化工热力学习题Word文档格式.docx

1、29 在体积为875l的容器中,装有组成为6.9（摩尔比）和3.1C4混合气1l。若气体温度为73K，试求混合气体的压力。2-10液氨在-53和2.537a条件下的密度为600kg-3,试用yderson的普遍化方法计算在-1和1.084MPa下的密度。2-1 试编制下列电子计算机程序：（）用R方程求纯物质的饱和蒸气和饱和液体的摩尔体积；（）采用Praustz提出的混合规则和RK方程求混合气体的摩尔体积。-1 试推导方程式中T、V为独立变量。32 一理想气体借活塞之助装于钢瓶中,压力为34.45MPa,温度为366K,反抗一恒定的外压力35MPa而等温膨胀，直到两倍于其初始容积为止，试计算此过

2、程之U 、H、S、A、G、Q和W。-假定氮气服从理想气体定律，试计算1kmo氮气在温度为50，压力为10.3P下的内能、焓、熵、和自由焓之值。（1）在0.101MPa时氮的与温度的关系为: Jm-K-1（2）假定在0 及.013MP时氮的焓为零；（）在5及0.113MP时氮的熵为11.76 Jmol-1K-1。4 试证明由Va dr Wals 方程推得的剩余焓，熵的计算表达式分别为： 提示: dp=（pV）- dV （T一定）-将10k水在100、0.01Pa的恒定压力下气化,试计算此过程、S、A、G之值。-7试用普遍化方法计算丙烷气体从378K、0.507Ma的初态到463K、2.35Pa的

3、终态时过程的、S值。已知丙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容为 始终T用K表示,用Jl-表示。3- 试估算9、2.0MPa条件下,1ml乙烷的体积、焓、熵与内能。设.1013MPa,-1 时乙烷的焓、熵为零。已知乙烷在理想气体状态下的摩尔恒压热容 Jmo-139 试用普遍化关系求算1-丁烯在47K积0MPa下的逸度。-10试估算正丁烷在93K、.0MPa下的逸度。在39K时，正丁烷的饱和蒸气压为238Ma,其饱和液体的摩尔体积为13cmol-。3-1 260、.03MPa的过热蒸气通过喷嘴膨胀,出口压力为0.27a，如果过程为可逆绝热且达到平衡，试问蒸气在喷嘴出口的状态如何？- 有人用和B两股水

4、蒸气通过绝热混合获得0.5MP的饱和蒸气,其中A股是干度为8%的是蒸气,压力为05Ma，流量为1ks-；而B股是4731K,0.5Ma的过热蒸气,试求B股过热蒸气的流量该为多少?3-13在T-S图上描述下列过程的特点及画出所经途径： （1）饱和液体的连续节流; （）将过热蒸气定压冷凝为过冷液体； （）饱和蒸气的可逆绝热压缩； （4）处于p1,T1的过热蒸气的绝热节流； （5）出于某压力下饱和液体的绝热节流; （6）定容加热饱和蒸气； （）定容加热饱和液体；4-1 某二组元液体混合物在固定T及p下的焓可用下式表示： H40x1+00x+x12（402）式中H单位为mol。试确定在该温度、压力状态

5、下（1） 用1表示的和；（2） 纯组分焓H1和H的数值；（3） 无限稀释下液体的偏摩尔焓的数值。-2 在固定T、P下,某二元液体混合物的摩尔体积为: V=0x1+50x+（61+9x2）x1x2式中V的单位为cm3（2） 无限稀释下液体的偏摩尔体积的值,根据（1）所导出的方程式及V，计算和V值,然后对x作图，标出V1、V2、之点。3 试推导服从Van de Waal方程的气体的逸度表达式。4试计算甲乙酮（1）和甲苯（2）的等分子混合物在323K和2.514 Pa下的和f。4-5 式为气-液两相平衡的一个基本限制,试问平衡时下式是否成立: 也就是说,当混合系处于平衡时其气相混合物的逸度是否等于液

