。解：从附录三查得甲烷的临界参数为:Tc = ,pcTr T/Tc323.16/190.56 1.696；但是Pr不能直接计算，需要试差计算_ _4_7_p ZRT/V Z 8.314 323.16/ 1.25 102.149 10 Z并且 p pc pr 4.599 106 pr4.599 106 pr因此，结合上两式得：Z P- 0.214pr （A）2.149 107Pitzer的普遍化关系式为：Z Z（0） Z（B）根据（A）、（B）两式进行迭代，过程为：（1） 设Z值，然后代入（A）式求出pr；（2） 根据Tr和p

29、r值查（29）和（210）得到Z 0和Z 1 ;（3） 将查图彳#到的Z 0和Z 1值代入（B）式求得Z值；（4） 比较Z的计算值与实验值，如果相差较大，则代入（A）式重新计算，直到迭代收敛。依据上述迭代结果为：pr=时，Z=贝U： p pc pr 4.599 106 pr = 4.599 106 4.06=1.867 107Pa误差： 1.875 1.867 107 /1.875 1070.43%2 22 .试用RK方程计算二氧化碳和丙烷的等分子混合物在151c和MPa下的摩尔体积。解：计算所需的数据列表如下：组元Tc/Kpc 10 5/PaVc 106/(m3 mol-1)Zc60.5,-

30、a/(Pa m K mol23-1)b/(m mol )CO2 (1)x 10-503H8 (2)200x 10-512由(251a)和(2 51b)得： 2-222aM必 a112y1y2a12 y2a22= 0.56.460 2 0.5 0.5 11.12 0.5 18.29=11.75Pa m6 K0.5 mol-25553-1bMy1bl y2b2=0.5 2.968 100.5 6.271 10 =4.415 10 m mol八aM p 11.75 13.78 106A Vf5=225 =0.6322R T .8.314424.15 .RT8.314 424.15bJ415 10 5

31、 13.78 106 =0.17251 A h 1h 按照式(2-16a) Z = 3.6084 (A)1 h B 1 h 1 h1 h和式（216b）bB0.1725VmZ Z(B)联立求解方程（A）、）（B）进行迭代计算得:迭代次数Zh0112340. 59765因此：Z=, h =混合物得摩尔体积为：V 迎 0.5975 &314 1.52 10 4 m3 mol p13.78 1062 23.混合工质的性质是人们有兴趣的研究课题。试用RKS状态方程计算由 R12 （CC2FQ和R22 （CHClF）组成的等摩尔混合工质气体在 400K和，MPa, MPa和MPa时的摩尔 体积。

32、可以认为该二元混合物的相互作用参数k12=0 （建议自编软件计算）。计算中所使用的临界参数如下表组元（i）Tc/Kp" MPaR22 (1)R12 (2)385解：计算过程是先计算两个纯组分的RKS常数，再由混合规则获得混合物的 RKSa数aM,bM后，可以进行迭代计算，也可以求解三次方程的体积根。建议大家自编程序进行计算。所得的结果列于下表：T/K400组成yy20.5RKS方程常数组分(1)：a=b=x10-5组分(2)： a= b=x 10-5混合物a=b=x 10-5p/MPa12345Vcal/ (cm3 mol-1)2 24.试用下列方法计算由 30% （摩尔%）的氮（1

33、）和70%正丁烷（2）所组成的二元混合物，在462K、69X 105Pa下的摩尔体积。(1)使用Pitzer三参数压缩因子关联式(2)使用RK方程，其中参数项为：0.086640RTcibi幺Pci 2_ 2 50.427480R2Tc25aij pcij(3)使用三项维里方程，维里系数实验值为B1114106 , B22265 106_63. 1_一 _ 9_ _ 9B129.5 10 , ( B 的单位为 m mol )。Cm1.310, C2223.025 10_ _9_96 一 2C1124.95 10 , C122 7.27 10(C的单位为m mol )。已知氮及正丁烷的临界参数和

