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Ikmol甲烷贮存在体积为 0.1246m3、温度为 50C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
3
Vc=99 cm /mol w =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
.5
a=
0.42 Pc
0 1<^
Pa m62K202' mor 2
b
巾
08664
肾=0
.
086648
T^=2.985 10 讣3 molJ
RT a
V - b W V b 8.314323.15 3.222
1 2.46 2.985?
10 S 3 . 1 5 - 152.46
1 0
1 2.46
2 = 19.04MPa （3）普遍化关系式
Tr 订 Tc = 323.1 5 1 90.6 1 . 6/95V Vc =1 2 4.6 99 1 <225 9
二利用普压法计算，Z =Z^ Z1
ZRT
V = PcP Z代
RT
Pr
98 5
1 0
PV 4.6 10 12.46 10 - r Z Pr Pr =0.2133Pr
RT 8.314 323.15
c
6 5
迭代：令 Z°=1 — Pp=4.687 又 Tr=1.695,查附录三得：Z°=0.8938 Z1 =0.4623
Z 二z0 ZGO.8938+0.008 0.4623=0.8975
此时，P=PcPr=4.6 >.687=21.56MPa
同理，取乙=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 w =0193 (1) 理想气体方程
V=RT/P=8.314 >510/2.5 W6=1.696 X0-3m3/mol
误差：侮
6 -皿07
100%十54%
1.4807
(2) Pitzer普遍化关系式
对比参数：Tr 二T. Tc =510. 425.2 = 1.199 R 二 P. FC = 2 ..5 3千8 0 .—普维
B0 =0 . 0 8
2 00
0172
.焙；
2
?
-0.2 3 2 6
0172
…\.
005874
RIWT\
\彖
1
12326
^
」
93 058742
^\^
誥铲1-0.2213 区6579/1.199=0.8786
PV=ZR^V= ZRT/P=0.8786X 8.314 x 510/2.5 x61=3l.49 X0-3 m3/mol
误W807 100% \2-3.差：
1.4807
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
3 =0049
Zc=0.295
二 氧化碳(2) : Tc=304.2K
Pc=7.376MPa
Vc=94.0 cm3/mol
3 =0225
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
i
Pcm 二' yiFli =0.24 3.496 0.76 7.376 = 6.445MPa
i
Trm 二 T Tcm =303 263.1 =1.15 Prm 二 P Fl ^0.1 0 1 1.445 —普维法
利用真实气体混合物的第二维里系数法进行计算
B| 0.083 0
…0.422
16 0.083 …
0.422
=
J
(303132.9 丫
-0.02989
碳
B1
=0.139
一 0.172 =0.139
0.172 42 =0.1336
(303132.9).
B11
RT1
B； 启 二 穿二 巳93.496 10 -0.02989 0.049 0.1336 6
[=-7.378 10( =0.083 - 二0.422
■ 0.083
丽二—0.3417
1.6
r2
(303304.2).
= 0.139 —0.172
=0.139—
0.172 42 =-0.03588 Tr：2
(303 304.2). 8 314 工 304 2
BRTC2
22 =
p 血+国6 2￡)=
8 二…7.376 10 二(~0.3417 —0.225汉 0.03588 )=—119.93疋 10』r
05
T.
0.5
cj =仃ciTcj
) = (132.9 x 304.2 ) = 201.068K
姑 +VcT〕 i'93. V113 +94.013、 3 cij
1 —— 2 丿 —1 1 2 丿 =93.55cm /mol Z二 I 1 Zc2
cij
2
O'
295
。.274 -0.2845
-'cij
x 「2 0.295 0.225
“
—2 0.137
P2
cij
二 Zcij RTcij/Vcij =0.2845 8.314 201.068 / 93.55 10\6 = 5.0838MPa Trij 二 T Tcij =303 201.068 = 1.507 i」二 P P。# 1 0 1 3 5. 0=838
B12
= 0.083 -0^2
= 0.083 - O'421.507
] —0.136
B0.172
0.172
12
“
139 .4.2
r12
-占。139-長k。1083
…B12
二豊 B102 誠 弋.蠶黑68 一O'36 a37 0?1083 — 39?84 E Bm 二 y：B1 2yMB12 y^
=0.242
-7.378 10
“护 2 0.24 0.76 -39.84 10° - 0.762
-119.93 10° =—84.27 10』cm3
/mol
BP PV
3
二 Zm =1
-PVRT RT
— V=0.02486m3/mol
3
3
0. 0 1 9 9
又
(2) R 二
Zm 7
=0.24 0.1013
^
0295
0.2845 0 274
0.074 MPa
0.2845
0.025MPa
P2=y2P 乞=0.76 0.1013
Zm
2- 4.将压力为2.03MPa、温度为477K条件下的2.83m3NH3压缩到0.142 m3,若压缩后温度448.6K，则其压力为若干？分别用下述方法计算： (1) Vander Waals方程；(2)Redlich-Kwang 方程；(3)Peng-Robinson 方程；(4)普遍化关系式。
解：查附录二得 NH3的临界参数：Tc=405.6K Vc=72.5 cm3/mol w =0250 (1) 求取气体的摩尔体积
对于状态I: P=2.03 MPa T=447K、V=2.83 m3
Tr 二T Tc =477 405.6 =1.176 P 二 P.巳=2.03 11.28 = 0.18 —普维法
Pc=11.28MPa
二 B =0.083 - °
0
422
Tr
=0.083 -。\冬--0.2426 ..
1.176
O. =0.05194
1.176 .
0 172
B1 =0.139 右 0.139
T
r
17?匹=B°
RTc
Z
B1 - -0.2426 0.25 0.05194 - -0.2296
”齐\cT -V=1-885 /-3m加ol
??? n=2.83m3/1.885 W3m3/mol=1501mol
对于状态 摩尔体积 V=0.142 m3/1501mol=9.458 W5m3/mol T=448.6K
化工热力学答案(第三版)
