化工热力学考试题目5

化工热力学考试题目5一、选择题1、水处于饱和蒸气状态，其自由度为，如要查询水的饱和蒸气热力学性质表，则需要个独立状态参数的已知条件。A、0B、1C、2D.32、经历一个不可逆循环过程，体系工质的熵。A、增大B、减小C、不变D、可能增大，也可能减小3、体系中物质i的偏摩尔体积iV的定义式为：。A、ijnvTiiinVV,,][B、ijnvTiinVV,,][总C、ijnpTiiinVV,,][D、ijnpTiinVV,,][总4、朗肯循环中为提高汽轮机出口乏气的干度，可以。A、提高初压B、提高初温C、降低排汽压力D、采用回热5、流体（T1、P1）经节流膨胀后，流体的温度必。A、不变B、下降C、增加D、前三者都可能。6、范德华方程与R－K方程均是常见的立方型方程，对于摩尔体积V存在三个实根或者一个实根，当存在三个实根时，最大的V值是。A、饱和液体体积B、饱和蒸汽体积C、无物理意义D、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积7、可以通过测量直接得到数值的状态参数是。A、焓B、内能C、温度D、熵8、有一机械能大小为1000KJ，另有一恒温热源其热量大小为1000KJ，则恒温热源的热火用机械能的火用。A、大于B、小于C、等于D、不能确定9、冬天要给-10℃房间供热取暖，消耗500Ｗ的功率给房间供热，采用可逆热泵循环、电热器两种供热方式，哪种供热方式的供热量多？A．前者B.两者相等C.后者D.没法比较。10、高压氮气从同一始态出发，分别经历两个不同的膨胀过程达相同的终态。其中已知一个可逆过程的工质熵变为20KJ/（kg.K），另一个不可逆过程的工质熵变KJ/（kg.K）。A、大于20B、小于20C、等于20D、不能确定。11、某真实气体符合状态方程，a、b为的常数，)(5.0bTabRTP则当该气体进行绝热膨胀时，膨胀后气体的温度。A、升高B、降低C、不变D、不能确定12、对于流体混合物，下面式子错误的是。A、ixiMMi0limB、iiiVPUHC、理想溶液的iiVViiUUD、理想溶液的iiSSiiGG二、填空题1、填表：偏摩尔性质(Mi)溶液性质(M)lnlni2、计算逸度系数的公式PiidPPRTVRT0)(1ln仅适用于气体组份，而不能用于液相或固相组份。则该论述是（作出是非判断）3、某气体温度为150℃，其临界温度为126.20K，给气体加的压力P足够大，则气体被液化。（作出“能/不能”的判断）4、理想气体有f=P，而理想溶液有iiˆ。（作出是非判断）5、在热力循环中，如果工质不向冷源放热，则该循环的热效率是可以达到100%。则该论述是（作出是非判断）6、常温常压下，将10cm3液体水与20cm3液体甲醇混合后，其总体积=30cm3。则该论述是（作出是非判断）7、氮气在封闭的气缸内经历不可逆过程，内能减少20kJ，对外作功10kJ，则此过程中工质与外界交换热量Q=kJ。8、汽液相平衡的计算方法有和两种方法，前者适用于低中压体系，后者适用于高压体系。9、给冷流体T2加热至预定的工艺温度，采用换热器进行间接传热，当热流体温度T1减小，即传热温差（T1-T2）减小，则流体有效能的损失。（作出“减小/增大/不变/与传热温差无关”的判断）10、封闭体系中的1mol理想气体，由p1=10bar、v1=0.4m3可逆定温膨胀到v2=0.8m3，则S=KJ/（mol..K）。11、当过程不可逆时,孤立系统的△S总0,工质的△S产生0。12、在门窗紧闭房间有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱大门就有一股凉气扑面，使人感到凉爽。通过敞开冰箱大门,则房间的温度将会。（填入“不变”或“下降”或“升高”）三、分析说明题在热功转化的实际热机循环中，将5Mpa、40℃水在锅炉中定压加热到400℃的过热蒸汽。（1）计算其过程的焓变。工程中常采用水的热力学图或表来查询过程始态和终态的焓值进行计算。现技术员小张使用不同来源的水蒸汽表或图（均是正式的权威出版物，数据可靠）查到同一状态点的焓值h值竟相差较大，为什么？工程中使用热力学性质图、表来求解热力学过程的焓变、熵变时要注意什么问题。（2）请自行给出已知条件，计算工质在锅炉所吸收的热量Q。（答题时只需给出解题的步骤和方法，不必给出具体结果）四、应用及计算题1、已知50Kg的丙烷气体，需要在137℃、5Mpa的条件下贮存。欲设计一个压力容器，请提供该容器的体积设计参数。