中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（首页）A答案
2016学年 秋季学期 试题名称 ：化工热力学 授课教师 安维中 ? 判断题（每题1分,共20分） （1）（√） （11）（×） （2）（×） （12）（√） （3）（×） （13）（×） （4）（×） （14）（×） （5）（×） （15）（√） （6）（×） （16）（×） （7）（√） （17）（×） （8）（×） （18）（×） （9）（√） （19）（×） （10）（×） （20）（×） 二、 简答题(共 5 题，每题 6分，共 30 分) 1.简述常见的气体状态方程（名称，特点，应用领域等） 要点：理想气体方程，VDW方程，RK方程、SRK方程、PR方程等； SRK和PR方程能用于汽液两项计算。 2.简述化工过程中“有效能损失的原因”和“合理用能的基本原则”。 要点：有效能损失分两部分： 一部分是内部损失，是由体系内部各种不可逆因素造成的有效能损失。比如有温差的传热过程、有压差的流动过程、有活度差的传质过程以及有化学势差的化学反应过程等都会导致有效能损失。 另一部分是外部损失，是体系向环境排出的能量中所包含的有效能损失。例如化工生产中的废水、废气、废渣等直接排入环境，它们所具有的有效能事实上并没有加以利用而全部散失到环境中去了。 3.结合数学定义式，简述热力学中的“剩余性质”、“混合性质”和“超额性质”的概念。 ? 要点： 剩余性质：研究态与同温、同压下理想气体状态的热力学性质的差值。引入剩余性质 1
的目的是避开真实气体热容的计算。
混合性质：研究态与同温、同压下由纯物质混合形成一摩尔混合物过程中的热力学性质的变化。引入混合性质的目的在于：（1）偏摩尔性质数据来源较少；（2）混合性质易测量；（3）混合性质与超额性质关联。
超额性质：在相同的温度、压力和组成条件下，真实溶液与理想溶液的热力学性质之差。引入超额性质的目的可以将活度系数与超额性质联系起来，进而可建立活度系数与组成之间的关系！
4.简述常见的液相活度系数模型（名称、特点和应用等）。 要点：
1、正规溶液模型（Margules， van laar）
2、无热溶液模型（Wilson， NRTL，UNIQUIC） 3、基团溶液模型（UNIFAC)
? 实践证明，Wilson方程和UNIQUAC方程适用于绝大多数场合，其中Wilson方程用于
汽液平衡计算的精度一般较好，但不能用于液-液系统计算，UNIQUAC方程更适用于分子大小差别较大的物系，NRTL方程对于含水物系的计算精度更好些。
? 在缺乏相平衡实测数据时，对于混合液中含量少、对分离不起重要作用的组分，可以
用UNIFAC或ASOG模型进行估算。
5.简述汽液平衡计算的“状态方程法”和“活度系数法”（可结合数学公式说明）。 要点：状态方程法：活度系数法：
三、（10分)
a) 流体流经换热器、反应器、管道等设备:Ws = 0； ?H=Q
b) 流体流经泵、压缩机、透平等设备 :?H=Q+Ws;若设备与环境绝热，或传热量与所做功的
数值相比可忽略不计，则进一步简化为?H=Ws
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c) 流体流经喷射器喷嘴、喷管及扩压管等设备?H=-1/2?u d) 流体经过节流膨胀，绝热反应，绝热混和等过程?H=0
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e) 伯努利(Bernoulli)方程 四、（20分）
从单组分物质Gibbs自由能函数的定义（微分）式、逸度、逸度系数的定义式出发，推导出纯流体的逸度系数和p-V-T 的关联方程（包括微分形式和积分形式）。 要点：
五、（20分）
相平衡釜中测定二元汽液平衡体系（用组分A和组分B组成）的平衡温度为80℃，液相xA=0.2。汽相可看作理想气体，液相活度系数与组成的关联式为：lnγA=0.5xB, lnγB=0.5xA；
计算：（1）汽液平衡体系的平衡压力（泡点压力）； 答案：0.98*10Pa
（2）汽相中A和B组分的分压和摩尔分率；
答案：PA=0.323*10Pa， PB=0.657*10Pa； YA=0.33，YB=0.67
（3）液相中A和B组分的活度、逸度及液相混合物的G。 答案：G=234.89J/mol
A的活度=0.276，B的活度=0.816
A的逸度=0.323*10Pa，B的逸度=0.657*10Pa。
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