北京化工大學(xué)2014-2015學(xué)年《化工熱力學(xué)》期末試卷

精選文檔 精選文檔 可編輯可編輯［×］若絕熱過程的熵增加，則其必然減少。北京化工大學(xué)2014——2015學(xué)年第一學(xué)期［×］若絕熱過程的熵增加，則其必然減少?！痘崃W(xué)（雙語》期末考試試卷課程代碼課程代碼CHE33500T班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 任課教師： 分?jǐn)?shù)：題號(hào)題號(hào)得分一二三四五六總分一（2 8=16分）正誤題（正確的畫○，錯(cuò)誤的畫×，標(biāo)在 [ ]中）［○］氣體混合物的維里系數(shù)僅為溫度和組成的函數(shù)。［○］氣體經(jīng)節(jié)流閥膨脹后，溫度可能降低或升高，這取決于其初態(tài)。［×］理想氣體的焓和熵都與體系壓力無關(guān)。［○］理想溶液中組分的逸度正比于其摩爾分?jǐn)?shù)。［×］若某二元混合物形成共沸，則各組分的無限稀釋活度系數(shù)必大于 1。［○］飽和液體經(jīng)過可逆絕熱膨脹達(dá)到更低壓力，部分液體必然會(huì)汽化。［×］二元VLE體系的泡點(diǎn)曲線對(duì)應(yīng)著飽和蒸汽混合物的狀態(tài)。二（6 4=24分）簡答題（簡明扼要，寫在以下空白處）簡述如何利用水蒸氣表計(jì)算 500℃和4MPa下過熱蒸氣的逸度系數(shù)[解]根據(jù)逸度定義，等溫下對(duì)純組分有： dG=RTdlnf積分得：RTln(f/f*)=G-G*=H-H*-T(S-S*)其中上標(biāo)*表示某參考狀態(tài)，現(xiàn)取其為同一溫度和足夠低壓（如 P*=1kPa）下的水蒸氣，在水蒸氣表中可查出上式中兩個(gè)狀態(tài)的焓和熵值，最后得到逸度數(shù)：Φ=f/P=P*/P{e[H-H*-T(S-S*)]/RT] }簡述何為偏摩爾性質(zhì)，其與混合性質(zhì)有何關(guān)系？[解]偏摩爾性質(zhì)定義為： M

nMi ni

RT

p,T,n

ji混合性質(zhì)定義為純組分形成混合體系后性質(zhì)的變化： mix

MMxMi ii根據(jù)偏摩爾性質(zhì)的加和性得到二者關(guān)系為： Mx(Mi i

M)ii簡述如何用三次型狀態(tài)方程計(jì)算混合氣體在一定溫度 T，壓力P和組成y下的摩爾體積（無須描述數(shù)值求解過程）。[解]一般混合流體都是將其視為虛擬的純流體 M，再利用純流體的狀態(tài)方計(jì)算，而該虛擬純流體的參數(shù)需根據(jù)混合規(guī)則得到，對(duì)于三次型方程：RTp

a

，其參數(shù)為a和b，虛擬純流體的參數(shù)：Vb

VbVba yya ，

(1k)

，b yb，aaii jjM i iij ij ij M iaaii jji j i式中純流體參數(shù)aii和bi可通過臨界性質(zhì)得到：a(T)(Tr

R2T, ) cpc

，bRTcpcc得到上述參數(shù)aM和bM后即可通過數(shù)值求解得到給定 T、P下的摩爾體積V。若純組分A與B數(shù)增大還是減?。ㄒ约円簯B(tài)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）？請(qǐng)說明理由。[解]活度系數(shù)與溫度的關(guān)系為：

ln

HE

，由題意可知過量焓i T i

p,

RT2HE

mix

HH xHi i

0，因此活度系數(shù)隨溫度升高而增大。（20分）分析計(jì)算題一個(gè)理想的燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)過程如下圖所示，其中 程，B C和D A為等壓過程，試：

B和C D為可逆絕熱過制體積內(nèi)的平衡方程（環(huán)境溫度為 T0。制體積內(nèi)的平衡方程（環(huán)境溫度為 T0。3) 如何計(jì)算圖中三個(gè)設(shè)備各自的損失？4) 若透平機(jī)的等熵膨脹系數(shù)ηE<1，其損失有何變化？將燃燒室處理為與一溫度為 TH的高溫?zé)嵩唇佑|的換熱器，寫出虛線所示控[解](1)可編輯可編輯TCBTCBDAS

mAεA-mDεD+(1-T0/TH)QH+wsc-wst+Σ(mIint)=0程，因此沒有損失。燃燒室的程，因此沒有損失。燃燒室的損失可以通過平衡方程求出:mCSC-mDSD+mSgen=0

mAεB-mCεC+m｀

ε+(mIint)=0若膨脹效率小于1，必有S若膨脹效率小于1，必有SD>SC，因此損失會(huì)增加。（20分）計(jì)算題（可選用漢語或英語做答）EstimatetheenthalpyHforsteamat0.5MPaand280℃,settingliquidwaterattriple-point(0.01℃,611.657Pa)asthestartstate.Compareyourresulttothatinsteamtables(3022.9kJ/kg).Showhowtoimproveit.(Estimatetheheatofvaporizationusingequationsgivenintheappendix.UsegeneralizedVirialequationtocalculate.Forwater:Pc=22.06MPa,Tc=647.1K,ω=0.345)[解]根據(jù)題意，設(shè)計(jì)如下熱力學(xué)路徑計(jì)算該焓值：(T0,p0sat)liq(T0,p0sat)vap(T0,p0sat)IG(T,p)IG(T,p)vapI II III IV可編輯可編輯 精選文檔 其中下標(biāo)0表示三相點(diǎn)，sat表示飽和，IG表示理想氣體。第II步對(duì)焓值貢獻(xiàn)非常小，可忽略。第I步需估算三相點(diǎn)處的飽和蒸發(fā)焓：第III步是理想氣體：第IV步需計(jì)算剩余焓：（20分）計(jì)算題已知25℃，20atm下二元液態(tài)混合物中組分 1的逸度為：50x80x240x31 1 1 1其中x1

是組分1的摩爾分率， 的單位為atm，試確定在上述溫度和壓力下：1純組分1的逸度f和逸度系數(shù)。1