6、相混合物的逸度?4-6 环己烷（1）和四氯化碳（）所组成的二元溶液，在.0130 5 a、33时的摩尔体积值如下表所示:x1V（3ml-1）V/（cm3/（cm3ol-）0.00020.040.060.00100.15101.460101.7111.973102.28102.83102.3710.710.20.300.400500.670.8 104.002 5.23 10490 05 108.26 11.5 11.31 0.850.90.2 0096 0.981.0 1.7 112.481 112.74 112.946 113.178 1349 113.640试由上述数据,确定给定温度及压力

7、下的（1）1; （2）； （3）;（4） 再由以上数据，分别用下列四个标准状态，求出V,并给出V对x1的曲线：（）组分,2均用Leis-dll规则标准状态;（6）组分1，均用ery定律标准态;（7）组分用Leis-andal规则标准状态,组分2用Hery定律标准态;（8）组分1用Henry定律标准态,组分2用Lewi-all规则标准状态。 上述四个标准状态，意指不同类型的理想溶液。试问对组分1的稀溶液来说,哪一个能更好的表示实际的体积变化？对组分1的浓溶液呢?4-7 在一固定的T，下，测的某二元体系的活度系数值可用下列方程表示:= （） （）试求出的表达式；并问（a）、（b）是否满足Gibuh

8、em方程？若用（c）、（d）方程式 （c） （d）表示该二元体系的活度系数值时,则是否也满足ibbsDu方程?-8在K、P下两气体混合物的逸度系数可用下式表示： 式中为组分1和的摩尔分率,试求的表达式，并求出当=05时各为多少？-9在一定温度和压力下，测得某二元体系的活度系数方成为 试问上述方程式是否满足Gibbuhem方程？1试应用NIFC基团贡献法计算丙酮（1）正戊烷（2）二元体系在T=37K和时的活度系数。已知实测的活度系数值为5-1 设有一台锅炉,水流入锅炉时之焓为27kkg-1,蒸汽流出时的焓为2717 kJkg-,锅炉效率为0%，每千克煤可发生290k的热量，锅炉蒸发量为45 th

9、-1，试计算每小时的煤消耗量？5- 水流过一个水平安装的蛇管式加热器，用蒸气加热，蒸气在蛇管外侧冷凝成水。进、出口处水的各参数如下:状态Mt/u/（m-1）H/（kk-1）进口水0.16702.98出口蒸气0.83.8 试求对每kg水应供给多少热量?5-3 一台透平机每小时消耗水蒸气4540kg。水蒸气在4.42MP、72下以ms-1的速度进入机内,出口管道比进口管道低3m,排气速度366s-1。透平机产生的轴功为7032 W,热损失为1.051 kh-1。乏气中的一部分经节流阀降压至大气压力,节流阀前后的速度变化可忽略不计。试求经节流阀后水蒸气的温度及其过热度。5- 一台功率为.0kW的泵将

10、363K的水从贮水罐送到换热器,水流量为3.2kgs-1,在换热器中以97.ks-1的速率将水冷却后,送入比第一贮水罐高0m的第二贮水罐,求送入第二贮水罐的水温。5压力为1.2Ma、温度为5K的过热蒸气以24ms-的流速进入喷嘴，流出喷嘴的蒸气为01013Ma的饱和蒸气,试求喷嘴出口处蒸气的流速。设蒸气流动过程近似为绝热过程。5-6试求在恒压下将2kg，90的液态水和3k,10的液态水绝热混合工程所引起的总熵变。为简化起见，将水的热容取作常数，p=4181Jkg5-7 求算流动过程中，温度为13K、压力为5106a的1kmo氮所能给出的理想功为多少？取环境温度为8,环境压力为1105Pa，氮的

11、压力热容kJkmol5-8 有一锅炉，燃烧器的压力为.035a，传热前后温度为127及3。水在6.80105a、260的过热蒸气送出。设燃烧器的C为46kJg-1，试求该传热过程的损失功。59 某工厂有一输送0热水的管道，由于保温不良,到使用单位，水温降至70,试计算热水由于散热而引起的有效能损失。5-10 1kg水在1.6MP下,由30升温至沸点,而后全部气化。设环境的可能最低温度为20,问如将水所吸收之热通过可逆机转化为功,则排给环境的无效能最少应为多少?若传给水的热量系由10的燃烧炉气供给,问由于不可逆传热使无效能增加多少?在上述条件下，试比较利用水的状态变化和直接用燃烧炉 气将热量传给

