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化工熱力學(xué)模擬試題及參考答案.doc

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化工熱力學(xué)模擬試題及參考答案.doc

第二篇 模擬試題與參考答案化工熱力學(xué)模擬試題(1)及參考答案一(共18分) 判斷題(每題3分)1 純物質(zhì)的飽和液體的摩爾體積隨著溫度升高而增大,飽和蒸氣的摩爾體積隨著溫度的升高而減小。( )2 若某系統(tǒng)在相同的始態(tài)和終態(tài)間,分別進(jìn)行可逆與不可逆過程,則。( )3 由三種不反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)組成的三相pVT系統(tǒng),達(dá)平衡時(shí),僅一個(gè)自由度。 ( )4 熱量總是由給出。( )5 不可逆過程孤立系統(tǒng)的熵是增加的,但過程的有效能是減少的。( )6 物質(zhì)的偏心因子是由蒸氣壓定義的,因此具有壓力的單位。( )二(共16分) 簡(jiǎn)答題(每小題8分)1 Virial方程 如何證明: 2 水蒸氣和液態(tài)水的混合物在505K下呈平衡態(tài)存在,如果已知該混合物的比容為,根據(jù)蒸氣表的數(shù)據(jù)計(jì)算混合物的焓和熵。已知在該溫度下的飽和水蒸氣性質(zhì)為:比容/焓/熵/飽和水飽和蒸氣飽和水飽和蒸氣飽和水飽和蒸氣1.212969.22999.562803.962.62826.2004三(15分) 用泵以的速度把水從45m深的井底打到離地10m高的開口儲(chǔ)槽中,冬天為了防凍,在運(yùn)送過程中用一加熱器,將的熱量加到水中,整個(gè)系統(tǒng)散熱速度為,假設(shè)井水為2,那么水進(jìn)入水槽時(shí),溫度上升還是下降?其值若干?假設(shè)動(dòng)能變化可忽略,泵的功率為2馬力,其效率為55(1馬力735W)(視為穩(wěn)流系統(tǒng))。四(20分) 一個(gè)Rankine循環(huán)蒸氣動(dòng)力裝置的鍋爐,供給,400的過熱蒸氣透平,其流量,乏氣在壓力下排至冷凝器,假定透平是絕熱可逆操作的,冷凝器出口為飽和液體,循環(huán)水泵將水打回鍋爐也是絕熱可逆,求:(1)透平所做的功?(2)水泵所做的功?(3)每千克蒸氣從鍋爐獲得的熱量?已知2000kPa,400過熱蒸氣的熱力學(xué)性質(zhì)為:,;15kPa壓力下的乏氣熱力學(xué)性質(zhì)為:溫度/比容/焓/熵/53.9飽和水飽和蒸氣飽和水飽和蒸氣飽和水飽和蒸氣1.015110117.2225.572598.90.75368.0102五(14分) 遠(yuǎn)程輸送天然氣采用壓縮液化法,若天然氣按甲烷計(jì),現(xiàn)將1kg天然氣自、27壓縮到,并經(jīng)級(jí)間冷卻到27,設(shè)壓縮實(shí)際功率,求級(jí)間冷卻器應(yīng)移走的熱量,壓縮過程的理想功、損耗功與熱力學(xué)效率,設(shè)環(huán)境溫度為27。已知甲烷的焓和熵?cái)?shù)據(jù)如下:/H/S/127227.81.68906827211.81.1273六(17分)純液體A與B在90時(shí)蒸氣壓力為,液相活度系數(shù),氣相為理想氣體,問:(1)與50(mol) A及50(mol) B的液相混合物平衡的蒸氣總壓為多少?(2)能否生成共沸物?若能,恒沸組成、恒沸壓力為多少?恒沸點(diǎn)是最高點(diǎn)還是最低點(diǎn)?