1、化工熱力學(xué)學(xué)習(xí)體會報告化工熱力學(xué)是熱力學(xué)與化學(xué)相結(jié)合的學(xué)科，它在熱力學(xué)內(nèi)容中補充化合物眾多及化學(xué)變化的特點，又增加了氣液溶液及化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)容。又是熱力學(xué)與化學(xué)工程相結(jié)合，除增加化學(xué)熱力學(xué)內(nèi)容外，又強調(diào)了組成變化的規(guī)律，要確定反應(yīng)物與產(chǎn)物的化學(xué)平衡組成規(guī)律，更要解決各種相平問題，即各相組成分布的規(guī)律?；崃W(xué)是在基本熱力學(xué)關(guān)系基礎(chǔ)上，重點討論能量關(guān)系和組成關(guān)系。能量關(guān)系要比物理化學(xué)中簡單的能量守恒大大擴展，在組成計算中包括化學(xué)平衡體系組成及相平衡組成計算及預(yù)測，對于各種不同種類相平衡，在各相組元化學(xué)位相同的基礎(chǔ)上提出了使用的關(guān)系式，并在各種不對稱體系情況下，可以適應(yīng)或做出修正。一、重要章節(jié)知識

2、點歸納第一章、緒論1、化工熱力學(xué)的目的和任務(wù)通過一定的理論方法，從容易測量的性質(zhì)推測難測量的性質(zhì)、從有限的實驗數(shù)據(jù)獲得更系統(tǒng)的物性的信息具有重要的理論和實際意義?；崃W(xué)就是運用經(jīng)典熱力學(xué)的原理，結(jié)合反映系統(tǒng)特征的模型，解決工業(yè)過程（特別是化工過程）中熱力學(xué)性質(zhì)的計算和預(yù)測、相平衡和化學(xué)平衡計算、能量的有效利用等實際問題。2、化工熱力學(xué)及其特性：所謂熱力學(xué)主要是研究熱現(xiàn)象和能量轉(zhuǎn)換的。熱力學(xué)以宏觀體系作為自己的研究對象，就其內(nèi)容而言，它涉及到熱機的效率，能源的利用，各種物理、化學(xué)乃至生命過程的能量轉(zhuǎn)換，以及這些過程在指定條件下有沒有發(fā)生的可能性。如今熱力學(xué)已廣泛的用于研究各種能量之間的關(guān)系，

3、熱力學(xué)從遠(yuǎn)古時期發(fā)展至今，可稱它為一門“完善”的科學(xué)，這主要表現(xiàn)在它具有四大特性：嚴(yán)密性完整性普遍性精簡性嚴(yán)密性表現(xiàn)在熱力學(xué)具有嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)。熱力學(xué)證明是可以行通的事情，在實際當(dāng)中才能夠行的通；熱力學(xué)證明是不可行的事情，在實際當(dāng)中無論采用什么措施，也實施不了。完整性是由于熱力學(xué)具有熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）；第二定律（嫡增原理）；第三定律（絕對嫡定律）；第零定律（熱平衡定律）這四大定律使熱力學(xué)成為一門邏輯性強而完整的科學(xué)。普遍性表現(xiàn)在熱現(xiàn)象在日常生活中是必不可缺少的。熱力學(xué)的基本定律、基本理論，不但能夠解決實際生產(chǎn)中的問題，還能夠解決日常生活中的問題，甚至用于宇宙問題的研究。精簡性表現(xiàn)在

4、熱力學(xué)能夠定性、定量地解決實際問題。特別是后者(定量)，這是目前有些課程所無法比擬的。熱力學(xué)的四大特性使得熱力學(xué)成為一門“完善”的學(xué)科，而其它學(xué)科就相形見拙了。熱力學(xué)發(fā)展至今，已成為多分支的學(xué)科，主要有工程熱力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)和化工熱力學(xué)。3、化工熱力學(xué)性質(zhì)計算的一般方法(1)基于相律分析系統(tǒng)的獨立變量和從屬變量；(2)由經(jīng)典熱力學(xué)原理得到普遍化關(guān)系式。特別是將熱力學(xué)性質(zhì)與能容易測量的p、V、T及組成性質(zhì)和理想氣體等壓熱容聯(lián)系起來；引入表達(dá)系統(tǒng)特性的模型，如狀態(tài)方程或活度系數(shù)；(4)數(shù)學(xué)求解。第二章、流體的P-V-T關(guān)系1、純物質(zhì)的P-V-T性質(zhì)流體的P-V-T數(shù)據(jù)是化工生產(chǎn)、工程設(shè)計和科學(xué)研究

