还剩12页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
化工拉力学第二章作业解挈
2.1试用下述三种方法计算673K
4.053MPa下甲烷气体的摩尔体积,
(1)用理想气体方程;
(2)用R・K方程;
(3)用普遍化关系式解口)用理想气体方程(2・4)
8.314x673*.।=
1.381X10-3m3•mol
14.053xl06
(2)用R・K方程(2・6)从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为Tc=
190.6KPc=
4.600Mpaw=
0.008将TcPc值代入式2-7a式2-7b将有关的值代入式(2・6)
3.22467305VV+
2.987xIO-5迭代解得V=
1.390XlO3m3•mol1(注用式2-22和式2-25迭代得Z然后用PV=ZRT求V也可)
(3)用普遍化关系式因为该状态点落在图2・9曲线上方,故采用普遍化第二维里系数法由式(2・44a〕、式(2-44b)求出Bo和BiBo=
0.083-
0.422/Tr16=
0.083-
0.422/(
3.53)L6=
0.0269Bi=
0.139-
0.172/Tr42=
0.139-
0.172/(
3.53)42=
0.138代入式(2・43)由式(2-42)得V=
1.390X103m3•mol
12.2试分别用⑴VanderWaals⑵R-K
(3)S・R・K方程计算
273.15K时将CO2压缩到比体积为
550.1cm3•mo「所需要的压力实验值为
3.090MPa解从附录二查得CO2得临界参数和偏心因子为Tc=
304.2KPc=
7.376MPa0=
0.225⑴VanderWaals方程一占27/2T227x
8.3142x
304.22=式中a=-==
3.658X103MPa•cm6•mol-264Pc7RT
8.314x
304.2b=——-==
42.86cm3•mol18p「8x
7.376则得尸_
8.314x
273.15_
3.658x15-
550.1-
42.
86550.12其中yiy2为组分
1、2的摩尔分数,求九九的表达式,并求等摩尔混合物的组分
1、2逸度各为多少解n\np=^^n+n29则nln°2=°n=y;]+2%又Q=^~i=l2则一L加2」叱“yp当P=
5.0MPa且yi=y2=
0.5时,/2=
0.5x5x/Hxi+〃o-5=4l22MPa
6.4某二元液体混合物在293K和
0.10133MPa下的熔可用下式表示H=100xi+150x2+xiX210xi+5x2J/mol;确定在该温度和压力下a用X2表示的耳和瓦;b纯组分的Hi和H2;c无限稀释溶液的偏摩尔熔的H和o解参考课件
6.lp30aH=100+60X2-15X22+5X23=100+15X22-10X23误差%==:——X100%=-
5.76%
3.090R・K方程
0.42748火21Z
50.42748x
8.3142x
304.225a==pc
7.376=
6.466X106MPa•cm6•K05•mol2S・R・K方程
27315、得a7=《1+
0.82521——》\=
1.088I
304.2b=双g=“867X
8.314X
304.2=29Jlcm
3.皿卡
7.376将有关的值代入S・R・K程,得-=
3.099Mpa1-
29.
71550.
1550.1+
29.
71、口必“
3.090-
3.099”“误差%=X100%=-
0.291%
3.090对比
(1)、
(2)与
(3)结果,说明Vanderwaals方程计算误差较大,S・R・K方程的计算精度较R・K方程高
2.3试用以下各种方法计算水蒸气在
10.3MPa和643K下的摩尔体积,并与水蒸气表查出的数据(V=
0.0232m3•kg1)进展对比水的临界常数及偏心因子为Tc=
647.3KPc=
22.05MPa3=
0.344(a)理想气体方程;(b)R・K方程;(c)普遍化关系式解(a)理想气体方程V=RT/P=
8.314X103X643/
10.3=
0.519m3•kmol^O.0288m3•kg
1、口乂“
0.0232-
0.0288“误差%=xlOO%=-
24.1%
0.0232(b)R・K方程为便于迭代,采用以下形式的R・K方程1-hbRTsA式中B
0.4274872Tc2-
50.42748x
8.314x10-
32647.325a==--=
14.29MPa•m6•K05kmol-
222.
