北京化工大學(xué)化工熱力學(xué)考試試卷A參考答案北京化工大學(xué)2016——2017學(xué)年第一學(xué)期

《化工熱力學(xué)》期末考試試卷課程代碼CHE33500T班級:姓名：學(xué)號：任課教師:分?jǐn)?shù)：題號—一二三四總分得分一、（28=16分）正誤題（正確的畫，，錯誤的畫X,標(biāo)在［］中）［，］剩余性質(zhì)法計算熱力學(xué)性質(zhì)的方便之處在于利用了理想氣體的性質(zhì)。［X］Virial方程中b12反映了不同分子間的相互作用力的大小，因此B120的氣體混合物，必定是理想氣體混合物。［，］在二元體系中，如果在某濃度范圍內(nèi)Henry定律適用于組分1,則在相同的濃度范圍內(nèi)，Lewis-Randall規(guī)則必然適用于組分2。［X］某絕熱的房間內(nèi)有一個冰箱，通電后若打開冰箱門，則房間內(nèi)溫度將逐漸下降。［X］溶液的超額性質(zhì)數(shù)值越大，則溶液的非理想性越大。［X］水蒸汽為加熱介質(zhì)時，只要傳質(zhì)推動力滿足要求，應(yīng)盡

北京化工大學(xué)化工熱力學(xué)考試試卷A參考答案量采用較低壓力。[X]通過熱力學(xué)一致性檢驗，可以判斷汽液平衡數(shù)據(jù)是否正確。[X]如果一個系統(tǒng)經(jīng)歷某過程后熵值沒有變化，則該過程可逆且絕熱。二、(第1空2分，其它每空1分，共18分)填空題(1)某氣體符合p=RT/(V-b)的狀態(tài)方程，從V等溫可逆膨脹1至V,，則體系的AS為Rln(2)寫出下列偏摩爾量的關(guān)系式:(2)寫出下列偏摩爾量的關(guān)系式:n(nGE/RT)nniT，p，njHid(nGR/RT)nniT,p,nj與(3)對于溫度為T，壓力為P以及組成為｛x｝的理想溶液，入二一0—，HE=_0_，Ge/RT=一0--，lny尸一0—，f=一f一。Rankine循環(huán)的四個過程是：等溫加熱(蒸發(fā))，絕熱膨脹(做功)，等壓(冷凝)冷卻,絕熱壓縮。(5)純物質(zhì)的臨界點關(guān)系滿足=O(5)純物質(zhì)的臨界點關(guān)系滿足=O,vanderWaals方程的臨界壓縮因子是__0.375_，常見流體的臨界壓縮因子的范圍是_0.2-0,3。北京化工大學(xué)化工熱力學(xué)考試試卷A參考答案二、(56=30分)簡答題(簡明扼要，寫在以下空白處)(1)簡述如何通過水蒸汽表計算某一狀態(tài)下水蒸汽的剩余焓和逸度(假定該溫度條件下表中最低壓力的蒸汽為理想氣體)。剩余始：①通過線性插值，從過熱水蒸汽表中查出給定狀態(tài)下的焓值；②從飽和蒸汽表中查得標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時的蒸發(fā)焓ah(飽和液體的焓-飽和蒸汽的焓)；「③通過加=,54(T—T)計算理想氣體的焓變；T0pp0④通過aHr=H-AH-AHig得到剩余焓。逸度：①通過線性插值，從過熱水蒸汽表中查出給定狀態(tài)下的焓和熵并根據(jù)G二H-TS得到Gibbs自由能g(t,p)；②從過熱蒸汽表中查得最低壓力時的焓和熵，計算得到Gibbs自由能Gig(T,p)；③由公式inf—=G(T,p)-Gig(T,p)p0(2)簡述偏心因子的定義、提出偏心因子的目的、以及混合物偏心因子的表示方法。定義：將Tr=0.7時，變量lgps(Ar)-lgps(i)定義為偏心因子。

