化工热力学习题参考答案第三版.docx

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化工热力学习题参考答案第三版

《化工热力学》（第三版）习题参考答案

58页第2章

2-1求温度673.15K、压力4.053MPa的甲烷气体摩尔体积。

解：

（a）理想气体方程

（b）用R-K方程

①查表求、；②计算a、b；③利用迭代法计算V。

（c）用PR方程

步骤同（b），计算结果：

。

（d）利用维里截断式

查表可计算、、、和Z

由

2-2V=0.5m3，耐压2.7MPa容器。

规定丙烷在T=400.15K时，p<1.35MPa。

求可充丙烷多少千克？

解：

（a）用理想气体方程

（b）用R-K方程

①查表求、；②计算a、b；③利用迭代法计算V。

则可充丙烷质量计算如下：

（c）利用维里截断式：

查表可计算、、、和Z

由

则可充丙烷质量计算如下：

2-4V=1.213m3，乙醇45.40kg，T=500.15K，求压力。

解：

（a）理想气体状态方程

（b）用R-K方程

（c）用SRK方程计算

（d）用PR方程计算

（e）用三参数普遍化关联

2-6（本题以计算机编程计算提供参考，考试时不能使用）

（a）R-K方程

S-R-K

2-7计算T=523.15K，p=2MPa的水蒸气的Z和V

解：

（a）用维里截断式

采用迭代法计算V=2.006

之后求得Z=0.923

（d）利用维里截断式

查表可计算、、、可得到Z=0.932；

由

（c）水蒸气表

92页第三章

3-4

利用三参数压缩因子计算方法，查图表，得到压缩因子：

3-7：

解：

注意：

或者

3-9

解：

乙腈的Antonie方程为

（1）60℃时，乙腈的蒸气压

（2）乙腈的标准沸点

（3）20℃、40℃和标准沸点时的汽化焓

117页第四章

4-1

4-2

方法一：

经计算得

体积流速为：

摩尔流速为：

根据热力学第一定律，绝热时Ws=-△H，所以

方法二：

根据过热蒸汽表，内插法应用可查得

35kPa、80℃的乏汽处在过热蒸汽区，其焓值h2=2645.6kJ·kg-1；

1500kPa、320℃的水蒸汽在过热蒸汽区，其焓值h1=3081.5kJ·kg-1；

4-6

解：

通过迭代计算温度，T2=287.75K

4-7

解：

经迭代计算（参考101页例题4-3）得到T2=340.71K。

。

146页第五章

5-1：

b5-2:

c5-4:

a5-5:

a

5-1：

解：

可逆过程熵产为零，即。

5-2：

解：

不可逆过程熵产大于零，即。

即系统熵变可小于零也可大于零。

5-4：

解：

不可逆绝热过程熵产大于零，即。

所以流体熵变大于零。

5-5：

解：

不可逆过程熵产大于零，即。

5-3：

解：

电阻器作为系统，温度维持100℃，即373.15K，属于放热；环境温度298.15K，属于吸热，根据孤立体系的熵变为系统熵变加环境熵变，可计算如下：

5-6：

解：

理想气体节流过程即是等焓变化，温度不变，而且过程绝热，所以系统的熵变等于熵产，计算如下：

所以过程不可逆。

5-7：

解：

。

不同温度的S值也可以直接用饱和水表查得。

计算结果是0.336。

5-12

解：

（1）循环的热效率

（2）水泵功与透平功之比

H2=3562.38kJ·kg-1，H3=2409.3kJ·kg-1，H4=162.60kJ·kg-1，H5=2572.14kJ·kg-1，

（3）提供1kw电功的蒸气循环量

5-15题：

194页第六章

6-1：

解：

水蒸气的摩尔流量为：

（a）通过内插法求出0.1049MPa时对应的温度，如下

（b）

6-3

6-6：

解：

理想气体经一锐孔降压过程为节流过程，,且，故，过程恒温。

则绝热膨胀过程的理想功和损耗功计算如下：

6-8：

解：

（1）产品是纯氮和纯氧时，

（2）产品是98%N2和50%O2的空气时，设计计算流程如下：

总的功

6-12：

解：

6-13

解：

由，可得

使用内插法可求得66.03℃时的熵值，

（1）利用熵分析法计算损耗功，

（2）利用火用分析法：

或者

241页第七章

7-2

解：

假设需水mkg，则

产品酒中含水

产品酒中含醇

所以酒的体积

7-3

解：

7-4

解：

根据吉布斯-杜亥姆公式，恒温恒压时

则有，所以

所以设计的方程不合理。