0570.08664RT
0.08664x
8.314xl0-3x64731b===
0.02115m3•kmorPc
22.
0514.29==4984bRT
50.02115x
8.314xW3x
643150.02115RT
8.314xW3x643=
3.956X103MPa1将上述有关值分别代入式A和B得:Z=———
4.984\-hC
3.956xW3x
10.
30.04075n==D利用式C和式D迭代求解得:Z=
0.8154mT7ZRT
0.8154x
8.314xW3x643因此V==
10.3=
0.4232m3•kmol^O.02351m3•kg、口卫“
0.0232-
0.
02351.“误差%=x100%=-
1.34%
0.0232c普遍化关系式由于比照温度和比照压力所代表的点位于图2-9的曲线上方故用普遍化第二维里系数关系式计算由式2・43将有关数据代入式
2.42得皿ZRT
0.832x
8.314x10-3x643贝!IV==
10.3-
0.432m3•kmol4=
0.024m3•kg1误差%=
0.0232-
0.024innn/“xlOO%=-
3.45%
0.
02322.4试分别用下述方法计算CO2⑴和丙烷2以
3.
56.5的摩尔比混合的混合物在400K和
13.78MPa下的摩尔体积Redlich・Kwong方程,采用Prausnitz建议的混合规则令蚓=
0.1;Pitzer的普遍化压缩因子关系式解1Redlich-Kwong方程由附录二查得CO2和丙烷的临界参数值,把这些值代入式2・53一式2-57以及“=竺啊旦Pi和q=
0.4278H2q
2.5一Pci得出如下结果:混合物常数由式2・58和2・59求出bm=yibi+y2b2=
0.35X
0.0297+
0.65X
0.0628=
0.0512m3•kmol1am=y/au+2yly2a12+y22a22=0352x
6.470+2X
0.35X
0.65X
9.519+
0.652X
18.315=
12.862MPa•m6•K05kmor2先用R-K方程的另一形式来计算Z值_1ah\Z=-A\-hbRTx\\+h式中巫VZRTBa
12.862bRTx5-
0.0512x
8.314x10-3x40015=
3.777bp_
0.0512x
13.78而一
8.314x10-3x400=
0.2122将」7T和d的值分别代入式(A)和(B)得:bRTi5RTZ=L-
3.777£
70.2122h=Z联立式C和式D迭代求解得:Z=
0.5688h=
0.3731CD因此
0.5688x
8.314x10-3x40013778=
0.137m3•kmol1
(3)Pitzer的普遍化压缩因子关系式求出混合物的虚拟临界常数Tcm=yiTcii+y2Tc22=
0.35X
304.2+
0.65X
369.8=
346.8KPcm=yiPcii+y2Pc22=
0.35X
7.376+
0.65X
4.246=
5.342Mpa
400346.8=
1.
1513.78Prm==
2.
585.342在此比照条件下,从图2・7和图2・8查得Zo和Zi值:Zo=
0.480Zi=
0.0253==yii+y22=
0.35X
0.225+
0.65X
0.152=
0.173结合式
(1)与
(2)得对同一理想气体,Cp值只与温度有关,不随压力而变化,所以一样温度时T/Cp为一常量,在T-S图上任何二等压线其斜率一样
(2)Maxwell能量方程导数式:也、至1又因为dU=CvdT
(4)所以对同一理想气体,Cv只是温度的函数,即在一样温度下Cv值相等,T/Cv为一常量,在一样温度时有一样斜率
3.2试用普遍化方法计算丙烷气体在378K、
0.507MPa下的剩余焰与端解由附录二查得丙烷Tc=
369.8KPc=
4.246MPao=
0.152贝!I Tr=378/
369.8=
1.022Pr=
0.507/
4.246=
0.119此状态位于图2・1曲线上方,故采用普遍化第二维里系数法计算丙烷的剩余熔与燧由式[3-61)由式[3-62)
3.3633K、
9.8X104Pa下水的焰为57497J•mol1运用R-K方程求算633K、
9.8MPa下水的焰值(文献值为53359J・moH;因水为极性物质,R・K方程中参数取a=丝迪竺工二,Pcb_
0.08143/T.Pc解从附录二查得Tc=647・3KPc=
22.05MPa贝ij Tr=633/
647.3=
0.978Pr=
9.8/
22.05=
0.
