化工热力学习题 (2)

1、2-1使用以下三种方法计算储存在容积为0.1246m3、温度为50？(1)理想气体方程；(2)方程；(3)泛化关系。2-2将25，289千克乙烯放入一个0.1立方米的刚性容器中需要多大的压力？2-3分别用理想气体方程和一般化方法计算正丁烷在510K和2.5时的摩尔体积。已知实验值为1480.731。2-4。尝试用以下方法计算甲醇蒸气在473K时的Z值和V值，1: (1)三个截断维里方程(2-6)，其中第二和第三维里系数的实验值为2193 1 17300 62(2)；(3)广义维里系数法。气体的行为可以用下面的状态方程来描述：当b是常数时，它只是温度的函数.试图证明这种气体的等温压缩系数k 1

2、V的关系是v2-6。尝试在188和6.888下计算含30%(摩尔)氮气(1)和70%(摩尔)正丁烷(2)的气体混合物7g的体积。众所周知，B11=14 31，B 22=265 31，B 12=9.5 31。2-7通过以下方法分别计算二氧化碳和丙烷的等分子混合物在171和13.78时的摩尔体积。已知实验值为0.199m3 1 (1)，这是一个广义压缩因子关系。(2)方程。2-8如果有一种气体，它的状态方程prrta，a和b是不为零的常数，这种气体有临界点吗？如果是bV，用a和B表示.如果没有，解释为什么没有。2-9在容积为58.75的容器中，填充组成为66.9%(摩尔比)H2和33.14的混合气

3、体1。如果气体温度为273K，试着找出混合气体的压力。2-10液氨在153和2.537处的密度为600m 3，在168和1.084处的密度用广义方法计算。2-11尝试编译以下计算机程序：(1)用RK方程计算纯物质的饱和蒸汽和饱和液体的摩尔体积；(2)利用提出的混合规则和RK方程计算混合气体的摩尔体积。3-1试着推导方程，其中T和v是自变量。VTTV 3-2是一种理想的气体，在活塞的帮助下装入钢瓶，压力为34.45千帕，温度为366千帕。它能抵抗3.45千帕的恒定外部压力，并等温膨胀1/10，直到其初始体积的两倍。在这个过程中，试着计算U、H、S、A、G、TdS、pdV、Q和W。3-3假设氮气遵

4、循理想气体定律，试计算氮气在500和10.13时的内能、焓、熵、碳五、碳磷和自由焓。已知：(1)0.1013时氮的碳磷与温度的关系为碳磷27.22 0.004187T J 1K1 (2)氮的焓假定在0和0.1013时为零；(3)氮在25和0.1013时的熵为191.76J1K1。尝试3-4证明由该方程导出的剩余焓和熵的计算表达式为：S HR RT pV R a V Rln p(V b) RT表明()-V p dp dV (T是确定的)T p TV 3-5在100和0.1013的恒定压力下气化10个水，并尝试计算该过程中u、h、S、a和g的值。3-7使用一般化方法计算丙烷气体从初始状态378K和

5、0.507到最终状态463K和2.535的H和S值。众所周知，丙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容为C p 22.990.1775T，t总是用k表示，C p用J 1K1表示。乙烷的焓在18点，3-8试着估计乙烷的体积、焓、熵和内能在93和2.02。设0.1013，熵为零。给定乙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容c p 10.083239.30410 t 73.35810t j 1k 3621 3-9，用广义关系式计算1-丁烯在7.0的473K产物处的逸度。3-10尝试估计正丁烷在393千和4.0时的逸度。在393K时，正丁烷的饱和蒸汽压为2.238，其饱和液体的摩尔体积为1373 1。3-11 2