5、最為基本的數(shù)據(jù)，它們是化工熱力學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。三維立體圖2-1是典型的純物質(zhì)的P-V-T關(guān)系圖。田2-12-1純佝粒的PVTPVT圖(a)(a)凝同時收縮圖2-12-1”物質(zhì)的PVTPVT圖b)0不可逆過程Sg=0可逆過程可判斷過程進行的方向Sg0節(jié)流后溫度降低，制冷。J=0溫度不變。J0節(jié)流后溫度升高，制熱2.1特點：過程等始由于壓力變化而引效應(yīng)3.1Carnot循環(huán)對外作（最大）功TLWS,CQHQLQH1THWs,c效率CWS,CQHTLTH3.2Rankine循環(huán)及其熱效率T_TPCp（2）蒸汽輪對于單位質(zhì)量的流體WS熱效率WSwsh1h2Q0q0熱效率越高，汽耗率越低，表明循環(huán)越完善（

6、1）等嫡效率值膨脹作功過程，不可逆絕熱過程的做功量與可逆絕熱過程的做功量之比WS（不可逆）SWS,RHIH2；HIH2hih2hih2（2）實際Rankine循環(huán)的熱效率:(HIH2)(H3H4)H1H4h1h2h1h4Carnot制制冷效能系數(shù)低溫下吸收的熱=QLqL凈功逆向Carnot循環(huán)的制冷效能系數(shù)QLWST2T1(i)(i)單位制冷量 q_hq_h (2)制冷劑每小時的循環(huán)量qL(3)冷凝器的放熱量：冷凝器的放熱量包括顯熱和潛熱量部分(5)制冷效能系數(shù)制冷裝置提供的單位制冷量與壓縮單位質(zhì)量制冷劑所消耗的功量之比|QL|H1H4hA|ws|H2Hih2h4.3熱泵熱泵循環(huán)的經(jīng)濟性以消耗

7、單位動量所得到的供熱量來衡量，稱物供熱系數(shù)即_|2|_即一而jIC/-36?11KI二、習(xí)題演練H24H3H2H4H3H H4H H2m(hm(h4h h2) )(4)壓縮機消耗的WSH12mwSm(h2h1)功I2S21，壓縮機消耗的功率mwSW36001.試用下列各種方法計算水蒸氣在107.9X105Pa593K下的比容，并與水蒸氣表查出的數(shù)據(jù)(V0.01687m3kg1)進行比較。(1)理想氣體定律(2)維里方程(3)普遍化RK方程解：從附錄三中查得水的臨界參數(shù)為：Tc=647.13K,pc=22.055MPq(1)理想氣體定律abT；5(238a)0.345RT8.314593一一_5

8、p107.91054.569106m3mol10.02538m3kg1誤差=。016870.02538100%50.5%(2)0.01687維里方程Tc5930.916647.13PrPc5107.91050.489使用普遍化的第二維里系數(shù):B(0)0.0830.422/Tr160.0830.422T16r0.40260.139_420.172/Tr.0.1390.172T-0.1096BPcRTcB(1)0.40260.3450.10960.4404BpRT1曳R1Pr0.4890.9160.44040.7649ZRTV0.76498.314-I5107.9105933.4951063.13