440.43808/2T
250.
438088.
3142647.325一/1〜、皿612a=-=--=
1.464x10MPa•cm6•K05•mol2Pci
0.081437T
0.
081438.
314647.30craflb=-=--=
19.87cm3•mol1pc
22.05将ab值代入方程式[2-6得no
8.314x
6331.464xl0798=-・V-
19.87633°5VV+
19.87解得V=
431.2cm3•mol1按式(2-22)和[2-25)要求,先求出h和A/B-
5.565[“I]=
0.80311+
0.0461J由式由-56)得“—
0.5731x
8.314x633=—3016J•mol1=-3016=57497—3016=54481J•mol1文献值为53359J-moF1误差%=53359—54481乂100%=—
2.11%53359以上结果说明以焰差值计算误差还是相当大的,说明这只能作为工程估算
3.4温度为232c的饱和蒸气和水的混合物处于平衡,如果混合相的比容是
0.04166m3•kg-1试用蒸气表中的数据计算
(1)混合相中蒸气的含量;
(2)混合相的焰;
(3)混合相的燧解查饱和水及饱和蒸气表,当t=232C时
(1)设1kg湿蒸气中蒸气的含量为xkg则即混合物中含有蒸气
59.68%液体
40.32%⑵混合相的熔=
2075.9kJ•kg1⑶混合相的烯=
4.7592kJ•kg1•K/牝工热力学第四*作业答案4」假设有Imol的理想气体在温度为350K经一台压缩机可逆等温压缩,假设压缩比为4时则可逆轴功是多少解=-RT\n=-
8.314x350In4=-4Q
33.9KJ/Kmol
4.2试计算在813K、
4.052MPa下Ikmol氮气在非流动过程中变至373K、
1.013MPa时可能做的理想功大气的To=293K、p()=
0.1013MPaoN2的等压热容(Cp)N2=
27.89+
4.271X10-3TkJ-kmor1-KL假设氮气是稳定流动,理想功又为多少课本P115例5-6解氮气在非流动过程中的理想功,按式5-39代入条件进展计算叱”=AU—gS+p^NV5-39△值不知道,但△=△”一△2/所以^/=AH-7^A5-APV+p0AV设氮气在813K、
4.052MPa及373K、
1.013MPa状态下可用理想气体状态方程,则Wid=-13386-[-
3658.16-293-
12.083+
141.13=-
6046.39kJ•kmol-氮气在稳定流动过程中的理想功,按式5-41]有关数据进展计算叱“—AS=—13386—293—12・083=—9845・7kJ-kmol-
14.3水与高温燃气进展热交换转变成260C的恒温蒸气,在此过程中,燃气温度由1375c降到315C环境温度为27℃试确定1kg气体由于热交换过程,其有效能的降低值,设气体的比热容为IkJ/kgKo解假设忽略在进展热交换过程中燃气动能和位能的变化,则有效能的降低可表示为△B=H2-H1-ToS2-S1其中To=27+
273.15=3OO.15KH2-Hi=CpT2-T1=1X315-1375=-
1060.00kJ/kg因此该过程有效能的降低为△B=-
1060.00-
300.15〔一
1.030=-
750.72〔kJ/kg
4.41kg甲烷由
98.06KPa300K压缩后冷却到
6.667KPa300K假设压缩过程耗功
1021.6KJ试求1冷却器中需要移去的热量;2压缩与冷却的损失功;3压缩与冷却过程的理想功;4压缩与冷却过程的热力学效率环境温度为To=300K
98.06KPa300K时:Hi=
953.74KJkg1Si=
7.0715kJ-kg4-K^
6.667KPa300K时:玲=
886.76KJkg\Sz=
4.7198kJkg】•K1解以1kg为基准,1由稳定流动过程的能量方程可得=
886.76-
953.74-
1021.6=-
1088.6kJ2损失功3理想功4热力学效率化工热力学第五章作业解答