參考答案一、 (1)T (2)F (3)F (4)F (5)T (6)F二、 1將 代入式(1)得 (3)將式(3)與式(2)比較同類項(xiàng),得:;即; 得證2 查水蒸氣表知:505K下飽和蒸氣性質(zhì):;飽和液體性質(zhì):按題意,設(shè)飽和濕蒸氣中氣相分率為x,則或 ,解得:則:三、 以單位質(zhì)量流體為計(jì)算基準(zhǔn),則輸入功率為:由熱力學(xué)第一定律知:,所以水槽的溫度是升高的,又由于,代入得:,解得(6.58)。四、如附圖所示,查水蒸氣表知:點(diǎn)1 ,點(diǎn)2 對(duì)應(yīng)的氣相性質(zhì)為:, 點(diǎn)3 液相性質(zhì):,為等熵膨脹過程,設(shè)點(diǎn)2的濕蒸氣濕度為x,則,即:,解得:點(diǎn)4 ,即為水泵消耗的功。ST模擬試題(1)-試題四附圖2000kPa400透平所作的功五、依題意: 由熱力學(xué)第一定律知:,六、(1) 當(dāng)時(shí),因此:(2) 假設(shè)生成恒沸物,則有根據(jù)氣液平衡關(guān)系(i=A、B)有:,該式兩邊取對(duì)數(shù)得:,即,解得,該混合物存在恒沸點(diǎn)。所以:,化工熱力學(xué)模擬試題(2)及參考答案一(14分) 根據(jù)下列甲烷和己烷的物理性質(zhì),可以得出液化石油氣中的主要成份不可能是甲烷及己烷的結(jié)論。請(qǐng)問此結(jié)論正確否?并說明原因。 物質(zhì) , , atm, 燃燒值,甲烷-82.6245.36-161.4555.6正己烷234429.8068.7548.4二(20分) (1)氣體由20,2.0m3(狀態(tài)1)經(jīng)絕熱過程到150,1m3 (狀態(tài)2),輸入功為100kJ,求其內(nèi)能變化?(2)初態(tài)同(1),經(jīng)恒容過程加熱到150(狀態(tài)3),需熱量95kJ,問此過程內(nèi)能變化如何?(3)(2)中處于狀態(tài)3的氣體經(jīng)等溫壓縮到1.0m3 (狀態(tài)2),同時(shí)移走185kJ熱量,問內(nèi)能變化如何?需功若干?(本題按封閉體系計(jì)算)三(20分) 一可逆熱機(jī)用某種比熱不變的理想氣體為工質(zhì),按下述循環(huán)操作,自狀態(tài)1恒容加熱到狀態(tài)2,由狀態(tài)2絕熱膨脹到狀態(tài)3,然后由狀態(tài)3經(jīng)恒壓過程回到狀態(tài)1,證明此循環(huán)中凈功與所吸熱量之比為 其中四(24分) 有一理想Rankine循環(huán),在4000kPa 和8kPa的壓力之間操作,鍋爐產(chǎn)生的是400的過熱蒸氣,冷凝器所用的冷卻水的溫度為25。求(1)過熱蒸氣從鍋爐中的吸熱量 ,乏氣在冷凝器中放出的熱量 ;(2)透平作的理論功和水泵消耗的理論功;(3)熱效率。已知4000kPa,400下過熱水蒸氣的熱力學(xué)性質(zhì)為:,;8kPa壓力下乏氣的熱力學(xué)性質(zhì)為:溫度/比容/焓/熵/41.4飽和水飽和蒸氣飽和水飽和蒸氣飽和水飽和蒸氣1.008418333.7173.42403.40.59108.2313五 (22分) 一蒸氣透平可逆絕熱操作,進(jìn)入透平的過熱蒸氣壓力為1000kPa, 乏氣的壓力為40kPa,如果要求乏氣為干蒸氣,則進(jìn)氣的過熱度最小應(yīng)為多大?透平每小時(shí)耗氣為408kg,問該情況下,透平理論上可輸出多少功? 40kPa壓力下的乏氣熱力學(xué)性質(zhì)為:溫度/比容/焓/熵/75.8飽和水飽和蒸氣飽和水飽和蒸氣飽和水飽和蒸氣1.02644014317.32636.71.02517.67111000kPa過熱蒸氣表為:溫度/焓/熵/194.4 (飽和蒸氣)2778.16.58654003263.97.46514403349.37.58835003478.57.7622參考答案一、結(jié)論正確。理由如下:作為石油液化氣組分,基本要求是沸點(diǎn)不宜太高,也不宜太低,大至范圍為-1510以內(nèi)。