12、热机做功，两者的热效率。5- 1甲烷气由27、9.814Pa压缩后冷却至2、6.66616Pa,若是技压缩功耗为10216J,为27，试求:（1）冷却器中需移走的热量;（2）压缩与冷却过程的损耗功;（）该过程的理想功;（4）该过程的热力学效率。5-12 某换热器完全保温。热流体的流量为.0kgs-,进、出换热器时的温度分别为15、35,其等压热容为4kJ冷流体进、出换热器时的温度分别为25、10,其等压热容为4.69JkK-。试计算冷热流体有效能的变化、损失功和有效能效率。5-3 有人设计出一套复杂的产生热的过程，可在高温下产生连续可用的热量。该过程的能量来自于423K的饱和蒸气，当系统流过1

13、千克的蒸气时,将有1100J的热量生成。已知环境为300K的冷水，问最高温度可为多少？6-1 试求使0105Pa的干饱和蒸气膨胀到终压为0.515Pa的Rnine循环的热效率，并与同样温度范围内工作的卡诺循环的热效率相比较。6-2 （1）影响Rankin循环效率的主要因素是什么？ （）回热是什么意义？为什么回热能提高循环的热效率?6-3某蒸气动力装置按Raie循环工作,其蒸气参数：进气轮机的蒸气压力1=25MP，蒸气温度t1=00，冷凝器中蒸气压力p2随冷凝水的温度而变化，设夏天p2=0006Pa,冬天p2=0002MPa，试计算这两种情况下的循环热效率,并分析计算结果说明什么问题。6-5 采

14、用简单的林德（Lde）循环使空气液化，空气初温为300K,膨胀前的初压为10.1MPa（绝压）,节流后的压力为.103MPa，空气流量（标准状态）为15Lm-1,试求:（1）在理想操作下，空气的液化百分数与每小时的液化量;（2）若换热器热端温差是5，由外界转入的热量为3.34kJkg-1。问对液化量的影响如何。-6 采用克劳特（Clad）循环使空气液化，压缩机的消耗效率为110kW,将.1013Ma、25的空气定温压缩到3.35Ma，被处理的空气有8送入膨胀机,空气进入膨胀机前的温度-10,不完全热交换器的传热温差为5,由于绝热不良而引起的冷损失为4h-1，假定膨胀机回收的功为理论焓值的一半，

15、压缩机的定温效率T0.59。问此液化装置每小时能制取多少kg的液态空气?6-7 某一理想蒸气压缩制冷,于35间操作。干饱和蒸气离开压缩机，饱和液体进入节流阀，对20kJs-的制冷量，若制冷剂为：（1）氨；（）R12;（3）水。试计算所需要的输入功率。6-8 某蒸气压缩制冷循环,制冷量Q2104kJ-1,冷藏室温度-12，冷藏器用冷却水冷却,冷却水进口温度为8,按以下条件进行操作,计算制冷循环消耗的最小功量。（1）供给循环的冷却水量是无限量。（2）供给循环的冷却水最大流量为200kgh-。6- 动力-热泵联合体系中热泵工作于100和20之间，热机工作于000和20之间,假设热机热泵均为可逆的,试

16、问在0下供给单位热量所生产的加工工艺用热量（100下得到的热量）是多少？6-10 吸收式制冷机以氨作为制冷剂以水做吸收剂，由常压下冷凝的蒸汽来供给再生设备所需的热量。设再生设备温度是79,可利用的冷却水其温度为,冷却器和吸收器的温度是1,氨在制冷剂中蒸发时的温度是-。假设操作时绝热的（除了那些有目的的加热或放热的地方）,并且忽略由于流体摩擦所造成的压降（除膨胀阀外），试计算：（1） 该系统每一部分的压力;（2） 强的和弱的氨溶液的组成;（3） 对每吨制冷机所消耗的最小功；（4） 在再生器、冷凝器及吸收器中对每吨制冷机传递的热量。-已知气液平衡的判别式,（i=1,2，N），i表示组分数。那么,液

