发布时间 : 星期二 文章《化工热力学》通用型第二、三章答案更新完毕开始阅读
混合物得摩尔体积为：V?2－23．混合工质的性质是人们有爱好的研究课题。试用RKS状态方
ZRT0.5975?8.314?424.15??1.52?10?4m3?mol 6p13.78?10程运算由R12（CCl2F2）和R22（CHClF2）组成的等摩尔混合工质气体在400K和1.0MPa，2.0MPa，3.0 MPa，4.0 MPa和5.0 MPa时的摩尔体积。能够认为该二元混合物的相互作用参数k12＝0（建议自编软件运算）。运算中所使用的临界参数如下表
组元（i） R22（1） R12（2） Tc/K 369.2 385 pc/ MPa 4.975 4.224 ? 0.215 0.176 解：运算过程是先运算两个纯组分的RKS常数，再由混合规则获得混合物的RKS常数aM,bM后，能够进行迭代运算，也能够求解三次方程的体积根。
建议大伙儿自编程序进行运算。所得的结果列于下表：
T/K 组成 RKS方程常数 400 y1?y2?0.5 组分（1）：a＝0.7568 b＝5.346×10-5 组分（2）：a＝1.007 b＝6.565×10-5 混合物a＝0.8774 b＝5.956×10-5 p/MPa 1 2 1442.3 3 877.0 4 585.5 5 399.3 Vcal/（cm3·mol-1） 3114.0 2－24．试用下列方法运算由30％（摩尔％）的氮（1）和70％正丁烷（2）所组成的二元混合物，在462K、69×105Pa下的摩尔体积。
（1）使用Pitzer三参数压缩因子关联式 （2）使用RK方程，其中参数项为：
bi?0.086640RTci
p2ciRT2.50.427480cijaij?（3）使用三项维里方程，维里系数实验值为B11?14?10?6，
B22??265?10?6，B12??9.5?10?6，（B的单位为m3?mol?1）。C111?1.3?10?9，
pcij
C222?3.025?10?9，C112?4.95?10?9，C122?7.27?10?9（C的单位为m6?mol?2）。
已知氮及正丁烷的临界参数和偏心因子为
N2 Tc＝126.10K，pc＝3.394MPa，?＝0.040 nC4H10 Tc＝425.12K，pc＝3.796MPa，?＝0.199 解：（1）按照Kay规则求出混合物的虚拟临界参数
Tpc??yiTci?0.3?126.10?0.7?425.12?335.41K ppc??yipci?0.3?3.394?0.7?3.796?3.675MPa
i???yi?i?0.3?0.040?0.7?0.199?0.1513
iT462??1.377 虚拟对比条件为：Tpr?Tpc335.41p6.9ppr???1.877
ppc3.675查图2－9和2－10得：Z?0??0.77,Z?1??0.19
i则： Z?Z(0)??Z(1)?0.77?0.1513?0.19?0.7987
V?RK方程
Z?ZRT0.7987?8.314?462??4.446?10?4m3?mol?1 6p6.9?10??1a?h???? 1?hbRT1.5?1?h?bbp h??VZRT2a?y12a11?2y1y2a12?y2a22
组元 b?y1b1?y2b2
.50.42748R2Tc212 a12?pc12Tc/K pc?10?5/PaVc?106/(m3?mol-1)Zc 90.1 255 158.5 a/(Pa?m6?K0.5?mol-2)b/(m3?mol-1) 11 22 12 126.10 425.12 231.53 33.94 37.96 34.37 0.292 1.555 0.274 29.01 0.283 7.012 2.676×10-5 8.067×10-5 aM?0.32?1.555?2?0.3?0.7?7.012?0.72?29.01?17.30Pa?m6?K0.5?mol-2
?53-11a?10h??1.067?10?5?6.45017.?30??5? h?b?0.3?2.6760.7?810m?molMZ????????1?hbRT1.5?1?h?1?h6.450?10?5?8.314??462?1.5?1?h?1?h??10?5?69?1050.1159b?3bp6.450?.25??h???? 1?h1?h?VZRT?Z?8.314?462Z进行试差迭代得：Z?0.746, h=0.156
V?三项的维里方程为：
CMZRT0.746?8.314?462??4.15?10?4m3?mol?1 6p6.9?10??pVBCZ??1??2
RTVVB?22.32?(14)?2?03y2B2.3?0.7?3(?9.5)?0.72?(?265)?10?6BM?yB?2yy?0?yyyC?yC?3yyC??3yy111ijk12222???ijk1211111211212C122?y2C222???j?1k.326?10?4(m3?mol-1)?0.33?(1300)?3?0.32?0.7?(4950)?3?0.3?0.72?7270?0.73?(30250)?10?12将
?i??36-2?1.455?10(m?mol)以上结果代入三项维里方程得：
69?105V1.326?10?41.455?10?3?1??