(1)甲烷因其常壓沸點(diǎn)為-161.45,通常情況下只能以氣態(tài)形式存在,難以液化,所以不可能是石油液化氣的組分。(2)正己烷常壓沸點(diǎn)為68.7,以液態(tài)形式存在,也不必加壓使之成為液體,所以也不是石油液化氣的組分。15015020模擬試題(2)試題二附圖二、設(shè)計(jì)的狀態(tài)過程變化如圖所示。(1) 過程,因此(2) 過程,因此(3) 過程,為狀態(tài)函數(shù)變化量,因此:,又三、循環(huán)過程如圖所示,氣體為理想氣體,滿足關(guān)系。各過程特征為:PV,過程,;過程,;過程,。取整個(gè)循環(huán)過程為系統(tǒng),則,又,因此:將代入得:模擬試題(2)試題三附圖ST4000kPa400。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有如下關(guān)系式:,又,所以代入前式得到:模擬試題(2)試題四附圖四、查水蒸氣表知:狀態(tài)點(diǎn):,;狀態(tài)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣和飽和液體性質(zhì)為:,;,。設(shè)點(diǎn)的干度為x,則過程(1)(2)為等熵膨脹,有:,解得。TS模擬試題(2)試題五附圖五、查水蒸氣表知:40kPa飽和蒸氣的。以該與條件由過熱蒸氣表查得其溫度為。與相對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣溫度為179.91,所以蒸氣的過熱度為:,即蒸氣的最小過熱度為289。從氣耗率定義知:,則,即透平理論上可輸出的功率為8.82kW。化工熱力學(xué)模擬試題(3)及參考答案一(共60分)是非題(每題3分)1 氣液兩相平衡的條件是氣液兩相的逸度相等。 ( )2 偏離函數(shù)法計(jì)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)。( )3 純物質(zhì)的三相點(diǎn)溫度隨著所處壓力的不同而改變。 ( )4 正規(guī)溶液混合焓變?yōu)榱?,混合體積為零。 ( )5 可逆過程的有效能守恒。 ( )6 穩(wěn)定流動(dòng)過程的能量積累為零,熵的積累為零。 ( )7 對(duì)于理想溶液,i組分在溶液中的逸度系數(shù)和i純組分的逸度系數(shù)相等。( )8 某二元系有,則必有。( )9 Gibbs函數(shù)與逸度系數(shù)的關(guān)系是。 ( )10 合理用能的總則是按質(zhì)用能,按需供能。 ( )11 純物質(zhì)由液體變成蒸氣,必須經(jīng)過氣化的相變化過程。 ( )12 在同一溫度下,純物質(zhì)的飽和蒸氣與飽和液體的Gibbs函數(shù)相等。 ( )13 純物質(zhì)的Virial系數(shù),如B ,C等,僅是溫度和壓力的函數(shù)。 ( )14 T溫度下過熱純蒸氣的壓力大于。 ( )15 當(dāng)壓力趨于零時(shí),(M是摩爾容量性質(zhì))。( )16 對(duì)于混合系統(tǒng),偏離函數(shù)中的參考態(tài)是與研究態(tài)同溫、同組成的理想氣體混合物。( )17 一般情況下,經(jīng)絕熱可逆膨脹后,流體的溫度下降。 ( )18 二元理想稀溶液,1組分符合Lewis-Randall規(guī)則,則2組分必符合Henry規(guī)則。 ( )19 對(duì)于正偏差系統(tǒng),液相中組分的活度系數(shù)總是大于1。 ( )20 某封閉系統(tǒng)經(jīng)一可逆過程,作功500kJ且放熱1000kJ,則系統(tǒng)的熵變大于零。( )二(15分)某二元混合物,在T,P時(shí),其摩爾體積度表達(dá)式為其中V的單位是cm3 /mol。