《化工熱力學(xué)模擬試題及參考答案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《化工熱力學(xué)模擬試題及參考答案.doc（39頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、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，僅一個自由度。 ( )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
2、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，整個系統(tǒng)散熱速度為，假設(shè)井水為2，那么水進(jìn)入水槽時，溫度上升還是下降？其值若干？假設(shè)動能變化可忽略，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Rankine循環(huán)蒸氣動力裝置的鍋爐，供給，
3、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)級間冷卻到27，設(shè)壓縮實(shí)際功率，求級間冷卻器應(yīng)移走的熱
4、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。已知甲烷的焓和熵數(shù)據(jù)如下：/H/S/127227.81.68906827211.81.1273六（17分）純液體A與B在90時蒸氣壓力為，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
5、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，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：，該式兩邊取對數(shù)得：，即，解得，該混合物存在恒沸點(diǎn)。所以：，化工
6、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)，同時移走185kJ熱量，問內(nèi)能變
7、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/
8、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)27
9、78.16.58654003263.97.46514403349.37.58835003478.57.7622參考答案一、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
10、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
11、，即透平理論上可輸出的功率為8.82kW?；崃W(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)定流動過程的能量積累為零，熵的積累為零。 （ ）7 對于理想溶液，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
12、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，（M是摩爾容量性質(zhì)）。（ ）16 對于混合系統(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 對于正偏差系統(tǒng)，液
13、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，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，液相組成為 =0.35時的平衡壓力與氣相組成；（3）溶液中總組成為，當(dāng)P為
14、85kPa下55時的液相分率以及氣液相組成。四（10分） 說明蒸氣動力循環(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；2 對；3 錯；4 錯；5 對；6 對；7 對；8 錯；9 錯；10 對；11錯；12 對；13 錯；14 錯；15 錯；16 對；17 對；18 對；19 對；20 錯二、，則：三、當(dāng)T=328K時。(1) 當(dāng)時，；當(dāng)時，；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
15、.674.180.7800.779.740.8460.885.290.9040.990.850.9551.096.411.0(2) 當(dāng)時，(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)?，F(xiàn)代化的大型化工廠，蒸氣動力循環(huán)為全廠供給動力、供熱及供應(yīng)工藝用蒸氣。分析動力循環(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)是最簡單的蒸氣動力循環(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
16、氣在氣輪機(jī)中的可逆絕熱膨脹過程，對外所做軸功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, 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。同時乏氣的干度
17、增加，使透平機(jī)的相對內(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，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，因而會引起透乎機(jī)相對內(nèi)部效率的降低還會使透平中最后幾級的葉片受到磨蝕，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?；崃W(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
18、 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、Fal
19、se （ ）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)系式對任何系統(tǒng)、任何過程都適用。 A、True
20、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 對于理想溶液： ， = ，
21、， ， 。20 寫出下列偏摩爾量的關(guān)系式： ；= ；_。21 Rankine循環(huán)的四個過程是 ；_；_； 。二 （12分） 有一個總體積為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)水量為無限大，請?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
22、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，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)測定給定下列結(jié)果： 另外，已知318.15K時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
23、的符號；（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：用空氣來冷卻時：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，
24、則：當(dāng)P=5MPa，時，六、(1) ；(2) (3) ，)15 對于任何實(shí)際過程，總有效能必 ，總無效能必_。(A. 減少； B. 增加； C. 守恒)16 對于指定的環(huán)境狀態(tài)(，)，流體經(jīng)歷一個實(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
25、縮機(jī)對某種氣體進(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時形成恒沸，其恒沸組成為。設(shè)該二元系可采
26、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及時的泡點(diǎn)壓力P及與之平衡氣相組成。已知64.3時，。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；2 對；3 對；4 對；5 對
27、；6 錯；7 錯；8 對；9 錯；10 對；11 對；12 錯；13 對；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、取整個熱交換器為研究對象，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，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
28、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。( )
29、17 某封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一不可逆過程。系統(tǒng)對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.??；C.相等；D.可大可小( )20 合理地評價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
30、，P下，則此時混合物的逸度系數(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)的四個過程為： ； ；二 (10分) 將壓力為2.03MPa，溫度為477K條件下測量的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
31、)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，=34
32、22.2，；(2) 當(dāng)P=4MPa， =3422.2時，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
化工熱力學(xué)模擬試題及參考答案.doc
