化工热力学答案-冯新-宣爱国-课后总习题答案详解

利用RK方程计算:

R2Tc2.5a?0.42748?3.222Pa?m6?K0.5?mol?2

Pcb?0.08664RTc?2.985?10?5m3?mol?1 Pc对于15℃、0.1013MPa的甲烷气体:

P?RTa?1/2 V?bTV(V?b)8.314?288.153.222?

V?2.985?10?5288.151/2V(V?2.985?10?5)101300?利用Excel“单变量求解”工具或者直接迭代法 得 V=0.0236 m3?mol?1

?n

甲烷

=

40mol?1694.9mol 0.0236’甲烷

?与37.854L汽油相当时需 n

=16949mol

对于20MPa、15℃的甲烷:

P?RTa? V'?bT1/2V'(V'?b)8.314?288.153.222?

V'?2.985?10?5288.151/2V'(V'?2.985?10?5)20000000?利用Excel“单变量求解”工具 得V'?9.8?10?5m3?mol?1

?V总=n?V'?16949?9.8?10?5?1.66m3

2-18. 试用下列三种方法计算250℃、2000kPa水蒸气的Z与V。

(1)截取至三项的维里方程,其中的维里系数是实验值:

B??152.5cm3?mol?1 , C??5800cm6?mol?2

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(2)用普遍化第二维里系数关系式。 (3) 用水蒸气表。

解:(1)用维里截断式(2-27)

B??0.1525m3kmol?1 C??0.58?10?6m6kmol?2

BC0.15255.8?10?3ZRTZ?1??2?1??, V?2VVVPVRT8.314?10?3?523.2??2.1749m3/kmol 取理想气体为初值:V0?6P2?10迭代:

V0?2.1794?Z1?0.9287?V1?2.0198?Z2?0.9233?V2?2.0081?Z3?0.9226?V3?2.0066

所以:V?2.0066m3/kmol Z?0.9226

(其实用式(2-29)求出B?、C?,再用z?1+B?P?C?P2求解更方便,不用迭代,解法见习题2-19。)

(2)用普遍化维里截断式(2-44)计算。

TC?647.3K PC?22.05MPa ??0.344

Tr?T523.2P2??0.8083 Pr???0.0907 TC647.3PC22,05B0?0.083?0.4220.1721??0.5102B?0.139???0.2815 1.64.2TrTrBPC?B0??B1???0.5102?0.344?0.2815???0.6070 RTC??BPZ?1?CRTC?Pr??T?r??0.0907???1?0.6070???0.9319 ?0.8083???ZRT0.9319?8.314?103?523.2V???2.0268m3/kmol 6P2?10 (3) 用水蒸气表计算:

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查表得过热蒸汽:t?2500C , V'?0.11144m3/kg 则:V?MV'?18.06?0.11144?2.008m3/kmol Z?

2-19. 用下列方程求200℃,1.0133 MPa时异丙醇的压缩因子与体积: (1) 取至第三维里系数的Virial方程,已知 B=-388 cm3?mol-1, C=-26000 cm6?mol-2

(2) 用普遍化第二维里系数关系式。(TC=508.2 K,PC=4.762 MPa,ω=0.7)

B?388?10?6解:1)B?????9.863?10?8Pa?1 RT8.314?473.15C?B2?26000?10?12?(?388?10?6)2C?????1.414?10?14Pa?2 22(RT)(8.314?473.15)PV?0.9233 RT又z?1+B?P?C?P2

z?1?9.863?10?8?10?1.013?105?1.141?10?14?(10?1.013?105)2即

?0.8884又z?PV RT?V?zRT0.8884?8.314?473.15?33??3.45?10m/mol 5P10?1.013?10即压缩因子z=0.8884;体积V=3.45×10-3m3/mol 2):Pr?P1.0133??0.21278 Pc4.762Tr?T473.15??0.9310TC508.2则 B0?0.083?0.4220.422?0.083???0.39011.61.6Tr(0.9310)B1?0.139?

0.1720.172?0.139???0.09324 Tr4.2(0.9310)4.215

BPC?B0??B1??0.3901?0.7?(?0.09324)??0.4554RTCz?1?BPCPrBP0.21278?1???1?0.4554??0.8959 RTRTCTr0.9310

PV又z?

RT?V?zRT0.8959?8.314?473.15?33??3.478?10m/mol 5P10?1.013?10即压缩因子z=0.8959,体积V=3.478×10-3m3/mol

2-20. 一个体积为0.283 m3的封闭槽罐,内含乙烷气体,温度290K,压力2.48×103 kPa,试问将乙烷加热到478K时,其压力是多少? 解:此题与习题2-16重复。

2-21 一个0.5 m3压力容器,其极限压力为2.75 MPa,若许用压力为极限压力的一半,试用普遍化第二维里系数法计算该容器在130℃时,最多能装入多少丙烷?已知:丙烷Tc=369.85K,Pc=4.249MPa,ω=0.152。 解:实际的使用压力为2.75/2=1.375MPa

则;Tr=T/Tc=(273.15+130.)/369.85=1.090 Pr=P/Pc=1.375/4.249=0.3236 普遍化第二维里序数法适用。

B0=0.083—0.422/Tr1.6=0.083—0.422/1.0901.6=—0.2846 B1=0.139—0.172/Tr4.2=0.139—0.172/0.32364.2=—0.1952

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