試確定在該溫度壓力下:(1) 用x1 表示,;(2) 無(wú)限稀釋下,的值;(3) 作圖V ,在圖上標(biāo)出,的點(diǎn)。三(15分) 低壓下丙酮(1)-乙腈(2)組成的二元系統(tǒng)的氣液平衡可近似為理想系統(tǒng),查得組分的Antoine方程如下:P單位為kPa,T單位為K。試求:(1)該系統(tǒng)互成平衡的氣液相組成;(2)55時(shí),液相組成為 =0.35時(shí)的平衡壓力與氣相組成;(3)溶液中總組成為,當(dāng)P為85kPa下55時(shí)的液相分率以及氣液相組成。四(10分) 說明蒸氣動(dòng)力循環(huán)的工作原理(畫出工作示意圖并在相應(yīng)的TS圖上標(biāo)示循環(huán)過程)。并據(jù)此提出提高蒸氣效率的舉措。參考答案一、1 錯(cuò);2 對(duì);3 錯(cuò);4 錯(cuò);5 對(duì);6 對(duì);7 對(duì);8 錯(cuò);9 錯(cuò);10 對(duì);11錯(cuò);12 對(duì);13 錯(cuò);14 錯(cuò);15 錯(cuò);16 對(duì);17 對(duì);18 對(duì);19 對(duì);20 錯(cuò)二、,則:三、當(dāng)T=328K時(shí)。(1) 當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;同理其他數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算結(jié)果如下表所示:/kPa040.830.00.146.390.2080.251.950.3710.357.50.5030.463.060.6120.568.620.7020.674.180.7800.779.740.8460.885.290.9040.990.850.9551.096.411.0(2) 當(dāng)時(shí),(3) 以1mol混合物為計(jì)算基準(zhǔn),設(shè)液相分率為,則有:,解得,解得四、 蒸氣動(dòng)力循環(huán)是以水蒸氣為工質(zhì),將熱能連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的熱力循環(huán)。現(xiàn)代化的大型化工廠,蒸氣動(dòng)力循環(huán)為全廠供給動(dòng)力、供熱及供應(yīng)工藝用蒸氣。分析動(dòng)力循環(huán)的目的是研究循環(huán)中熱、功轉(zhuǎn)換的效果及其影響因素,提高能量轉(zhuǎn)換的效率。Rankine循環(huán)是最簡(jiǎn)單的蒸氣動(dòng)力循環(huán),它由鍋爐、氣輪機(jī)、冷凝器和水泵組成,如附圖所示。氣輪機(jī)冷凝器水泵鍋爐 Rankine循環(huán)的示意圖和T-S圖12 的過程:過熱蒸氣在氣輪機(jī)中的可逆絕熱膨脹過程,對(duì)外所做軸功23 的過程:乏氣在冷凝器中的等溫等壓冷凝過程,工質(zhì)放出的熱量34 的過程:冷凝水通過水泵由P3升壓至P4的可逆絕熱壓縮過程,需要消耗的軸功將水看作是不可壓縮流體,則41 的過程:水在鍋爐中等壓升溫和等壓氣化,成為過熱蒸氣的過程。工質(zhì)在鍋爐中吸收的熱量理想Rankine循環(huán)的熱效率蒸氣動(dòng)力循環(huán)中,水泵的耗功量遠(yuǎn)小于氣輪機(jī)的做功量提高蒸氣效率的舉措主要為通過改變蒸氣參數(shù)提高Rankine循環(huán)的熱效率。(1) 提高蒸氣的過熱溫度在相同的蒸氣壓力下,提高蒸氣的過熱溫度時(shí), 可提高平均吸熱溫度,增大作功量,提高循環(huán)的熱效率,并且可以降低氣耗率。同時(shí)乏氣的干度增加,使透平機(jī)的相對(duì)內(nèi)部效率也可提高。