9、.1mmol0.01942mkg、口0.016870.01942誤差二100%15.1%0.01687(3)普遍化R-K方程bPr(238b)將對比溫度和對比壓力值代入并整理的:1ah151hbTr1hbPr0.04625ZTrZ聯(lián)立上述兩式迭代求解得：Z=0.7335誤差=。016870.01862100%10.4%0.01687水是極性較強的物質(zhì)2.一個體積為0.3m3的封閉儲槽內(nèi)貯乙烷，溫度為290K、壓力為25X105Pa,若將乙烷加熱到479K,試估算壓力將變?yōu)槎嗌?？解：乙烷的臨界參數(shù)和偏心因子為：Tc=305.32K,Pc=4.872MPq=0.099因此：Tr1TI/Tc290/

10、305.320.95p.1p1/p。2.5/48.720.513故使用圖2-11,應(yīng)該使用普遍化第二維里系數(shù)計算B(0)0.0830.422/Tj60.083人42*0.3750.95.B(1)0.1390.172/Tr420.139。,20.0740.95.V總0.3n5392.2molV76.510加熱后，采用RK方程進行計算5.628ZRTP0.73358.314593107.91053.3515106m3mol30.01862mkgZ1IT1B0B110.5130.3750.0990.074-0.79350.95ZRTP0.79358.3142902510576.5105m3mol其中

11、：T=479K摩爾體積仍然為 V76.5105m3mol1,首先計算:代入RK方程:RTP_05VbT.V(Vb)9.8790.56.6479765.010765.0+45.1410=4.804106Pa=4.804MPa3.測得天然氣(摩爾組成為CH84%。9%GH7%在壓力9.27MP3溫度37.8C下的平均時速為25m3h1。試用下述方法計算在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體流速。(1)理想氣體方程;(2)虛擬臨界參數(shù)；(3) Dalton定律和普遍化壓縮因子圖；(4) Amagat定律和普遍化壓縮因子圖。解：(1)按理想氣體狀態(tài)方程；標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體流速v(273K,0.1013MPa)=叱L一9.27

12、252732010m3h1T1p237.82730.1013(2)虛擬臨界參數(shù)法首先使用Kay規(guī)則求出虛擬的臨界溫度和臨界壓力，計算結(jié)果列表如下:組分摩爾/%Tc/Kpc/MPayTc/Kypc/MPa甲烷0.84190.564.599160.073.863氮氣0.09126.103.39411.350.305乙烷0.07305.324.87221.370.341a0.42748R2Tc2.5/pc=。皿8&31424.872102.5305.3260.5.-29=9.879PamKmolb0.08664RTc/p0=0.086648.314305.324.872106=4.51410

13、5m3mol18.314479765.010645.14106Tr37.8273192.791.61,pr9.274.5102.055合計1.00192.794.510虛擬臨界溫度為192.79K,壓力為4.510MPa,混合物的平均壓縮因子可由下列對比溫度和對比壓力求出：查兩參數(shù)普遍化壓縮因子圖得:Z市0.89將壓縮因子代入方程 pVZRT 得:v2551n-41.00810molh100.8kmolhV2.48110在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，壓縮因子Z=1,因此體積流率可以得到:(2) Dalton定律和普遍化壓縮因子查普遍化壓縮因子圖時，各物質(zhì)的壓力使用分壓組分TrT1cpipyipiprPCZyi

14、Z甲烷1.637.7871.6930.900.756氮氣2.460.8340.2460.980.0882乙烷1.0280.6490.1330.960.0672合計0.9114將壓縮因子代入方程 pVZRT 得:419.83910molh98.39kmolh在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，壓縮因子Z=1,因此體積流率可以得到:RT38.3142733,1vnVn98.391062204.5mhp0.101310(3) Amagat定律和普遍化壓縮因子先查得各物質(zhì)的壓縮因子，再使用分體積定律進行計算組分TTrr1cpprPCZyiZZRTVP0.898.31437.82739.27106432.48110mmol、

15、，RTvnVn100.810P8.3142730.1013106一312258.5mhZRTP0.91148.31437.82739.27106432.54110mmol25n-4V2.541104甲烷1.632.0160.880.739氮氣2.462.7310.990.08914,試用普遍化方法計算二氧化碳在473.2K、30MPaF的始與嫡。已知在相同條件下，二氧化碳處于理想狀態(tài)的始值為8377Jmol1,嫡為25.86Jmol-1K-1。解：需要計算該條件下二氧化碳的剩余始和嫡已知二氧化碳的臨界參數(shù)為：TC=304.19K,pC=7.382MPq=0.228,-30“1.556,pr4.

