内容发布更新时间 : 2024/11/5 15:58:55星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
化工热力学答案(第三版)
化工热力学课后答案(第三版)陈钟秀编著
2-1.使用下述方法计算1kmol甲烷贮存在体积为0.1246m3、温度为50℃的容器中产生的压力:(1)理想气体方程;(2)R-K方程;(3)普遍化关系式。
解:甲烷的摩尔体积V=0.1246 m3/1kmol=124.6 cm3/mol
查附录二得甲烷的临界参数:Tc=190.6K Pc=4.600MPa Vc=99 cm3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程
P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa
(2) R-K方程
R2Tc2.58.3142?190.62.560.5?2 a?0.42748 ?0.42748?3.222Pa?m?K?mol6Pc4.6?10b?0.08664RTc8.314?190.6?0.08664?2.985?10?5m3?mol?1 6Pc4.6?10∴P?RTa?0.5 V?bTV?V?b?8.314?323.153.222?
?12.46?2.985??10?5323.150.5?12.46?10?5?12.46?2.985??10?5 ? =19.04MPa (3) 普遍化关系式
Tr?TTc?323.15190.6?1.695 Vr?VVc?124.699?1.259<2 ∴利用普压法计算,Z?Z0??Z1
ZRT?PcPr VPV∴ Z?cPr
RT∵ P?
PV4.6?106?12.46?10?5cPr?Pr?0.2133Pr Z?RT8.314?323.15迭代:令Z0=1→Pr0=4.687 又Tr=1.695,查附录三得:Z0=0.8938 Z1=0.4623
Z?Z0??Z1=0.8938+0.008×0.4623=0.8975
此时,P=PcPr=4.6×4.687=21.56MPa
同理,取Z1=0.8975 依上述过程计算,直至计算出的相邻的两个Z值相差很小,迭代结束,得Z和P的值。
∴ P=19.22MPa
2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer普遍化关系式计算510K、2.5MPa正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm3/mol。
解:查附录二得正丁烷的临界参数:Tc=425.2K Pc=3.800MPa Vc=99 cm3/mol ω=0.193 (1)理想气体方程
V=RT/P=8.314×510/2.5×106=1.696×10-3m3/mol
误差:
1.696?1.4807?100%?14.54%
1.4807(2)Pitzer普遍化关系式
对比参数:Tr?TTc?510425.2?1.199 Pr?PPc?2.53.8?0.6579—普维法
∴ B0?0.083?B1?0.139?0.4220.422?0.083???0.2326 1.61.6Tr1.1990.1720.172?0.139???0.05874 Tr4.21.1994.2
BPc?B0??B1=-0.2326+0.193×0.05874=-0.2213 RTcZ?1?BPBPP?1?cr=1-0.2213×0.6579/1.199=0.8786 RTRTcTr∴ PV=ZRT→V=
ZRT/P=0.8786×8.314×510/2.5×106=1.49×10-3
m3/mol 误差:
1.49?1.4807?100%?0.63%
1.48072-3.生产半水煤气时,煤气发生炉在吹风阶段的某种情况下,76%(摩尔分数)的碳生成二氧化碳,其余的生成一氧化碳。试计算:(1)含碳量为81.38%的100kg的焦炭能生成1.1013MPa、303K的吹风气若干立方米?(2)所得吹风气的组成和各气体分压。 解:查附录二得混合气中各组分的临界参数:
一氧化碳(1):Tc=132.9K Pc=3.496MPa Vc=93.1 cm3/mol ω=0.049 Zc=0.295
二氧化碳(2):Tc=304.2K Pc=7.376MPa Vc=94.0 cm3/mol ω=0.225 Zc=0.274 又y1=0.24,y2=0.76 ∴(1)由Kay规则计算得:
Tcm??yiTci?0.24?132.9?0.76?304.2?263.1K
iPcm??yiPci?0.24?3.496?0.76?7.376?6.445MPa
iTrm?TTcm?303263.1?1.15 Prm?PPcm?0.1011.445?0.0157—普维法
利用真实气体混合物的第二维里系数法进行计算
B10?0.083?0.4220.422?0.083???0.02989 1.61.6Tr1?303132.9?