但是蒸氣的最高溫度受到金屬材料性能的限制,不能無(wú)限地提高,一般過熱蒸氣的最高溫度以不超873K為宜。(2) 提高蒸氣的壓力當(dāng)蒸氣壓力提高時(shí),熱效率提高、而氣耗率下降。但是隨著壓力的提高,乏氣的干度下降,即濕含量增加,因而會(huì)引起透乎機(jī)相對(duì)內(nèi)部效率的降低還會(huì)使透平中最后幾級(jí)的葉片受到磨蝕,縮短壽命。乏氣的干度一般不應(yīng)低于0.88。另外,蒸氣壓力的提高,不能超過水的臨界壓力,設(shè)備制造費(fèi)用也會(huì)因蒸氣壓力的提高而大幅上升。(3) 其次在工藝上可采用引出蒸氣再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)和熱電循環(huán)等。化工熱力學(xué)模擬試題(4)及參考答案一(共30分)基本概念題(每小題或每空1分)1 純物質(zhì)由蒸氣變成液體,必須經(jīng)歷經(jīng)冷凝的相變化過程。 A、True B、False ( )2 在相同的溫度下,純物質(zhì)的飽和液體的Gibbs函數(shù)與飽和蒸氣的Gibbs函數(shù)相等。 A、True B、False ( )3 氣體混合物的Virial系數(shù),如B,C,D,等是溫度與組成的函數(shù)。 A、True B、False ( )4 Gibbs函數(shù)與逸度的關(guān)系滿足。 A、True B、False ( )5 氣液相平衡的條件是氣液兩相的逸度相等,即。 A、True B、False ( )6 Gibbs-Duhem方程是嚴(yán)格的熱力學(xué)方程,它可以用來檢驗(yàn)熱力學(xué)數(shù)據(jù)的一致性(或正確性)。 A、True B、False ( )7 在一定的壓力下,氣體的溶解度隨溫度的升高而降低。 A、True B、False ( )8 Wilson活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式對(duì)部分的互溶系統(tǒng)不適用。 A、True B、False ( )9 偏摩爾量的定義可寫為:。 A、True B、False ( )10 在恒T,P下,對(duì)二元系統(tǒng)而言,Gibbs-Duhem方程可寫作。A、True B、False ( )11 穩(wěn)流過程的能量是守恒的,熵的累積量可能大于零,也可能小于零。 A、True B、False ( )12 可逆過程的有效能守恒。 A、True B、False ( )13 能量平衡關(guān)系式對(duì)任何系統(tǒng)、任何過程都適用。 A、True B、False ( )14 具有狀態(tài)函數(shù)的屬性,而普通的則是過程函數(shù)。 A、True B、False ( )15 有效能實(shí)際上就是理想功,即。 A、True B、False ( )16 過熱蒸氣通過絕熱可逆膨脹,對(duì)外做功為,經(jīng)過計(jì)算此過程的理想功為,則( )。 A、大于; B、小于; C、相等; D、不確定。17 某流體在穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流裝置內(nèi)經(jīng)歷了一個(gè)不可逆絕熱過程,所產(chǎn)生的功為25kW,試問流體的熵變( )。 A、大于零; B、小于零; C、可正可負(fù)。18 從工程實(shí)際角度出發(fā),合理用能的實(shí)質(zhì)是( ) A、過程是否經(jīng)濟(jì);B、功耗大小; C、能耗大??;D、理想功大小。19 對(duì)于理想溶液: , = , , , 。20 寫出下列偏摩爾量的關(guān)系式: ;= ;_。21 Rankine循環(huán)的四個(gè)過程是 ;_;_; 。