6、60，1.0336过热蒸汽通过喷嘴膨胀，出口压力为0.2067。如果这个过程是可逆的绝热过程并达到平衡，那么喷嘴出口处的蒸汽状态是什么？3-12有人用甲、乙蒸汽通过绝热混合得到0.5饱和蒸汽，其中甲蒸汽干度98，压力0.5，流量1s1而b股是473.15千和0.5的过热蒸汽，那么b股过热蒸汽的流量是多少？3-13描述以下过程的特征并画出路径：(1)饱和液体的连续节流；(2)将过热蒸汽在恒压下冷凝成过冷液体；(3)饱和蒸汽的可逆绝热压缩；(p11过热蒸汽的绝热节流；2/10 (5)在一定压力p下饱和液体的绝热节流；(6)定容加热饱和蒸汽；(7)定容加热饱和液体；4-1二元液体混合物在固定温度和压

7、力下的焓可以用下面的公式表示：400 x1 600 x21x2(40 x12) 1，其中H的单位是j。试着确定(1)在这个温度和压力下，h1和H2用x1表示；(2)纯组分的焓H1和H2值；(3)无限稀释下液体的偏摩尔焓H 1和H 2的值。4-2在固定的温度和压力下，二元液体混合物的摩尔体积是901 502(6x 1 92)x1x 2，其中V的单位是31。试着确定(1)在这个温度和压力下，V1和v2用x1表示；(2)无限稀释下液体的偏摩尔体积V1值和V 2值。根据从(1)和(5)导出的等式，计算V1、V2和V的值，然后绘制x1以标记V1、V2、V1和V2的点。4-3试着推导出气体的逸度表达式，该

8、表达式符合方程。f. 4-4试图计算甲基乙基酮(1)和甲苯(2)的等分子混合物在323K和2.5 104时的12 v f l是气液两相平衡的基本极限，并问方程在平衡状态下是否成立：公式f ii fv fl，即当混合系统处于平衡状态时，其气相混合物的逸度是否等于其液相混合物的逸度？由4-6环己烷(1)和四氯化碳(2)组成的二元溶液，1.013 10 5和333K的摩尔体积值如下表所示：x1 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.15(3)1x 1 0.20 0 0.30 0 0.40 0 0.50 0 0.60 0.70 0 0.80(3)1 x1 0.85 0.90

9、0.92 0.94(3)v1；(4)v2；然后，从上面的数据，下面的四个标准状态被用来寻找V，并且V对x1的曲线被给出：(5)组件1和2都使用规则的标准状态；(6)组件1和2都使用法律标准配置；(7)构件1的标准状态是规则的，构件2的标准状态是法律的；(8)组件1使用法律标准配置，组件2使用常规标准状态。上述四种标准状态意味着不同类型的理想解决方案。对于组分1的稀溶液，哪一个能更好地表达实际的体积变化？组分1的浓缩液怎么样？4-7在一个固定的T，P下，二元体系的实测活度系数可用下式表示：3/10 LN1=X2x 2(3x 1x 2)(a)LN2X1X 1(X13x 2)(b)222GE；并询问

10、(a)和(b)是否满足等式？如果用(c)和(d)式RT ln 1 x 2 (a bx 2) (c) ln 2 x 1 (a bx 1) (d)来表示二元体系的活度系数，它们也满足这些方程吗？4-8两种气体混合物在473K和5时的逸度系数可由以下公式表示：ln y1 y 2 (1 y 2)，f，当y y 0.5时，f和f是组分1和2的摩尔分数，其中y1和y 2是组分1和2。f 221112多少钱？4-9在一定的温度和压力下，二元体系的活度系数可以确定为ln12(0.51)LN21(1.52)。上面的等式满足这个等式吗？4-10尝试用基团贡献法计算丙酮(1)正戊烷(2)二元体系在T307K和x1

11、0.047时的活度系数1和2。已知测得的活度系数值为1 4.41和2 1.11 5-1。当水流入锅炉时，锅炉的焓为62.7 1，当蒸汽流出时，锅炉的焓为2717。锅炉效率为70%。每公斤煤可产生29，260热，锅炉蒸发量为1的4.5倍。试着计算每小时的煤耗。5-2水流过水平安装的盘管加热器，并被蒸汽加热，蒸汽在盘管外凝结成水。进水口和出水口的水参数如下：进水口和出水口的水蒸气状态0.196 0.0981 70 105(ms 1 22)(1)292.98 2683.8 2200试图找出每一个水应该供应多少热量。5-3一台涡轮机每小时消耗4540蒸汽。在4.482 k和728K时，蒸汽以61毫秒1

