降，即湿含量增加，因而会引起透乎机相对内部效率的降低．还会使透平中最后几级的叶片受到磨蚀，缩短寿命。乏气的干度一般不应低于0.88。另外，蒸气压力的提高，不能超过水的临界压力，设备制造费用也会因蒸气压力的提高而大幅上升。 (3) 其次在工艺上可采用引出蒸气再热循环、回热循环和热电循环等。
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化工热力学模拟试题(4)及参考答案
一（共30分）基本概念题（每小题或每空1分）
1 纯物质由蒸气变成液体，必须经历经冷凝的相变化过程。
A、True B、False （ ）
2 在相同的温度下，纯物质的饱和液体的Gibbs函数GSL与饱和蒸气的Gibbs函数GSV相等。 A、True B、False （ ） 3 气体混合物的Virial系数，如B，C，D，…等是温度与组成的函数。 A、True B、False （ ） 4 Gibbs函数与逸度的关系满足G(T,p)?Gig(T,p)?RTln?。
A、True B、False （ ） 5 气液相平衡的条件是气液两相的逸度相等，即fL?fV。
A、True B、False （ ）
6 Gibbs-Duhem方程是严格的热力学方程，它可以用来检验热力学数据的一致性（或正确性）。 A、True B、False （ ） 7 在一定的压力下，气体的溶解度随温度的升高而降低。
A、True B、False （ ） 8 Wilson活度系数关联式对部分的互溶系统不适用。
A、True B、False （ ） ??M?9 偏摩尔量的定义可写为：Mi??。 ??x?i?T,P,nj?i? A、True B、False （ ）
?????f?f10 在恒T，P下，对二元系统而言，Gibbs-Duhem方程可写作x1?dln?1??x2?dln?2??0。
?x??x??1??2?A、True B、False （ ）
11 稳流过程的能量是守恒的，熵的累积量可能大于零，也可能小于零。 A、True B、False （ ） 12 可逆过程的有效能守恒。
A、True B、False （ ）
113 能量平衡关系式?H?u2?gz?Q?WS对任何系统、任何过程都适用。
2 A、True B、False （ ） 14 Wid具有状态函数的属性，而普通的WS则是过程函数。
A、True B、False （ ） 15 有效能实际上就是理想功，即Wid?EX。
A、True B、False （ ）
16 过热蒸气通过绝热可逆膨胀，对外做功为WS，经过计算此过程的理想功为Wid，则Wid（ ）WS。
A、大于； B、小于； C、相等； D、不确定。
17 某流体在稳态稳流装置内经历了一个不可逆绝热过程，所产生的功为25kW,试问流体的
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熵变（ ）。
A、大于零； B、小于零； C、可正可负。 18 从工程实际角度出发，合理用能的实质是（ ）
A、过程是否经济；B、功耗大小； C、能耗大小；D、理想功大小。
GE19 对于理想溶液：V= ，H = ，? ，
RT?id＝ 。 ln?＝ ，fEEii???nGERT???20 写出下列偏摩尔量的关系式：?＝ ；
?n??i??T,p,nj?i????nln??????nlnf??= ；＝_______________。 ?????n?nii??T,p,nj?i???T,p,nj?i?21 Rankine循环的四个过程是 ；_______________；________________； 。
二 （12分） 有一个总体积为0.65m3 的压力容器，其极限压力为2.85MPa，出于安全的考虑，要求操作压力不得超过极限压力的一半。试问该容器在150℃条件下最多能装入多少 kg丙烷？已知：丙烷的物性参数为PC?4.25MPa，TC=369.8K，?=0.152，要求采用Peng-Robinson状态方程计算。其形式为：
P?RTa(T)? V?bV(V?b)?b(V?b)2R2TC??(Tr) 式中：a(T)?0.457235PC?(Tr)?1?k?(1?Tr0.5)；k?0.37646?1.54226??0.26992?2； b?0.077796RTC PC三 （12分）某蒸气压缩制冷循环，制冷量5.6?104kJ?h?1、蒸发室温度为 -12℃，若冷凝器用水冷却，进口温度为8℃，循环水量为无限大，请设计一套功耗最小的循环装置，并计算制冷循环消耗的最小功。若用空气来冷却冷凝，室温为28℃，消耗的最小功为多少？ 四 （12分） 某厂有输送90℃热水的管道，由于保温不良，到使用单位时，水温已降至70℃。试求水温降低过程中的热损失与损耗功。设大气温度为25℃，已知水的热容为4.184kJ?kg?1?K?1。
五 （15分） 在200℃和5.0MPa下，二元气体混合物逸度系数可以用下表示：
? ，f?的表达式，并求等ln??y1?y2??1?y2?，其中y1，y2为组分1、2的摩尔分率，求f12摩尔混合物的组分1、2逸度各为多少？
六（12分）乙醇(1)－甲苯(2)二元系统的气液平衡态的实验测定给定下列结果：