二 (12分) 有一個(gè)總體積為0.65m3 的壓力容器,其極限壓力為2.85MPa,出于安全的考慮,要求操作壓力不得超過極限壓力的一半。試問該容器在150條件下最多能裝入多少 kg丙烷?已知:丙烷的物性參數(shù)為,=369.8K,=0.152,要求采用Peng-Robinson狀態(tài)方程計(jì)算。其形式為:式中:;三 (12分)某蒸氣壓縮制冷循環(huán),制冷量、蒸發(fā)室溫度為 -12,若冷凝器用水冷卻,進(jìn)口溫度為8,循環(huán)水量為無(wú)限大,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一套功耗最小的循環(huán)裝置,并計(jì)算制冷循環(huán)消耗的最小功。若用空氣來冷卻冷凝,室溫為28,消耗的最小功為多少?四 (12分) 某廠有輸送90熱水的管道,由于保溫不良,到使用單位時(shí),水溫已降至70。試求水溫降低過程中的熱損失與損耗功。設(shè)大氣溫度為25,已知水的熱容為。五 (15分) 在200和5.0MPa下,二元?dú)怏w混合物逸度系數(shù)可以用下表示:,其中,為組分1、2的摩爾分率,求 ,的表達(dá)式,并求等摩爾混合物的組分1、2逸度各為多少?六(12分)乙醇(1)甲苯(2)二元系統(tǒng)的氣液平衡態(tài)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定給定下列結(jié)果: 另外,已知318.15K時(shí)純組分的飽和蒸氣壓為:,。作通常低壓氣液平衡的假設(shè),確定給定的狀態(tài):(1)液相的活度系數(shù)和;(2)液相的的值;(3)液相的,并注明答案的符號(hào);(4)液相與理想溶液性質(zhì)相比,是具有正偏差還是負(fù)偏差?氣液平衡與Lewis-Randall規(guī)則相比是正偏差還是負(fù)偏差?七(7分) 從熱力學(xué)基本方程出發(fā)證明下列關(guān)系:參考答案一、1 B;2 A;3 A;4 A;5 B;6 A;7 B;8 A;9 B;10 A;11 B;12 A;13 B;14 A;15 B;16 C;17 A;18 A;19;,;20 ,;21等壓加熱蒸發(fā)過程、絕熱膨脹做功過程、等壓冷凝冷卻過程、絕熱壓縮過程二、,取為初值,經(jīng)若干次試差得:;收斂三、由題意得 ,用水來冷卻時(shí):用空氣來冷卻時(shí):四、取1水為計(jì)算基準(zhǔn),由熱力學(xué)第一定律知,根據(jù)熱力學(xué)第二定律知:五、,則:,又,則:當(dāng)P=5MPa,時(shí),六、(1) ;(2) (3) ,)15 對(duì)于任何實(shí)際過程,總有效能必 ,總無(wú)效能必_。(A. 減少; B. 增加; C. 守恒)16 對(duì)于指定的環(huán)境狀態(tài)(,),流體經(jīng)歷一個(gè)實(shí)際的熱力過程后,其理想功的計(jì)算_。(A. 需要依賴實(shí)際過程; B. 只取決于狀態(tài)變化)17 設(shè)某制冷循環(huán)的制冷量為,需要功量,則該循環(huán)向周圍環(huán)境的排熱量_。二(10分) 某容器裝丙烷,其容積,耐壓極限為2.7MPa,出于安全考慮,規(guī)定充進(jìn)容器的丙烷在400K下,其壓力不得超過耐壓極限的,試求在該規(guī)定條件下,充進(jìn)該容器的丙烷為多少kg?已知:丙烷的摩爾質(zhì)量,。供參考的狀態(tài)方程為:; 三(10分) 某壓縮機(jī)對(duì)某種氣體進(jìn)行壓縮,該氣體壓縮前后的狀態(tài)為:壓縮前:,;壓縮后:,。并已知,及。試求該壓縮過程氣體的焓變(以1kmol為計(jì)算基準(zhǔn))。四(14分)某換熱器內(nèi),冷、熱兩種流體進(jìn)行換熱,熱流體的流率為,溫度從500K降為350K,冷流體的流率也是,熱容也是,溫度從300K進(jìn)入熱換器,該換熱器表面的熱損失,求該換熱過程的損耗功。