12、的速度进入机器。出水管比进水管低3米，排气速度为366米秒1。涡轮机产生703.2轴功和1.055 105h 1热损失。部分废气通过节流阀减压至大气压力，节流阀前后的速度变化可以忽略不计。试着找出水蒸气通过节流阀后的温度和过热程度。5-4一台功率为2.0的泵以3.2 s 1的流速将363K的水从储水箱输送到热交换器。在热交换器中以697.3秒1的速率冷却水后，水被送到比第一储水箱高20m的第二储水箱，并计算送到第二储水箱的水温。5-5压力为1.62、温度为593K的过热蒸汽以24毫秒1的流量进入喷嘴，流出喷嘴的蒸汽为0.1013饱和蒸汽。试着找出喷嘴出口处的蒸汽流量。让蒸汽流动过程近似绝热。5

13、-6试着计算由2，90个液态水和3，10个液态水在恒定压力下的绝热混合引起的总熵变化。为简单起见，4/10把水的热容量作为一个常数，4181焦耳。5-7计算在流动过程中，温度为813K、压力为5106的氮气可以给出的理想功。环境温度为288K，环境压力为1105，氮气的压力热容量为27.864.27103t1.5-8有一台锅炉，燃烧器压力为1.013105，传热前后的温度分别为1127和537。6.890105和260处的过热水蒸汽被送出。将燃烧器设置为4.56 K 1，并尝试计算传热过程中的损失功。5-9一家工厂有一条输送90热水的管道。由于隔热性能差，用户办公室的水温降至70。尝试计算由散

14、热引起的热水的有效能量损失。在1.368时，5-10-1水的温度从30上升到沸点，然后完全蒸发。假设环境的最低温度可能是20。如果水吸收的热量被可逆机器转换成功，那么排放到环境中的最小无效能量应该是多少？如果转化为水的热量是由1100的燃烧炉气体提供的，那么由于不可逆的热传递，无效能量增加了多少？在上述条件下，试比较利用水状态变化和直接利用燃烧炉气体将热量传递给热机做功的热效率。5-11 1甲烷气体从27和9.80104被压缩，然后冷却到27和6.666106。如果技术压缩功耗为1021.6，t0为27，试着问：(1)要从冷却器中去除的热量；(2)压缩和冷却过程中的功损失；(3)过程的理想工作

15、；(4)过程的热力学效率。5-12热交换器的完全绝缘。热流体的流量为0.042升，进出换热器的温度分别为150和35，等压热容为4.36千升。当冷流体进出换热器时，温度分别为25和110，其等压热容为4.69 K 1。尝试计算冷热流体的有效能量、损失功和有效能量效率的变化。有人设计了一个复杂的生热过程，它可以在高温下产生持续可用的热量。这个过程的能量来自423千的饱和蒸汽，当系统流经1千克蒸汽时，将产生1100度的热量。假设环境是30万度的冷水，最高温度是多少？6-1尝试找出循环的热效率，其中20105年的干饱和蒸汽膨胀至最终压力0.5105，并将其与在相同温度范围内运行的卡诺循环的热效率进行

16、比较。6-2 (1)影响循环效率的主要因素是什么？(2)再生是什么意思？为什么再生能源能提高循环的热效率？6-3蒸汽动力装置按循环运行，其蒸汽参数：进汽透平的蒸汽压力=2.5，蒸汽温度t1=500，冷冷凝器中的蒸汽压力p2随冷凝水的温度而变化。假设夏季p2=0.006，冬季p2=0.002，尝试计算这两种情况下的循环热效率，并分析计算结果所解释的问题。6-5简单林德()循环用于液化空气。初始空气温度为300K，膨胀前的初始压力为10.13(绝对压力)，节流后的压力为0.1013，空气流量(标准状态)为15L 1。试问：(1)在理想操作下，空气的液化率和每小时的液化量；(2)如果热交换器热端的温差为5，则从外部传递的热量为3.34升。问问它是如何影响液化程度的。6-6 Klut()循环液化空气