《化工热力学》期末考试试卷双语ans.doc

北京化工大学2014——2015学年第一学期 《化工热力学（双语）》期末考试试卷 课程代码 C H E 3 3 5 0 0 T 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 分数： 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 一、（分）题（）必然减少。 ［○］理想溶液中组分的逸度正比于其摩尔分数。 ［×］若某二元混合物形成共沸，则各组分的无限稀释活度系数必大于1。 ［○］饱和液体经过可逆绝热膨胀达到更低压力，部分液体必然会汽化。 ［×］二元VLE体系的泡点曲线对应着饱和蒸汽混合物的状态。 二、（分）简答题（，写在以下空白处）Φ=f/P=P*/P{e[H-H*-T(S-S*)]/RT]} 简述何为偏摩尔性质，其与混合性质有何关系？ [解] 偏摩尔性质定义为： 混合性质定义为纯组分形成混合体系后性质的变化： 根据偏摩尔性质的加和性得到二者关系为： 简述如何用三次型状态方程计算混合气体在一定温度T，压力P和组成y下的摩尔体积（无须描述数值求解过程）。 [解] 一般混合流体都是将其视为虚拟的纯流体M，再利用纯流体的状态方程计算，而该虚拟纯流体的参数需根据混合规则得到，对于三次型方程： ，其参数为a和b，虚拟纯流体的参数： ，，， 式中纯流体参数aii和bi可通过临界性质得到： ， 得到上述参数aM和bM后即可通过数值求解得到给定T、P下的摩尔体积V。 若纯组分A与B混合形成二元体系时放热，试问温度升高时其组分活度系数增大还是减小（以纯液态为标准态）？请说明理由。 [解] 活度系数与温度的关系为： ，由题意可知过量焓，因此活度系数随温度升高而增大。 三、（分）分析题 (B和C(D为可逆绝热过程，B(C和D(A为等压过程，试： 在T-S图上绘制该过程。 将燃烧室处理为与一温度为TH的高温热源接触的换热器，写出虚线所示控制体积内的平衡方程（环境温度为T0）。 如何计算图中三个设备各自的损失？ 若透平机的等熵膨胀系数ηE1，其损失有何变化？ [解] (1) (2) mAεA-mDεD+(1-T0/TH)QH+wsc-wst+Σ(mIint)=0 (3) 图示压缩和膨胀过程均为可逆过程，因此没有损失。燃烧室的损失可以通过平衡方程求出: mAεB-mCεC+m燃料ε燃料+(mIint)=0 ｀ (4) 由膨胀机的熵平衡方程： mCSC-mDSD+mSgen=0 若膨胀效率小于1，必有SDSC，因此损失会增加。 四、（分）3022.9kJ/kg). Show how to improve it. (Estimate the heat of vaporization using equations given in the appendix. Use generalized Virial equation to calculate. For water: Pc = 22.06 MPa, Tc = 647.1 K, ω = 0.345) [解] 根据题意，设计如下热力学路径计算该焓值： (T0,p0sat)liq((T0,p0sat)vap((T0,p0sat)IG((T,p)IG((T,p)vap I II III IV 其中下标0表示三相点，sat表示饱和，IG表示理想气体。第II步对焓值贡献非常小，可忽略。 第I步需估算三相点处的饱和蒸发焓： 第III步是理想气体： 第IV步需计算剩余焓： 五、（分） 其中是组分1的摩尔分率，的单位为atm，试确定在上述温度和压力下： 纯组分1的逸度和逸度系数。 纯组分1的亨利系数K1。 活度系数γ1与x1的关系式（以液态纯组分为标准态）。 由该温度压力下的关系式求出（提示：用Gibbs-Duhem方程） [解] (1) 显然 1 1 T S A B D C