設(shè)。五(8分) 已知P=2MPa,T=298K時(shí)二元系中組分1的逸度表達(dá)式為: MPa,試求上述溫度、壓力下,(1) 純組分1的逸度;(2) 純組分1的Henry系數(shù)。六(18分) 已知某二元系在T=64.3,P=0.10133MPa時(shí)形成恒沸,其恒沸組成為。設(shè)該二元系可采用Van Laar活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式,(1) 試用上述信息求Van Laar式常數(shù)A、B。 (2) 試求T=64.3及時(shí)的泡點(diǎn)壓力P及與之平衡氣相組成。已知64.3時(shí),。參考公式:,七(6分) 今有1 kmol空氣,溫度為300K,壓力為0.10133MPa,其組成為79%和21%(摩爾分率)。(1) 今欲把它們分離為300K及0.10133MPa下純態(tài)的和,求最小分離功(即理想功)。(2) 如果把該1 kmol空氣分離為300K,0.10133MPa下的兩股物流,A股含98%和2%;B股含50%和50%,求總的理想功。設(shè)參考公式:理想功計(jì)算式為:參考答案一、1 錯(cuò);2 對(duì);3 對(duì);4 對(duì);5 對(duì);6 錯(cuò);7 錯(cuò);8 對(duì);9 錯(cuò);10 對(duì);11 對(duì);12 錯(cuò);13 對(duì);14 ,;15 A,B;16 B;17 二、的物性為:、,使用Virial方程進(jìn)行計(jì)算:三、以1kmol氣體為計(jì)算基準(zhǔn),則四、取整個(gè)熱交換器為研究對(duì)象,根據(jù)熱力學(xué)第一定律知:,因此有,代入數(shù)據(jù)解得根據(jù)熱力學(xué)第二定律:得到:五、六、,當(dāng)時(shí),則有,七、取1mol空氣為計(jì)算基準(zhǔn)(1) (2) 設(shè)被分離的兩股富含、富含氧氣的流量分別為、(),則有分別對(duì)和進(jìn)行物料衡算:;解得:,為計(jì)算該過程的理想功,可設(shè)計(jì)如下的路徑:則因此:化工熱力學(xué)模擬試題(6)及參考答案一(35分)判斷、選擇、填空題(前21小題每題1分)1 理想氣體的焓、熵及Gibbs函數(shù)僅僅是溫度的函數(shù)。 ( )2 由于分子間相互作用力的存在,實(shí)際氣體的摩爾體積小于同溫同壓下的理想氣體摩爾體積。所以,理想氣體的壓縮因子Z=1,實(shí)際氣體的壓縮因子ZU;C. H=U;D. 不能確定。 ( )14 下列關(guān)系不成立的是:A.;B.;C. ( )15 一氣體符合的狀態(tài)方程,從等溫可逆膨脹至,則系統(tǒng)的為:A. ;B. 0;C. ;D. ( )16 由混合物的逸度的表達(dá)式知,的狀態(tài)為:A. 系統(tǒng)溫度、P=1的純組分i的理想氣體狀態(tài);B. 系統(tǒng)溫度、系統(tǒng)壓力的純組分i的理想氣體狀態(tài);C. 系統(tǒng)溫度、p=1的純組分i;D. 系統(tǒng)溫度、系統(tǒng)壓力、系統(tǒng)組成y的理想氣體混合物。( )17 某封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一不可逆過程。系統(tǒng)對(duì)外界作功和排熱分別為15kJ和5kJ,試問系統(tǒng)的熵變:A.為正;B.為負(fù);C.可正可負(fù) ( )18 某流體在穩(wěn)流裝置內(nèi)經(jīng)歷一不可逆過程,加給裝置的功為25kJ,從裝置帶走的熱量(即流體吸熱)是10kJ。試問流體的熵變:A. 為正;B. 