化工热力学课后习题

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1、2－17．试分别用（1）vanderWaals方程；（2）RK方程；（3）RKS方程计算273.15K时将CO2压缩到体积为550.1所需要的压力。实验值为3.090MPa。解：从附录三中查得CO2的临界参数为：＝304.19K，＝7.382MPa，＝0.228（1）vanderWaals方程则误差％＝（2）RK方程误差％＝（3）RKS方程而，则，误差％＝比较几种方程的计算结果，可见，vanderWaals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。2－28．试分别用下述方法计算CO2（1）和丙烷（2）以3.5：6.5的摩尔比混合的混合物在400K和1

2、3.78MPa下的摩尔体积。（1）RK方程，采用Prausnitz建议的混合规则（令＝0.1）（2）Pitzer的普遍化压缩因子关系数。解：（1）RK方程由附录三查得CO2（1）和丙烷（2）的临界参数值，并把这些值代入方程（2－48a）～（2－48e）以及（2－13a）、（2－13b）进行计算，得出的结果如下：ij/K/MPa11304.27.3820.09400.2740.22822369.84.2480.20000.2770.15212335.45.4720.14040.27550.190并且组元CO2（1）6.4602.968×10-5C3H8（2）18.296.271×1

3、0-51211.12由（2－51a）和（2－51b）得：按照式（2-16a）（A）和式（2－16b）（B）联立求解方程（A）、）（B）进行迭代计算得：迭代次数Zh010.211910.57090.371220.50960.415830.53940.392840.52110.406650.53130.398860.52520.403570.52870.4008因此：Z＝0.5287，h＝0.4008混合物得摩尔体积为：（2）Pitzer的普遍化压缩因子关系式求出混合物的虚拟临界常数：查图2－9和2－10得：,则：3－11.试计算93℃、2.026MPa条件下，1mol乙烷的体积、焓

4、、熵和内能。设0.1013MPa，－18℃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。解：初态的温度，末态温度为：先计算从初态到末态的热力学性质变化，计算路径为：255.15K,0.1013MPa366.15K,2.026MPa理想气体理想气体366.15K,2.026MPa255.15K,0.1013MPa（1）计算剩余性质乙烷的临界参数为：＝305.32K，＝4.872MPa，＝0.099初态压力为常压，末态：，根据图2-11，应该使用普遍化的第二维里系数计算。由式（3－78）得：由式（3－79）得：（2）计算理想气体的焓变和熵变（3）计算末态的体积由式（2－

5、30）和（2－31）得：因此：4-1设有一台锅炉，水流入锅炉是之焓为62.7kJ·kg-1，蒸汽流出时的焓为2717kJ·kg-1，锅炉的效率为70％，每千克煤可发生29260kJ的热量，锅炉蒸发量为4.5t·h-1，试计算每小时的煤消耗量。状态p/MPat/℃U/m·s-1H/(kJ·kg-1)进口水0.196702292.98出口蒸汽0.09811052002683.8解：锅炉中的水处于稳态流动过程，可由稳态流动体系能量衡算方程：体系与环境间没有功的交换：，并忽动能和位能的变化，所以：设需要煤mkg，则有：解得：4-31kg的水在1×105Pa的恒压下可逆加热到沸点，并在沸点

6、下完全蒸发。试问加给水的热量有多少可能转变为功？环境温度为293K。解：查水蒸气表可得始态1对应的焓和熵为：H1＝83.93kJ/kg,S1=0.2962kJ/kg.K末态2对应的焓和熵为：H2＝2675.9kJ/kg,S2=7.3609kJ/kg.K4-4如果上题中所需热量来自温度为533K的炉子，此加热过程的总熵变为多少？由于过程的不可逆性损失了多少功？解：此时系统的熵变不变炉子的熵变为4-6试求在恒压下将2kg90℃的液态水和3kg10℃的液态水绝热混合过程所引起的总熵变。(为简化起见，将水的热容取作常数，)。解：90℃的液态水的放热量等于10℃的液态水的吸热量对于等压过程

7、：设混合后水的温度为T3，所以：代入已知得：解得：90℃的液态水的熵变：10℃的液态水的熵变：同理可得总熵变：4-19蒸汽压缩制冷装置采用氟里昂（R－12）作制冷剂，冷凝温度30℃，蒸发温度-20℃，节流膨胀前液体制冷剂的温度为25℃，蒸发器出口处蒸气的过热温度为5℃，制冷剂循环量为100kg·h-1。试求：（1）该制冷装置的制冷能力和制冷系数；（2）在相同温度条件下逆向卡诺循环的制冷系数。解：该过程在P－H图上表示如下由-20℃的饱和蒸汽压线与-15℃的等温线交叉点确定1点的焓