化工热力学计算例题课件.ppt

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1、例1：逸度计算以及流体的pVT性质已知一双元体系H2(1)-C3H8(2)，y1=0.208,其体系的压力和温度为p=3197.26kPa，T=344.75K。试计算混合物摩尔体积和氢的逸度系数。氢的逸度系数实验值为1.439。(6/2-13)(6/2-14)解：分析此体系有较强非理想性需慎重处理，选用RK方程，有基本模型(2/9-23)组分Tc/KPc/kPaVc/cm3·mol-1H242.261923.4651.5C3H8369.84245.52203可计算出从文献中可查得组分a/Pa·m6·kmol-2b/m3·kmol-1H29.6056×103

2、0.01583C3H89.8579×1050.06274根据另外，从文献中查出该体系的对于二元系Pa·m3·kmol-2迭代求解得Z=0.7153以及混合物摩尔体积：V=641.25cm3mol-1m3·kmol-1求得：表明选用RK方程正确，RK方程适用与描述此体系例2：焓值计算试计算浓度为0.4mol/kg水的溴化锂水溶液在25℃和0.1MPa下焓值。已知在此状态下纯水的焓值为100.416kJ/kg,溴化锂的。溴化锂的活度系数的数值如下:溶液:解：温度/℃202530活度系数0.7510.7520.753溴化锂水溶液质量浓度为0.4mol/kg水，

3、则:因为:由于则:则在25℃和0.1MPa下，溴化锂水溶液焓值为:例3：热力学过程已知某制冷工质在p1压力下饱和液态的H1=104.47kJ/kg，经等熵膨胀到压力p2的焓值H2=96.46kJ/kg，而压力p2的饱和液态焓值HL=28.10kJ/kg,饱和气态焓值HV=239.45kJ/kg。试计算若经等焓膨胀至压力p2工质的液化量增加或减少了多少？并绘制膨胀过程分析的lnp-H示意图。122‘HLHV解：作图分析如右，且两相区的焓值为等熵膨胀:液化量:等焓膨胀:液化量:若经等焓膨胀至压力p2工质的液化量减少了例4：汽液相平衡（习题7－20，250页）（

4、1）计算甲醇（1）和苯（2）在t=68℃,x1=0.82时的p及y1Wilson方程参数：a12=1620.36cal/mol=6779.59J/mola21=153.86cal/mol=643.75J/mol解：气相可视为理想气体混合物，液相为低压下非理想混合物。故有气液平衡关系：根据Antoine方程：t=68℃时同理：（i=1,2)代入二元体系Wilson方程，求得：x1=0.82时该体系在t=68℃,x1=0.82时的压力为：汽相组成y1为：(3)已知p=101.325kPa、x1=0.21求T、y1气液平衡关系式：（i=1,2)首先设温度初值：由

5、已知压力，求得纯物质的饱和温度作为温度的起始猜测值。由p＝101.33kPa可得T1sat和T2sat利用摩尔分率分均值求出起始温度：T=x1T1sat+x1T1sat迭代程序包含下列步骤：从手册中查出甲醇和苯的Antoine方程常数Ai，Bi，Ci和Wilson方程参数a12及a21。由此温度计算12，21，1，2与12=p1sat/p2sat。计算新的p1sat对组分1而言，求出新的T回到起始步骤，迭代计算至T值收敛。则例5：系统能量分析（J.M.SmithEx.15.2）甲烷通过下述流程液化。甲烷在进口处为1bar、300K，离开压缩机的状

6、态是60bar、300K，而出口的甲烷也是1bar。未液化的甲烷，压力亦为1bar，经过回热器被温度升高到295K。相对于每kg输入的甲烷，回热器的热损失为5kJ。系统其它设备的热损失可忽略。压缩机的绝热效率为75%。如果设定环境温度为300K，给对此系统的进行热力学分析。1bar,300K60bar,300K1bar,295K1bar解：（1）状态性质根据题目条件进行分析与计算，可得各点焓与熵的数值（2）能量平衡与质量（物料）平衡假设液化量为z，对下述系统作能量平衡基于1kg输入的甲烷，且忽略动能与位能，可有根据解出每kg输入甲烷的液化量为另外，根据压缩

7、机75%的绝热效率，可计算出每kg输入甲烷的功耗为1000kJ，压缩机需移除热量Q=-1059.8kJ。（3）分析根据各点焓与熵的数据此体系为纯物质，本例中仅考虑温度和压力的影响，以状态1为基准点可以计算出各状态点的数值根据平衡关系11199.811.6290211409.359621.237727.798721.54285.44.9621085.75796.99.523228.961188.911.5891.1HSε整体地分析系统忽略动能与位能，可以给出系统总的平衡式中，Iint(sys)是系统总的损失。表明能量在过程中的“质量”不守衡特性。