為負(fù);C. 可正可負(fù)( )19 從合理用能角度出發(fā),在流體輸送過程中,同樣物質(zhì)的高溫物體比低溫物體的流速要:A 大;B.?。籆.相等;D.可大可小( )20 合理地評(píng)價(jià)化工過程能量綜合利用所采用的方法是:A. 熱力學(xué)第一定律;B. 熱力學(xué)第二定律;C. 熱力學(xué)第一與第二定律 ( )21 二元?dú)怏w混合物的摩爾分?jǐn)?shù),在一定的T,P下,則此時(shí)混合物的逸度系數(shù)為: A. 0.9097;B. 0.8979;C. 0.8982;D. 0.9092。( )22 (2分)純物質(zhì)的臨界點(diǎn)關(guān)系滿足: ; 23 (2分)理想功指的是: 24 (2分)有效能定義中,完全可逆的概念是指: ; 環(huán)境狀態(tài)是指: 25 (2分)損耗功的含義為: 26 (3分)理想溶液的熱力學(xué)特征是:;27 (3分)蒸氣壓縮制熱循環(huán)的四個(gè)過程為: ; ;二 (10分) 將壓力為2.03MPa,溫度為477K條件下測(cè)量的2.83的壓縮到0.142,試用PR方程計(jì)算在溫度為448.6K下,其壓力為若干?已知的物性數(shù)據(jù)如下:,。PR方程的形式為:其中:,三 (12分)將35kg,溫度為427的鑄鋼件放入135kg,溫度為21的油中冷卻,已知鑄鋼件和油的比熱容分別為:,。若無(wú)熱損失,試求:(1) 鑄鋼件的熵變;(2) 油的熵變;(3) 鑄鋼件與油的總熵變;并判斷此過程是否可逆?四 (16分)蒸氣動(dòng)力循環(huán)的流程圖如下圖所示。已知鍋爐產(chǎn)生的蒸氣壓力,溫度為,該蒸氣經(jīng)節(jié)流閥作絕熱膨脹后壓力降為5MPa,然后進(jìn)入氣輪機(jī)作可逆絕熱膨脹到排氣壓力,假設(shè)水循環(huán)泵消耗的功率可忽略,試求:(1) 在T-S圖上畫出此循環(huán)的示意圖;(2) 氣輪機(jī)的入口溫度;(3) 每kg蒸氣在氣輪機(jī)中的做功量;(4) 循環(huán)的熱效率。已知各點(diǎn)的參數(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)表如下:(1) 當(dāng),=500時(shí),=3422.2,;(2) 當(dāng)P=4MPa, =3422.2時(shí),經(jīng)節(jié)流后的過熱蒸氣參數(shù)可由下列數(shù)據(jù)表查出:溫度/焓H/熵S/4403307.16.90415003445.37.0901(3) 在3點(diǎn)的兩相區(qū),其參數(shù)可從下列表中查出壓力,Pa飽和液體飽和蒸氣H/S/H/S/0.040121.460.42262554.48.47460.060151.530.52102567.48.3304五 (20分)某二元溶液,組分活度系數(shù)與組成的表達(dá)式為:;。其中B僅僅是溫度的函數(shù)。假設(shè)在相當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi),兩組分的飽和蒸氣壓的比值為一定值。(1)確定此二元溶液不產(chǎn)生恒沸點(diǎn)的B值范圍;(2) 如產(chǎn)生恒沸點(diǎn),證明恒沸組成六 (7分)以PR狀態(tài)方程為例,畫出以狀態(tài)方程計(jì)算純物質(zhì)的飽和蒸氣壓,飽和氣液相摩爾體積計(jì)算框圖。已知Peng-Robinson方程的形式為:其中:,;參考答案一 1 ; 2; 3; 4;5 ;6 ;7 ;8 ;9;10 ;11 ;12 B;13 B;14 A;15 C;16 D;17 C;18 A;1

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