17、相混合物的逸度与其相平衡的气相混合物的逸度是否相等?为什么？72 （1）试推导遵守Rolt（拉乌尔）定律体系的泡点压力pb与露点压力pd的表达式。设混合物的总组成为i（）假设ault（拉乌尔）定律适用于以下的混合物，试求在110时含有摩尔分率为0.5的正辛烷（1），01的、5二甲基己烷（2）,0.45的2，2，4-三甲基戊烷（3）混合物的泡点压力b与露点压力。 已知在110下纯组分的饱和蒸气压: , 7-3某蒸馏塔的操作压力为0.166MPa，釜液含苯、甲苯的混合物。其组成（摩尔分率）苯（1），甲苯（）0。试求此溶液的泡点及其平衡的气相组成。假设苯-甲苯混合物可作理想体系处理，该两组分的Ant

18、oine方程如下 单位kPa,T单位7-4 正戊烷（）-正庚烷（2）组成的溶液可近似于理想溶液,查得组分的Antoine方程如下单位kPa,T单位K试求:（1）65与9Pa下该体系互呈平衡的气液相组成；（）55，液相组成x1为.48时的平衡压力与气相组成；（3）95a，液相组成x为0.35时的平衡温度与气相组成;（4）8ka，气相组成y1为.8时的平衡温度与液相组成；（5）70，气相组成y1为015时的平衡压力与液相组成。75化工设计需要乙醇（1）-环己烷（2）二元体系在.101Pa下的气液平衡数据。试问：（1）进行计算需要查阅那些基础数据。（2）计算该体系在.11ka下的气液平衡数据（即T-

19、x-y），要求画出计算框图并上机计算。7-6 丙酮（）-甲醇（2）二元溶液超额自由焓的表达式为,纯物质的Antoie方程表示如下： 单位kP,单位试求：（1）假如气相可看作理想气体,B0.75,温度为60下的p-x-数据。（）气相可看作理想气体，=0.64,压力为75P下的-y数据。7-7 已知丙酮（1）-水（）二元体系的一组组成与活度系数的数据，即x1=.，1.0,117,请采用以下两种方法计算总压0.10Ma下与液相相平衡的气相组成。（1）用迭代法解;（2）采用公式,计算中将的比值作为定值的直接代入法。（计算中所需的蒸气压数据自行查阅）7-8 苯（1）-环己烷（）体系在温度为776与101

20、.3k时形成恒沸物,恒沸组成x1=.25。已知76时苯的饱和蒸气压为与9.3kP,环己烷的饱和蒸气压为与98.0P。（1）采用anlaa方程计算全浓度范围内苯与环己烷的活度系数。并绘制曲线。（）计算77.6时该体系的气液平衡数据,绘制px曲线与yx曲线。7-9 有组分A与B组成的溶液,液相活度系数与组成的关联式如下： 已知90C时纯物质A,的饱和蒸气压分别为，假定该体系符合低压气液平衡的关系式。（1）判断此体系在90时的气液平衡能否形成恒沸物?如有，属哪一类型。（2）温度为0时,液相组成x1为0.5时的平衡压力。-10 已知乙醇（1）-甲苯（2）二元体系的NRTL方程的能量参数: g1g1=2

21、982.72Jmol -1 g21g22=7980Jmol-1溶液的特征参数20529纯组分的摩尔体积与Anie方程如下： V1.6cm3o-1,V2=06.85 cm3ml-1单位P，T单位（1）x1=0.310,t=10时的泡点压力与气相组成；（）y.310,=105时的露点压力与液相组成；（3）x1=.68,p=101.kPa时的泡点温度与气相组成；（4）1.79,p=13kPa时的露点温度与液相组成。-11 采用状态方程计算二元体系的高压气液平衡。现已知压力p和液相组成xi，要求计算泡点温度T与气相组成yi。请列出计算机框图及所需要的计算公式（状态方程式自行选定）。8-1 对于下述气相反应 22（g）+32（g）2H2O（g）+2O2（g）设各物质的初始含量2为ol,O2为4ml,而H2和O的初含量为零。试找出各摩尔数和摩尔分率对的函数表达式。