16、0647.382(387)(388)乙烷合計1.0281.9030.320.02240.8507yiVi9.2710643.12.37110mmol25n-4V2.371104119.83910molh105.44kmolh在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，壓縮因子Z=1,因此體積流率可以得到:RT3vnVn105,4410P8.3142730.1013106312362.5mh473.2304.19根據(jù)圖211,應(yīng)該使用普遍化的燎差圖和嫡差圖進行計算,查圖(34)、(36)、(38)、(310),分別得到:RTCR1,HR1.75,0.1R0SR0.85,R1SR0.24HRRTcRTcRTc1.750.228

17、0.11.7731.773RT1.7738.314304.19c4483.5Jmol1ZiRT0.85078.31437.8273SRR0SRR1SR0.850.2280.240.905SR0.905_110.9058.3147.522JmolKHRig故,HHigHR4483.583773893.5Jmol1Sig故，SSigSR7.52225.8618.34Jmol1K5.空氣在膨脹機中進行絕熱可逆膨脹。始態(tài)溫度Ti為230K、壓力pi為101.3X105Pa。(1)若要求在膨脹終了時不出現(xiàn)液滴，試問終壓不得低于多少？(2)若終壓為1.013X105Pa,空氣中液相含量為多少？終溫為多少？

18、膨脹機對外做功多少？(3)若自始態(tài)通過節(jié)流閥膨脹至1.013X105Pa,終溫為多少？解：(1)查空氣的TS圖，其中初態(tài)為T=230K,仍=101.3X105Pa,查得H196kcalkg1其中絕熱可逆過程是一個等嫡過程沿著等嫡線從初態(tài)到末態(tài)為飽和液體(即交于飽和液相線時)，此時壓力可查得：p2=8atm(1)若沿著等嫡線到壓力為1atm時， 則到了氣液共存區(qū)， 查得此時T2=84K且此時 H262kcalkg1,飽和狀態(tài)的始值分別為：Hl22kcalkg1,Hg69kcalkg1HxHv(1x)Hl62x691x22x0.851即液相含量為1-0.851=0.149由熱力學(xué)第一定律，止匕時

19、HWsH2H1629634kcalkg1膨脹機對外做功34kcalkg1(2)若過程是通過節(jié)流閥膨脹，即是一個等始過程從初態(tài)等始膨脹至壓力為1.013X105Pa,終溫為：192K三、學(xué)習(xí)心得通過對化工熱力學(xué)這門課程的學(xué)習(xí)，深刻認(rèn)識到化工熱力學(xué)是在經(jīng)典熱力學(xué)基本原理和理想系統(tǒng)(如理想氣體和理想溶液等)的模型基礎(chǔ)上，將重點轉(zhuǎn)移到更接近實際的系統(tǒng)上，為的是解決工廠中的能量利用及平衡問題。而為了使熱力學(xué)的模型和結(jié)果既保持正確性和嚴(yán)格性，又便于應(yīng)用，熱力學(xué)采用了以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為基礎(chǔ)加上模型校正的方法來處理實際系統(tǒng)。為了利用有限的實驗數(shù)據(jù)獲得整個系統(tǒng)、 其他相似體系以及復(fù)雜體系的熱力學(xué)數(shù)據(jù)， 熱力學(xué)又采用了由易到難、由簡到繁的思路：從局部試驗數(shù)據(jù)加半經(jīng)驗?zāi)Ｐ屯扑阆到y(tǒng)完整的信息，從常溫、常壓的物性數(shù)據(jù)推算苛刻條件下的性質(zhì)，從純物質(zhì)信息利用混合規(guī)則求取混合物信息等。想要學(xué)好化工熱力學(xué)這門課程，應(yīng)重視概念，強化理解。熱力學(xué)中的基本概念很多，如廣度性質(zhì)、強度性質(zhì)、孤立體系、封閉體系、敞開體系、