化工熱力學(xué)通用型第二、三章答案(編輯修改稿)
2025-07-24 23:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：a＝ b＝105混合物a＝ b＝105p/MPa12345Vcal/（cm3mol1）2－24．試用下列方法計(jì)算由30％（摩爾％）的氮（1）和70％正丁烷（2）所組成的二元混合物，在462K、69105Pa下的摩爾體積。（1）使用Pitzer三參數(shù)壓縮因子關(guān)聯(lián)式（2）使用RK方程，其中參數(shù)項(xiàng)為：（3）使用三項(xiàng)維里方程，維里系數(shù)實(shí)驗(yàn)值為，，（的單位為）。，，（的單位為）。已知氮及正丁烷的臨界參數(shù)和偏心因子為N2 ＝，＝，＝nC4H10 ＝，＝，＝解：（1）根據(jù)Kay規(guī)則求出混合物的虛擬臨界參數(shù)虛擬對(duì)比條件為：查圖2－9和2－10得：,則： （2） RK方程 組元Zc111052225510512進(jìn)行試差迭代得： h=（3） 三項(xiàng)的維里方程為：將以上結(jié)果代入三項(xiàng)維里方程得：試差求解得：2－25．一壓縮機(jī)，每小時(shí)處理454kg甲烷及乙烷的等摩爾混合物。氣體在50105Pa、422K下離開壓縮機(jī)，試問離開壓縮機(jī)的氣體體積流率為多少？解：混合物的分子量為混合物的流率為：利用Kay規(guī)則求虛擬臨界常數(shù)：虛擬對(duì)比條件為：用圖211判斷，應(yīng)該使用維里方程，現(xiàn)將所需數(shù)據(jù)列于下表，其中第三行數(shù)據(jù)按照（248a）~（248e）式計(jì)算。ij/K/ MPa112212采用二階舍項(xiàng)的virial方程計(jì)算混合物的性質(zhì)，需要計(jì)算混合物的交互第二virial系數(shù)，計(jì)算結(jié)果見下表，ij11－22－12－由式（2－46）得：體積流率 2－26．H2和N2的混合物，按合成氨反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量比，加入到反應(yīng)器中混合物進(jìn)反應(yīng)器的壓力為600105Pa，溫度為298K，流率為6。其中15％的N2轉(zhuǎn)化為NH3，離開反應(yīng)器的氣體被分離后，未反應(yīng)的氣體循環(huán)使用，試計(jì)算：（1）每小時(shí)生成多少公斤NH3?（2） 若反應(yīng)器出口物流（含NH3的混合物）的壓力為550105Pa、溫度為451K，試問在內(nèi)徑D＝？解：（1）這是一個(gè)二元混合物系pVT的計(jì)算問題。使用RK方程進(jìn)行計(jì)算 組元Zc11（N2）10522（H2）10512進(jìn)行試差迭代得： h=摩爾流率N2的摩爾流率為： 生成的NH3量為：（2）這是一個(gè)三元混合物系pVT的計(jì)算問題。繼續(xù)使用RK方程進(jìn)行計(jì)算反應(yīng)器出口物流組成：以入口1molN2為基準(zhǔn)N2：1—=H2：3—3＝NH3：2＝0. 30則總物質(zhì)的量為：++＝各物質(zhì)的摩爾分率為：以NH3作為第三組元，補(bǔ)充數(shù)據(jù)如下：組元Zc33（NH3）1051323進(jìn)行試差迭代得： h=所以以進(jìn)口N2為1mol作基準(zhǔn)入口總物質(zhì)的量為：1＋3+0＝4mol出口總物質(zhì)的量為：1（1－）＋3（1－）+12＝產(chǎn)品的摩爾流率為：反應(yīng)物摩爾流率＝1053/4=104產(chǎn)品的體積流率為：速率2－27．測(cè)得天然氣（摩爾組成為CH484%、N29%、C2H67%）、℃下的平均時(shí)速為25。試用下述方法計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體流速。（1）理想氣體方程；（2）虛擬臨界參數(shù)；（3）Dalton定律和普遍化壓縮因子圖；（4）Amagat定律和普遍化壓縮因子圖。解：（1）按理想氣體狀態(tài)方程；標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體流速v（273K，）＝（2）虛擬臨界參數(shù)法首先使用Kay規(guī)則求出虛擬的臨界溫度和臨界壓力，計(jì)算結(jié)果列表如下：組分摩爾/％/K/MPay/Ky/MPa甲烷氮?dú)庖彝楹嫌?jì)，混合物的平均壓縮因子可由下列對(duì)比溫度和對(duì)比壓力求出：，查兩參數(shù)普遍化壓縮因子圖得：Zm＝將壓縮因子代入方程得：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，壓縮因子Z＝1，因此體積流率可以得到：（3） Dalton定律和普遍化壓縮因子查普遍化壓縮因子圖時(shí)，各物質(zhì)的壓力使用分壓組分ZyiZi甲烷氮?dú)庖彝楹嫌?jì)將壓縮因子代入方程得：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，壓縮因子Z＝1，因此體積流率可以得到：（4） Amagat定律和普遍化壓縮因子先查得各物質(zhì)的壓縮因子，再使用分體積定律進(jìn)行計(jì)算組分ZyiZi甲烷氮?dú)庖彝楹嫌?jì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，壓縮因子Z＝1，因此體積流率可以得到：2－28．試分別用下述方法計(jì)算CO2（1）和丙烷（2）：。（1）RK方程，采用Prausnitz建議的混合規(guī)則（令＝）（2）Pitzer的普遍化壓縮因子關(guān)系數(shù)。解：（1）RK方程由附錄三查得CO2（1）和丙烷（2）的臨界參數(shù)值，并把這些值代入方程（2－48a）～（2－48e）以及（2－13a）、（2－13b）進(jìn)行計(jì)算，得出的結(jié)果如下：ij/K
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