34、偏心因子为N2Tc = , Pc =,=nC4H10Tc = , pc =,=cc解：（1）根据Kay规则求出混合物的虚拟临界参数TpcyiTci0.3 126.10 0.7 425.12 335.41KPpcyi Pci0.3 3.394 0.7 3.796 3.675MPayi i 0.3 0.040 0.7 0.199 0.1513虚拟对比条件为：Tpr plTTpc462335.411.377p prp 6.9ppc 3.6751.877查图 29 和 210 得：Z 00.77 ,Z 10.19则:Z Z Z 0.770.15130.19 0.7987ZRT 0.7987 8.314

35、 4626.9 1064.446 10m3 mol 1(2)RK方程a,-1.5bRTy2an2y1y2a12bPZRT2y2 a220.42748R2Tc2；_2_60.3 0.7 7.012 0.729.01 17.30Pa myibiy2 b2组元Tc/Kpc 105/PaVc 106/(m3 mol-1)Zc6 .,0.5, -2、a/(Pa m K mol )b/(m3 mol-1)11X 10-522255X 10-512ai2Pc12a m0.5, -2K mol0.32 1.555 2bM0.3 2.676 10 50.78.06710 56.450 10 5m3 mol-11

36、7.301.51 h bRT51.56.450 108.314462bPZRT6.450 10 569 105Z 8.314 462进行试差迭代得:0.746, h=0.1159ZRTV 0.7468.314 4626.9 1064.1543, 110 m mol(3)三项的维里方程为:Z包1 B乌RT V V3.25 h222BM y1 B11 2yly2 B12 y2B220.3(14)1.326 10 4(m3 mol-1)2 0.3 0.7 ( 9.5) 0.72 ( 265) 106CM32yi y j ykCijky1 C1113y1 y2C112i j k3y1 y2 C122y

37、 2 C2220.33 (1300) 3 0.32 0.7 (4950) 31.455 10 3(m6 mol-2)将以上结果代入三项维里方程得：0.3 0.72 7270 0.73(30250)1012_5 _ 4_69 10 V , 1.326 101.455 101 28.314 462VV2试差求解得：V 4.25 10 4m3 mol 12 25. 一压缩机，每小时处理454kg甲烷及乙烷的等摩尔混合物。气体在50X 105Pa、422K下离开压缩机，试问离开压缩机的气体体积流率为多少cm3 h 1解：混合物的分子量为M 05M0.5M0.5 16.04 0.5 30.07 23.0

38、6CH 4C2 H 6 454混合物的流率为：n 二54利用23.06Kay规则求虚拟临界常数：-119.7 kmol hTpcYiTci0.5 190.56 0.5 305.32 247.94Kp pcYi Pci0.5 4.599 0.5 4.872 4.736MPa一，一，T 422-虚拟对比条件为：Tpr 1.702Tpc 247.94p prp 5Ppc 4.7361.056用图2-11判断，应该使用维里方程，现将所需数据列于下表，其中第三行数据按照 (2-48a) (2-48e)式计算。ijTcj /Kpcij/ MPaVcj /(m3 kmol-1)Zcijij112212采用二

39、阶舍项的virial方程计算混合物的性质，需要计算混合物的交互第二virial系数，计算结果见下表,2_2_ _0.5( 0.01165) 2 0.5 0.5 ( 0.03528) 0.5( 0.08287)3V RT B 8.314 105.0 1042260.04127 0.6604 10 3(m3 kmol-1)ijBB(1)Bj /(m3 kmol-1)11一22一12一由式(2 46)得:22 、BMVi B11 2y1 y2B12 y2 B220.04127(m3 kmol-1)解：(1)这是一个二元混合物系Zha y2a11 2y1y2a修byhy2 b20.42748R2Tc2

40、2体积流率nV 19.7 0.6604 13.01 m3 h 12-26. H2和N2的混合物，按合成氨反应的化学计量比，加入到反应器中N2 3H2 2NH3混合物进反应器的压力为600X 105Pa,温度为298K,流率为6 m3 h 1。其中15%的N2转化为NH3,离开反应器的气体被分离后，未反应的气体循环使用，试计算：(1)每小时生成多少公斤 NH3(2)若反应器出口物流(含 NH3的混合物)的压力为 550X 105Pa温度为451K,试问在内径D =管内的流速为多少pVT的计算问题。使用 RK方程进行计算1 a h_151 h bRT .1 hb bpV ZRT2y2 a22a12