北京化工大學(xué)化工熱力學(xué)考試試卷A參考答案目的：用于描述非球形分子的熱力學(xué)性質(zhì)相對于理想球形分子的偏離程度。混合偏心因子：3=Zy3iii（3）某二元液體混合物的超額Gibbs函數(shù)是Ge/RT=Ax1x2（A為常數(shù)），且已知兩個純組分的飽和蒸汽壓分別為p為常數(shù)），且已知兩個純組分的飽和蒸汽壓分別為ps，ps，求各12組分的活度系數(shù)（y，y）、逸度系數(shù)（f，f）、Henry系數(shù)（k，1212H,1kH,2解：）。Iny=1’6(nGE/RT)、kH,2解：）。Iny=1’6(nGE/RT)、6nl0n1n2=Ax2同理，Iny2y=exp(Ax2),y=exp(Ax2),f=psxy,f=psxy7ni二Ax2即1111112222kH,1(^\=hmf=limpsexp(Ax2)12=psexp(A)kH,2(f\=limf=limpsexp

2(Ax211一=psexp(A)2北京化工大學(xué)化工熱力學(xué)考試試卷A參考答案(4)對于中低壓下二元混合物的汽液平衡，簡述實際工程中泡點溫度與組成的計算過程。①讀入等參數(shù)，預(yù)設(shè)①=1，計算$5},并由此得到T=ETs，ii估算{勿1,并得到新的T，迭代計算直到7收斂；ii②由此T計算新的①，然后迭代，直至收斂。Virial方程可表示為：z=pv/rt=\+B，+c'p2+,或Z=pV/RT=1+B/V+C/V2+o兩式中ac的和6C符合對應(yīng)點關(guān)???系。試證明：B'=B/RT，c'=(C—B?)/(RT)2。???將p=RT/V(l+B/V+C/V2+)代入(1)式得)+C(1+5/V+C/V2+Z=pV/RT=l+(1+5/V+C/V2+)+C(1+5/V+C/V2+V???=1+4+3唱Q+CS+比較可得:C-B'

(RT)2北京化工大學(xué)化工熱力學(xué)考試試卷A參考答案三、（16分）分析題空氣以大約2MPa的壓力進(jìn)入等溫壓縮機（1f2）,壓縮至約20MPa的高壓（2^3）,然后進(jìn)入換熱器，經(jīng)等壓冷卻溫度降低（3f4）,再通過節(jié)流膨脹（4f5）后至狀態(tài)點5（濕蒸汽），進(jìn)入分流器中使空氣中的飽和液體（6）和飽和蒸汽（7）分離開來，液體作為產(chǎn)品被移出，而飽和蒸汽回流至一換熱器，用于冷卻從壓縮機出來的高壓氣體而自身被加熱到狀態(tài)點8,并且與補充的新鮮空氣1混合成狀態(tài)2,再進(jìn)入壓縮機重新進(jìn)行液化循環(huán)。試根據(jù)以上描述：（1）在t-S圖和inp-H圖畫出該過程并標(biāo)明各個狀態(tài)點；（2）寫出熵平衡和煙平衡方程。北京化工大學(xué)化工熱力學(xué)考試試卷A參考答案四、(210=20分)計算題(1)在給定溫度和壓力下，二元體系的焓值可用h=200x1+300x2+He表示，式中的He二x1x2(20x/10x2)，h和HE的量綱為J.mol-1。試求其偏摩爾焓h1和H2以及超額偏摩爾焓He和H：的表達(dá)式，并計算純物質(zhì)的h1和H2，以及無限稀釋條件下的H:和H；。He=xx(20x+10x)=20xx(x-0.5x)H]=200J/mol,H]=300J/molh=h-x(ah/ax)=200+30x2-20x322T,p22H2=h-x1(ah/ax1)=300+-20x；H210J/molH320J/mol12(2)某二元溶液，以純組分作為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時其活度系數(shù)與組成的表解:假如形成共沸，則有:psy=psy1122達(dá)式為：lny廣Bxylny2二Bx；，其中B僅是溫度的函數(shù)。假定在相當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，兩組分之飽和蒸汽壓的比值p:/解:假如形成共沸，則有:psy=psy1122In嚀=B(