发布时间 : 星期三 文章化工热力学课后题答案马沛生更新完毕开始阅读
2BM?y12B11?2y1y2B12?y2B22?0.32?(14)?2?0.3?0.7?(?9.5)?0.72?(?265)?10?6????1.326?10?4(m3?mol-1)23CM????yiyjykCijk?y13C111?3y1y2C112??3y1y2C122?y2C2222?0.33?(1300)?3?0.32?0.7?(4950)?3?0.3?0.72?7270?0.73?(30250)?10?12?1.455?10?3(m6?mol-2)将以上结果代入三项维里方程得：
?ijk?69?105V1.326?10?41.455?10?3?1?? 28.314?462VV试差求解得：V?4.25?10m?mol
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，试问离开压缩机的气体体积流率为多少cm?h？
解：混合物的分子量为M?05MCH4?0.5MC2H6?0.5?16.04?0.5?30.07?23.06 混合物的流率为：n?3?1?43?1454?19.7kmol?h-1 23.06??利用Kay规则求虚拟临界常数：
Tpc??yiTci?0.5?190.56?0.5?305.32?247.94K
ippc??yipci?0.5?4.599?0.5?4.872?4.736MPa
i虚拟对比条件为：Tpr?T422??1.702 Tpc247.94ppr?p5??1.056 ppc4.736用图2-11判断，应该使用维里方程，现将所需数据列于下表，其中第三行数据按照（2-48a）~（2-48e）式计算。 ij 11 22 12 Tcij/K 190.56 305.32 241.21 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 采用二阶舍项的virial方程计算混合物的性质，需要计算混合物的交互第二virial系数，计算结果见下表，
ij 11 22 12 由式（2－46）得：
B(0) -0.0353 -0.168 -0.0894 B(1) 0.133 0.0948 0.1226 Bij/(m3?kmol-1) －0.01165 －0.08287 －0.03528 2BM?y12B11?2y1y2B12?y2B22?0.52?(?0.01165)?2?0.5?0.5?(?0.03528)?0.52?(?0.08287)??0.04127(m3?kmol-1)RT8.314?103?422V??B??0.04127?0.6604?10?3(m3?kmol-1) 6p5.0?10体积流率 nV?19.7?0.6604?13.01m?h?3?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6m?h。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，试计算：
（1）每小时生成多少公斤NH3?
（2） 若反应器出口物流（含NH3的混合物）的压力为550×105Pa、温度为451K，
试问在内径D＝0.05m管内的流速为多少？
解：（1）这是一个二元混合物系pVT的计算问题。使用RK方程进行计算
3?1Z?1a?1?hbRT1.5?h??? 1?h??h?bbp ?VZRT2a?y12a11?2y1y2a12?y2a22
b?y1b1?y2b2
.50.42748R2Tc212 a12?pc12组元 Tc/K pc?10?5/PaVc?106/(m3?mol-1)Zc 90.1 0.292 a/(Pa?m6?K0.5?mol-2)b/(m3?mol-1) 1.555 11（N2） 126.10 33.94 2.676×10-5 22（H2） 33.18 12 64.68 13.13 21.03 64.2 76.45 0.305 0.299 0.1427 0.4727 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-2bM?0.25?2.676?10?5?0.75?1.820?10?5?2.034?10?5m3?mol-1
Z??1a?h?10.3547?h???????1.51.5??51?hbRT?1?h?1?h2.034?10?8.314??298??1?h?1?h??0.4077??1?h1?h??
bbp2.034?10?5?600?1050.4926h????
VZRTZ?8.314?298Z进行试差迭代得：Z?1.424 h=0.346
V?ZRT1.424?8.314?298?63?1??58.8?10m?mol 6p60?10??6?106?1.020?105mol?h?1 摩尔流率n?58.8??N2的摩尔流率为：nN2?0.25?1.020?10＝2.551?10mol?h 生成的NH3量为：2.551?10?0.15?2＝7.653?10mol?h4354??1?
?－1?
（2）这是一个三元混合物系pVT的计算问题。继续使用RK方程进行计算 反应器出口物流组成：以入口1molN2为基准 N2：1—0.15=0.85 H2：3—3×0.15＝2.55 NH3：0.15×2＝0. 30
则总物质的量为：0.85+0.30+2.55＝3.75 各物质的摩尔分率为：
0.85?0.230 3.752.55yH2??0.689
3.750.30yNH3??0.081
3.75yN2?以NH3作为第三组元，补充数据如下： 组元 Tc/K pc?10?5/PaVc?106/(m3?mol-1)Zc a/(Pa?m6?K0.5?mol-2)b/(m3?mol-1) 33（NH3） 405.65 13 23 226.17 116.01 112.78 62.0 38.6 72.5 81.0 68.3 0.242 0.267 0.274 8.683 3.666 1.109 2.591×10-5 22aM?y12a11?y2a22?y3a33?2y1y2a12?2y1y3a13?2y2y3a23?0.232?1.555?0.6892?0.1427?0.0812?8.683?2?0.23?0.689?0.4727?
2?0.23?0.081?3.666?2?0.081?0.689?1.109?0.617Pa?m6?K0.5?mol-2?5??
bM?y1b1?y2b2?y3b3??0.23?2.676?0.689?1.820?0.081?2.591??10?5?2.079?10Z???m3?mol-1?1a?h?10.617?h???????1.51.5??51?hbRT?1?h?1?h2.079?10?8.314??451??1?h?1?h??0.3727??1?h1?h??
bbp2.079?10?5?550?1050.3050h????
VZRTZ?8.314?451Z进行试差迭代得：Z?1.250 h=0.244
V?ZRT1.250?8.314?451?63?1??85.22?10m?mol 6p55?10??所以以进口N2为1mol作基准 入口总物质的量为：1＋3+0＝4mol
出口总物质的量为：1×（1－0.15）＋3×（1－0.15）+1×0.15×2＝3.7mol 产品的摩尔流率为：反应物摩尔流率×3.7/4＝1.022×105×3/4=9.45×104m?mol产品的体积流率为：85.22?10?6?3?1?
?9.45?104?8.053m3?h?1
??速率u?V8.0538.053???4103.4m?h?1?1.140m?s?1 2A?3.14/4?0.05?D24????2－27．测得天然气（摩尔组成为CH484%、N29%、C2H67%）在压力9.27MPa、温度37.8℃下的平均时速为25m?h。试用下述方法计算在标准状况下的气体流速。 （1）理想气体方程； （2）虚拟临界参数；
（3）Dalton定律和普遍化压缩因子图；
3?1