41、Pc12组元Tc/K cpc 10 5/PaVc 106/(m3 mol-1)Zc6 -60.5. -2、a/(Pa m K molb/(m3 mol-1)11 (N2)x 10-522 (H2)X 10-512aM0.252 1.555 2 0.25 0.75 0.4727 0.752 0.1427 0.3547 Pa m6 K0.5 mol -2bM一一一一 _ 5 _0.25 2.676 10 5 0.751.82055 3-110 52.034 10 5m3 mol 10.35471 51 h bRT 1 h1.52.034 10 5 8.314 2981 hh0.4077 1 hbp

42、ZRT一一 一 52.034 10_ 5600 100.4926Z 8.314 298进行试差迭代得:Z 1.424 h=ZRTV 1.424 8.314 2986010658.81031m mol摩尔流率n6 10658.81.020510 molN2的摩尔流率为：An20.250.85yN2yH23.752.550.230yNH33.750.300.6893.750.081以NH3作为第三组元，补充数据如下:组元Tc/K cpc 10 5/PaVc 10/(m3 mol-1)Zc6.0.5,-2 、a/(Pa m K mol,33, -1、b/(m mol )33 (NH3)x 10-51

43、323aM2y1y3a132 y2 y3a232必a112y2 a222y3 a332y1y2a1220.2321.55520.68920.14272 0.230.0813.6662 0.0810.617 Pa m60.5-2K mol0.68920.08128.683 2 0.23 0.689 0.47271.109bMy1b1y2b2 y3b30.23 2.676 0.6891.820 0.081 2.591 10 52.0795310 mmol-1a,-1.5bRT0.6171 h 2.079 10 5 8.3141.5451h0.3727 -h-1 hbPZRT_52.079 1055

44、50 100.3050Z 8.314 451进行试差迭代得:Z 1.250 h=ZRTV 1.250 8.314 451655 1085.2263, 110 m mol所以以进口N2为1mol作基准入口总物质的量为:1 + 3+0 = 4mol出口总物质的量为:产品的摩尔流率为:反应物摩尔流率x4= x 105x 3/4= x 104一 1 mol产品的体积流率为:速率u VA8.0534 D28.05312 4103.4 m h 13.14/4 0.0521.140m2-27.测得天然气(摩尔组成为CH484%、N29%、QH67%)在压力、温度C下的平均时速3 .1为25 m h 。试用下

45、述方法计算在标准状况下的气体流速。(1)理想气体方程；(2)虚拟临界参数；(3) Dalton定律和普遍化压缩因子图;85.22 10 6 9.45 1048.053 m3(4) Amagat定律和普遍化压缩因子图。解：(1)按理想气体状态方程；标准状况下气体流速p1vl T2v (273K,) = 1-TiP29.27 25 27337.8 273 0.1013312010m h37.8 273Tr 1.61,192.79查两参数普遍化压缩因子图得:9.27 Pr4.5102.055(2)虚拟临界参数法首先使用Kay规则求出虚拟的临界温度和临界压力，计算结果列表如下:组分摩尔/%Tc/K c

46、pc/MPayT"Ky pc/MPa甲烷方修观工乙烷合计虚拟临界温度为，压力为，混合物的平均压缩因子可由下列对比温度和对比压力求出:Zm =将压缩因子代入方程 pV ZRT得:2.481 10 4 m3 molZRT0.89 8.314 37.8 273p9.27 106n - 25-4 1.008 105 mol h 1 100.8kmol hV 2.481 10在标准状态下，压缩因子Z= 1,因此体积流率可以得到:RT38.314 27331v n V n 100.8 1062258.5m hp0.1013 10(3) Dalton定律和普遍化压缩因子查普遍化压缩因子图时，各物质的压力使用分压组分TrTTpip yiDrRiReZyiZ甲烷氮气乙烷合计将压缩因子代入方程