5.1在25℃时,某气体的P-V-T可表达为PV=RT+
6.4X104p在25℃30Mpa时将该气体进展节流膨胀,膨胀后气体的温度上升还是下降解判断节流膨胀的温度变化,依据Joule-Thomson效应系数Uj由热力学根本关系式可得到将P-V-T关系式代入上式,PV=/T+
6.4x104P-V=^+
6.4x10\其中生0=内parp可见,节流膨胀后,温度比开场为高5・2某蒸汽压缩制冷装置,采用氨作制冷剂,制冷能力为105kJ/h蒸发温度为一15C冷凝温度为30℃设压缩机作可逆绝热压缩,试求:1〕压缩单位制冷剂所消耗的功2该制冷装置所提供的单位制冷量3制冷剂每小时的循环量⑷循环的制冷系数解P1496-8由附图查出各状态点的值a状态点1蒸发温度为-15℃时,制冷剂为饱和蒸汽的焰值、端值=1664kJ/kg状态点2由氨的热力学图中找到温度为30℃时相应的饱和压力为
1.17MPa在氨的p—”图上,找到1点位置,沿恒蜡线与P2=L17MPa的定压线的交点,图上读出区=1880kJ/kg状态点4温度为30℃时的饱和液体的烯值为%=
560.53kJ/kg状态点5星=%=
560.53kJ/kg进展计算[1压缩单位制冷剂所消耗的功=“2-”1=1880-1664=216kJ/kg⑵所提供的单位制冷量为/=区-“4=1664-
560.53=
1093.47kJ/kg3制冷剂的循环量为G=—2—=-=
90.62kJ/h-H41664-
560.53⑷制冷系数4=也=也”=
5.10°唯
2165.3在某核动力循环装置,锅炉温度为320℃的核反响堆吸入热量Qi产生压力为7MPa、温度为360c的过热蒸汽点1过热蒸汽经汽轮机膨胀作功后于
0.008MPa压力下排出点2乏气在冷凝器中向环境温度to=2O℃进展定压放热变为饱和水点3然后经泵返回锅炉点4完成循环汽轮机的额定功率为105kW汽轮机作不可逆的绝热膨胀,其等端效率为
0.8水泵作等烯压缩试求1蒸汽的质量流量;⑵乏气的湿度;[3)循环的热效率解P137例6-
25.3ns=
0.75变为
0.80化工拉力学第大章作业解答
6.1p=2MPa,T=298K时二元系中组分1的逸度表达式为,=5%-8x;+4x;(MPa)式中xi是组分1的摩尔分率£单位为MPa试求在上述温度和压力下,
(1)纯组分1的逸度与逸魔系数;
(2)纯组分1的亨利系数k;
(3)活度系数yi与xi的关系式(组分1的标准状态是以Lewis-Randall定则为基准)解f}=5%—8片+4x;1在给定温度和压力下,当X1=1时,/X于15%—8%~+4匹=lim—=lim—!!L=IMP;司-I%Ll%.5%-8x;+4x;k、=lim—=hm—!!=5Mpi为百-O%3=5-8%+4x;
6.2某二元混合物,其逸度表达式为加kA+Bxi+CxR式中A、B、C为T、P的函数,试确定GE/RT、Inyi、111丫2的相应关系式(两组分均以L・R定则为标准态)〃lnf=nA+Bn+C—解因〃,所以InX]x2=A-Cx^JnlZuX1expA+B+C2xj-x以二expA-C=lim—=expA+B+C;X]-1X]Cx2;In72=In--=—Cx^hx
26.3在200c和
5.0MPa下,二元气体混合物逸度系数可以用下式表示ln°=y.%«+%),••1JTcij/KPcij/MPaVcij/m3•kmol1Zcij3ijbi/m3•kmol-1aij/MPa•m6•K0-5kmol
211304.
27.
3760.
09400.
2740.
2250.
02976.
47022369.
84.
2460.
20300.
2810.
1520.
062818.
31512301.
94.
9180.
14160.
2780.
1859.519232℃Vm3•kg1HkJ•kg1S/kJ-kg1•Ki饱和水
(1)
0.
001213999.
392.6283饱和蒸气(g)
0.
068992803.
26.1989。