化工熱力學(xué)

第1章概述1
1.1化工熱力學(xué)的發(fā)展歷程1
1.2系統(tǒng)與環(huán)境2
1.3化學(xué)狀態(tài)與流體性質(zhì)2
1.4熱力學(xué)第一定律3
1.4.1控制質(zhì)量系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律4
1.4.2控制體積系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律4
1.5熱力學(xué)第二定律8
1.5.1熱量向功轉(zhuǎn)化的上限9
1.5.2熵11
1.5.3熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)12
思考題14
習(xí)題14

第2章流體的容積性質(zhì)16
2.1純物質(zhì)的p-V-T行為16
2.2流體的狀態(tài)方程18
2.2.1理想氣體狀態(tài)方程18
2.2.2維里(Virial)方程19
2.2.3立方型方程21
2.3氣體的普遍化關(guān)聯(lián)30
2.3.1對應(yīng)狀態(tài)原理31
2.3.2普遍化的立方型狀態(tài)方程31
2.3.3兩參數(shù)對應(yīng)狀態(tài)原理33
2.3.4三參數(shù)對應(yīng)狀態(tài)原理35
2.3.5普遍化第二維里系數(shù)關(guān)聯(lián)式37
2.4液體與似液體通用立方型狀態(tài)方程的根40
2.5液體普遍化關(guān)聯(lián)42
思考題44
習(xí)題45

第3章流體的熱力學(xué)性質(zhì)46
3.1均相流體系統(tǒng)的熱力學(xué)基本關(guān)系式46
3.2焓和熵的計算48
3.3剩余性質(zhì)50
3.4剩余性質(zhì)的計算52
3.4.1由狀態(tài)方程求剩余性質(zhì)52
3.4.2由普遍化壓縮因子關(guān)系求剩余焓和剩余熵54
3.4.3由普遍化維里系數(shù)求剩余焓和剩余熵57
3.5液體焓和熵的計算63
3.6熱力學(xué)性質(zhì)圖表64
3.6.1TS圖65
3.6.2pH圖68
3.6.3HS圖68
思考題71
習(xí)題72

第4章真實氣體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)74
4.1混合規(guī)則74
4.2真實氣體混合物普遍化壓縮因子和摩爾體積的計算76
4.2.1Amagat定律(分體積定律)和普遍化壓縮因子圖聯(lián)用76
4.2.2真實氣體混合物的狀態(tài)方程77
4.3真實氣體混合物剩余焓和剩余熵的計算83
4.3.1由RK方程計算真實氣體混合物的剩余焓和剩余熵83
4.3.2由普遍化第二維里系數(shù)計算真實氣體混合物的剩余焓和剩余熵83
4.3.3由普遍化關(guān)聯(lián)圖計算真實氣體混合物的剩余焓和剩余熵85
思考題88習(xí)題89

第5章溶液熱力學(xué)90
5.1敞開系統(tǒng)的熱力學(xué)關(guān)系式與化學(xué)勢91
5.2偏摩爾性質(zhì)92
5.3逸度和逸度系數(shù)96
5.3.1純氣體的逸度計算97
5.3.2純液體的逸度計算101
5.3.3溶液中組分的逸度計算103
5.3.4利用Microsoft Excel進(jìn)行熱力學(xué)性質(zhì)計算108
5.4理想溶液與標(biāo)準(zhǔn)態(tài)112
5.5過量性質(zhì)與混合過程中的性質(zhì)變化114
5.5.1過量性質(zhì)114
5.5.2混合過程中的性質(zhì)變化115
5.5.3焓濃圖116
5.6活度和活度系數(shù)117
5.6.1Wohl型方程120
5.6.2基于局部組成概念的活度系數(shù)方程123
5.6.3UNIQUAC和UNIFAC模型125
思考題128
習(xí)題129

第6章相平衡131
6.1相平衡的判據(jù)131
6.2汽液平衡132
6.2.1低壓下的汽液平衡134
6.2.2中壓下的汽液平衡142
6.2.3高壓下的汽液平衡157
6.3氣液平衡159
6.4液液平衡161
6.4.1液液平衡相圖161
6.4.2溶液的穩(wěn)定性162
6.4.3液液平衡計算164
6.5汽液液平衡(VLLE)165
思考題168
習(xí)題168

第7章化學(xué)反應(yīng)平衡171
7.1反應(yīng)坐標(biāo)172
7.2化學(xué)反應(yīng)平衡判據(jù)的應(yīng)用174
7.3標(biāo)準(zhǔn)Gibbs能的變化及平衡常數(shù)175
7.4溫度對平衡常數(shù)的影響177
7.5平衡常數(shù)的估算180
7.6平衡常數(shù)與組成的關(guān)系182
7.6.1氣相反應(yīng)182
7.6.2液相反應(yīng)183
7.7單一反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率184
7.7.1均相反應(yīng)185
7.7.2非均相反應(yīng)186
7.8反應(yīng)系統(tǒng)的相律和Duhem定理187
7.9多個反應(yīng)平衡189
7.10燃料電池195
思考題199
習(xí)題199

第8章流動系統(tǒng)的熱力學(xué)分析200
8.1質(zhì)量守恒201
8.2能量守恒202
8.3熵衡算205
8.3.1熵的概念205
8.3.2熵的衡算205
8.4熱力學(xué)方法的過程分析208
8.4.1流體流動過程分析209
8.4.2壓縮過程211
8.4.3膨脹過程217
8.4.4節(jié)流過程218
思考題222
習(xí)題222

第9章熱力學(xué)循環(huán)224
9.1卡諾循環(huán)及其逆循環(huán)224
9.2朗肯循環(huán)和蒸汽動力裝置225
9.2.1卡諾熱機的改進(jìn)226
9.2.2朗肯循環(huán)的改進(jìn)230
9.3蒸汽壓縮制冷循環(huán)233
9.4吸收式制冷循環(huán)234
9.5熱泵循環(huán)236
9.6吸收式熱泵237
思考題239
習(xí)題239

第10章化工過程的節(jié)能分析241
10.1理想功241
10.2損耗功242
10.3典型過程的分析244
10.3.1管內(nèi)流動過程24410.3.2換熱過程244
10.3.3逆流換熱和順流換熱245
10.4能量最優(yōu)原則246
思考題248
習(xí)題248

附錄250
附錄A單位換算系數(shù)與通用氣體常數(shù)250
附錄B純物質(zhì)的性質(zhì)250
附錄C比熱容與物質(zhì)生成性質(zhì)253
附錄DLee-Kesler普遍化關(guān)聯(lián)表257
附錄E水蒸氣表272
附錄F熱力學(xué)圖301

習(xí)題參考答案303

參考文獻(xiàn)306