化工热力学应用及计算考试试题.doc

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1、五、化工热力学应用及计算题1、已知50Kg的丙烷气体，需要在137℃、5Mpa的条件下贮存。欲设计一个压力容器，请提供该容器的体积设计参数。请分别据两种方法进行计算：（1）普遍化三参数压缩子法（2）真实气体状态方程法设丙烷符合R-K方程说明：答题时只需给出解题的步骤和方法，不必给出具体结果。注意：公式中每一参量必须作出说明：根据已给条件，直接代入公式中每一参量的具体数值和单位必须作出说明，而在计算时已知条件不足的均须自行补充说明（其中a和b不必列出公式）。否则相应步骤的得分值为0。解：（1）普遍化三参数压缩因子法：（共6分）（1分

2、）（1分）查压缩因子表得Z0和Z1（1分）（1分）（1分）如P、T、υ量纲不正确，则扣1分如果T量纲为[K]，P量纲为[pa]则υ量纲为[]；如果T量纲为[K]，P量纲为[Kpa]则υ量纲为[]。（1分）（υ量纲为[]）（2）真实气体状态方程法：（共7分）（4×1=4分）已知（1分）而须查取丙烷的临界参数（1分）据，经试差计算得υ（），（1分）（υ量纲为[]）2、某纯物质B由1.013Mpa，453K的饱和蒸汽变为4.052Mpa，653K的过热蒸汽。（1）试设计以偏离函数为基础的计算过程△H的路径框图，并写出各步骤的计算过程的焓

3、变及△H总表达式；列出所用到的主要公式，不需算出最后结果。（2）简要说明计算过程△H为何要引入偏离函数的概念。（假设已知理想气体的Cp=a+bT+cT2，偏离焓HR）。解：（1）共9分B饱和蒸汽1.013Mpa，453K∆H=?B过热蒸汽4.052Mpa，653K-H1RH2RB过热蒸汽(理气)4.052Mpa，653KB饱和蒸汽(理气)1.013Mpa，453K∆H*4分2分1+1+1=3分（2）共4分如据计算，一方面：对于真实流体特别是新开发的物系，其热容往往比较缺乏；另一方面真实流体的状态方程比较复杂，即计算较繁琐、工作量大

4、。基于此，则工程中计算过程△H可引入剩余性质的概念，计算较简单、方便。1+2+1=4分六、应用及计算题（39分）每题13分1、有两股压力分别是12.0MPa和1.5Mpa的饱和蒸汽。(1)如用于作功，经稳流过程变成25℃的饱和水，求Wid(To=298K)。(2)如用作加热介质，经换热器后变成25℃的饱和水，求换热量Q。对计算结果作综合分析，在化工设计和生产过程中如何合理地使用这两股蒸汽？已知：各状态点一些热力学参数，见表1。表1.装置各状态点一些热力学参数状态点t／℃P／MPa状态H／kJ·kg-1S／kJ·kg-1·k-113

5、24.812饱和蒸汽2684.95．49242198.31.5饱和蒸汽2792.26．44483250.饱和水104.890．3674解：1.（1）3+1×2=5分（2）3+1×2=5分(3)高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽弱，因此用低压蒸汽作为工艺加热最恰当，并可减少设备费用。1.5+1.5=3分八、简答题1．写出①稳定流动系统热力学第一定律的一般形式；②当流体流经泵和③流经换热器时系统热力学第一定律的简化形式。、答：稳定流动系统的热力学第一定律表达式为：(1)流体流经换热器传质设备Ws=0；另外，考

6、虑动能项和势能项与焓变之间的数量级差别，动能项和势能项可以忽略，即，；因此，稳流系统热力学第一定律可化简为：流体流经泵、压缩机、透平等设备在数量级的角度上，动能项和势能项不能与焓变相比较，可以忽略，即，；即：若这些设备可视为与环境绝热，或传热量与所做功的数值相比可忽略不计，那么进一步可化简为：2．完成相平衡体系求解过程框图。假设体系为部分理想系，已知总压及液相各组成，求该体系温度及汽相组成(ξ为某一有限小数)。解：组分i在汽相分逸度系数1，1已知P，xi假设：T计算：Pis计算：yi公式：No，重新调整T输出T，yi八、计算题1．

7、（10分）6.0MPa，400℃的过热蒸汽（H1=3174kJ·kg-1，S1=6.535kJ·kg-1·K-1）在稳流过程中经透平膨胀到0.004MPa、干度x=0.9。（已知0.004MPa下Hg=2554kJ·kg-1，Sg=8.4808kJ·kg-1·K-1，HL=120kJ·kg-1，SL=0.4177kJ·kg-1·K-1）。T0=298K。（1）如该透平是绝热的，求该过程的Wid、Ws、WL及热力学效率η。（2）如该透平的热损失为5kJ·kg-1汽终态不变。求该过程的Wid、Ws、WL及热力学效率η。解：（1）（2）

8、九．计算题1.今有压力为10Mpa、温度400℃的过热蒸汽，经汽轮机绝热膨胀，乏气为0.2Mpa的饱和蒸汽，蒸汽有关数据为：状态HKJ/KgSKJ/Kg·K10Mpa、400℃过热蒸汽30936.2070.2Mpa饱和蒸汽27077.127①试计算