8.314?462VV2试差求解得：V?4.25?10?4m3?mol?1
2－25．一压缩机，每小时处理454kg甲烷及乙烷的等摩尔混合物。气体在50×105Pa、422K下离开压缩机，试咨询离开压缩机的气体体积流率为多少cm3?h?1？
解：混合物的分子量为M?05MCH?0.5MCH?0.5?16.04?0.5?30.07?23.06
426混合物的流率为：n?利用Kay规则求虚拟临界常数：
i454?19.7kmol?h-1 23.06??Tpc??yiTci?0.5?190.56?0.5?305.32?247.94K ppc??yipci?0.5?4.599?0.5?4.872?4.736MPa
iT422??1.702 虚拟对比条件为：Tpr?Tpc247.94p5ppr???1.056
ppc4.736用图2-11判定，应该使用维里方程，现将所需数据列于下表，其中第
Tcij/K 190.56 305.32 241.21 三行数据按照（2-48a）~（2-48e）式运算。
ij 11 22 12 pcij/ MPa 4.599 4.872 4.701 Vcij/(m3?kmol-1) Zcij 0.09860 0.1455 0.1205 0.286 0.279 0.2825 ?ij 0.011 0.099 0.055 采纳二阶舍项的virial方程运算混合物的性质，需要运算混合物的交互第二virial系数，运算结果见下表，
ij 11 22 B(0) -0.0353 -0.168 B(1) 0.133 0.0948 Bij/(m3?kmol-1) －0.01165 －0.08287 12 -0.0894 0.1226 －0.03528 由式（2－46）得：
2BM?y12B11?2y1y2B12?y2B22?0.52?(?0.01165)?2?0.5?0.5?(?0.03528)?0.52?(?0.08287)3-1??0.04127(m?3kmol)RT8.314?10?422V??B??0.04127?0.6604?10?3(m3?kmol-1) 6p5.0?10体积流率 nV?19.7?0.6604?13.01?m3?h?1?
2－26．H2和N2的混合物，按合成氨反应的化学计量比，加入到反应器中
N2?3H2?2NH3
混合物进反应器的压力为600×105Pa，温度为298K，流率为6m3?h?1。其中15％的N2转化为NH3，离开反应器的气体被分离后，未反应的气体循环使用，试运算：
（1）每小时生成多少公斤NH3?
若反应器出口物流（含NH3的混合物）的压力为550×105Pa、温度为451K，试咨询在内径D＝0.05m管内的流速为多少？
解：（1）这是一个二元混合物系pVT的运算咨询题。使用RK方程进行运算
1a?h???? 1?hbRT1.5?1?h?bbp h??VZRT2a?y12a11?2y1y2a12?y2a22 Z?组元 b?y1b1?y2b2
.50.42748R2Tc212 a12?pc12Tc/K pc?10?5/PaVc?106/(m3?mol-1)Zc 90.1 64.2 76.45 0.292 0.305 0.299 a/(Pa?m6?K0.5?mol-2)b/(m3?mol-1) 1.555 0.1427 0.4727 11（N2） 126.10 22（H2） 33.18 12 64.68 33.94 13.13 21.03 2.676×10-5 1.820×10-5 aM?0.252?1.555?2?0.25?0.75?0.4727?0.752?0.1427?0.3547Pa?m6?K0.5?mol-2?5?53-112.676?a1?10?5?2.0340.?3547??h??1.820bM?0.25?100.7510m?mol ?h?Z????????1?hbRT1.5?1?h?1?h2.034?10?5?8.314??298?1.5?1?h??1?h??0.4077??1?h1?h??