T?318.15K p?24.4k P
x1?0.30 y1?0.63 4另外，已知318.15K时纯组分的饱和蒸气压为：P1S?23.06kPa，pS2?10.05kPa。作通常低压气液平衡的假设，确定给定的状态：（1）液相的活度系数?1和?2；（2）液相的GERT的
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值；（3）液相的?GRT，并注明答案的符号；（4）液相与理想溶液性质相比，是具有正偏差还是负偏差？气液平衡与Lewis-Randall规则相比是正偏差还是负偏差？ 七（7分） 从热力学基本方程出发证明下列关系：
?H??(?GRT)??? 2???TRT??P?V??(?GRT)?? ???P??TRT
参考答案
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；
GE?id?f??x；20 ln?，ln??i，16 C；17 A；18 A；19V?0；H?0；?0，ln?i?0，fiiiiRTEE??fln?i?x?i?；21等压加热蒸发过程、绝热膨胀做功过程、等压冷凝冷却过程、绝热压缩过程 ???T423.15P1.425??1.1443，Pr???0.3353 TC369.8PC4.24622二、Tr?k?0.37646?1.54226??0.26992?2?0.37646?1.54226?0.152?0.26992?0.1522?0.60283
????(Tr)???1?k(1?Tr)???1?0.60283?(1?1.1443)??0.91771
2R2TC8.3142?369.82a(T)?0.457235??(Tr)?0.457235??0.91771?933273.8
pC4.25b?0.077796RTC8.314?369.8?0.077796??56.28 pC4.25?2a(T)??V?b?RT?P?2V?2bV?b2???933273.8???56.28?3518.1??1.425?2
V?112.56V?3167.4????2取V(0)?RT/P?2469cm3?mol?1为初值，经若干次试差得：
V(1)?1867.4cm3?mol?1；V(2)?1684.5cm3?mol?1；V(3)?1617.7cm3?mol?1； V(4)?1591.7cm3?mol?1；V(5)?1581.3cm3?mol?1；V(6)?1577.1cm3?mol?1； V(7)?1575.4cm3?mol?1；V(8)?1574.7cm3?mol?1收敛
0.65?103m?M?44.01?10??28.61kg
Vm1.5755?3Vt三、由题意得 Wmin?Q0Q0TL?，用水来冷却时： WminTH?TLTH?TL281.15?261.15?5.6?104??4.29?103kJ?h?1?1.19kW TL261.15TH?TL301.15?261.15?5.6?104??8.58?103kJ?h?1?2.383kW TL261.15用空气来冷却时： Wmin?Q0四、取1kg水为计算基准，由热力学第一定律知?H?Q?WS，∵WS?0， ∴Q??H?CP?T?4.184?(343.15?383.15)??83.68kJ?kg?1
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根据热力学第二定律知： ?Sg??Ssys??Sf?CPlnT2Q343.15(?83.68)?1?1??4.184ln??0.044kJ?kg?K T1T0363.15298.15WL?T0?Sg?0.044?298.15?13.12kJ?kg?1
五、nln??n1n2(n?n2)，则： n2??(nln?)?3?1??ln???2y2
??n1?n2???(nln?)?f2i????i?1,2)，则： ln?2????y1(1?2y2)，又iP，(??n2?n1??Pe2y3??Pey12(1?2y2) 2f，f122?0.53??Pe2y32当P=5MPa，y1?y2?0.5时，f=5?e=6.42MPa 1??5?e0.52?(1?2?0.5)?8.244MPa f2六、(1) ?1?Py124.4?0.634Py224.4?0.366??2.236????1.2694 ；2SS23.06?0.3010.05?0.70P1x1P2x2(2) GE/RT?x1ln?1?x2ln?2?0.30ln2.236?0.70ln1.2694?0.4084
(3) ?G/RT?x1lnx1?x2lnx2?GE/RT?0.3ln0.3?0.7ln0.7?0.4084??0.2025<0 (4) ∵?1?1，?2?1，为正偏差系统。
?G?d??T?dG?GTdT，当P恒定时，dG=-SdT七、???，又dG??SdT?VdP，将G?H?T?S代2dTT入得：
?T?S?(H?T?S)H??(G/T)???? ??T?T2T2??P?V??G???(?G/RT)??V?又?，∴，得证 ????P??P?T??TRT 132