请分别据两种方法进行计算：（1）普遍化三参数压缩子法（2）真实气体状态方程法设丙烷符合R-K方程)(5.0bTabRTP说明：答题时只需给出解题的步骤和方法，不必给出具体结果。注意：公式中每一参量必须作出说明：根据已给条件，直接代入公式中每一参量的具体数值和单位必须作出说明，而在计算时已知条件不足的均须自行补充说明（其中a和b不必列出公式）。否则相应步骤的得分值为0。2、某纯物质B由1.013Mpa，453K的饱和蒸汽变为4.052Mpa，653K的过热蒸汽。（1）试设计以偏离函数为基础的计算过程△H的路径框图，并写出各步骤的计算过程的焓变及△H总表达式；列出所用到的主要公式，不需算出最后结果。（2）简要说明计算过程△H为何要引入偏离函数的概念。（假设已知理想气体的Cp=a+bT+cT2，偏离焓HR）。3、某二元低压体系，组分的结构差别较大，其超额自由焓的表达式为GE/(RT)=2x1x2，某温度下，该体系纯组分的饱和蒸汽压分别为：P1s=82.37kPa，P2s=37.31kPa请进行如下计算：（1）列出汽液平衡关系式；（2）求组分1、组分2的活度系数与组成的关系；（3）求该温度下体系的p-x1-y1关系式；参考答案一、填空题1．B2．C3．D4．B5．D6．B7．C8．B9．A10．C11．B12．D二、填空题1．2．错3．不能4．正确5．错6．错7．-108.活度系数法，状态方程法9．减少10．11.511.大于、大于.12.升高三、分析说明题（1）状态（T、P）的焓值H是相对于某一基准态的焓值。1分如基准态规定不同，同一状态点（T、P）其焓值也是不同的。小张遇到问题，因不同来源水蒸汽图或表的焓值基准态规定不同造成的。4分要注意问题：所查询过程始态和终态的焓值的基准态应相同。2分（2）对锅炉进行能量衡算Q+W=△H+△[（1/2）C2]+△(gh)1分W≈0△(gh)≈0△[（1/2）C2]≈01分∴Q≈△H1分方法一：△H=H2-H1[KJ/Kg]查水蒸汽图或表的始、末态的焓值。1分方法二：设计过程计算焓变（1分）5Mpa、40℃水→5Mpa饱和水→5Mpa饱和水蒸汽→5Mpa、400℃的过热蒸汽。据热容进行显热计算)(12121ttCdtCHpttp[KJ/Kg]，据汽化潜热进行相变热计算。偏摩尔性质(Mi)溶液性质(M)iˆlnlnlniRTGE……四、计算题1、（1）普遍化三参数压缩因子法：（共6分）（1分）crcrTTTPPP（1分）查压缩因子表得Z0和Z1（1分）10ZZZ（1分）PTZZRTP丙烷314.8（1分）如P、T、υ量纲不正确，则扣1分如果T量纲为[K]，P量纲为[pa]则υ量纲为[gm/3]；如果T量纲为[K]，P量纲为[Kpa]则υ量纲为[Kgm/3]。（1分）)(50V3mm（υ量纲为[Kgm/3]）（2）真实气体状态方程法：（共7分）（4×1=4分）)(5.0bTabRTP已知.K)/(314.8kgKJR丙烷KTkpap4101053（1分）而ccCCccCCPTRbPTRfbPTRaPTRfa/0864.0),,(/42748.0),,(5.22或或须查取丙烷的临界参数（1分）据)(5.0bTabRTP，经试差计算得υ（Kgm/3），（1分）)(50V3mm（υ量纲为[Kgm/3]）2、（1）共9分4分H2R-H1R∆H=?B过热蒸汽4.052Mpa，653KB饱和蒸汽(理气)1.013Mpa，453KB饱和蒸汽1.013Mpa，453KB过热蒸汽(理气)4.052Mpa，653K∆H*RRHHHH2*12分1+1+1=3分（2）共4分如据计算，一方面：对于真实流体特别是新开发的物系，其热容往往比较缺乏；另一方面真实流体的状态方程比较复杂，即计算较繁琐、工作量大。基于此，则工程中计算过程△H可引入剩余性质的概念，计算较简单、方便。1+2+1=4分3.（1）汽液平衡式iSiiigiLiyPPxffˆˆ1分3分（不作化简说明的，则扣1分）（2）JnPTiEinRTGn,,)/(ln2分2212122)/(nnnxxRTGE而1分2212lnx2122lnx1.5+1.5=3分（3）2211121112220.735(1)0.73512169.4981.3150.695()150.695()SSxxPPyPyxpxpexexKpapKpa1.5+1＋0.5＝3分653453326534532653453*|)315.0()(0CTBTATdTCTBTAdTCHHHPPTdPTVTVdTCHPPpP21])([653453212212)1(2)1(31.3737.8211xexexx