PDF《化工热力学》

普通高等教育 十二五 规划教材 化工热力学(第二版) 施云海 主编 王艳莉 彭阳峰 彭昌军 编写 图书在版编目( C I P) 数据 化工热力学/施云海主编.

―2版. ―上海: 华东理工大学出版社,

2 0

1 3.

8 普通高等教育 十二五 规划教材 I S B N9

7 8

7 5

6 2

8 3

6 1

5 5 Ⅰ .①化… Ⅱ .①施… Ⅲ .①化工热力学―高等学校―教材 Ⅳ .①TQ

0 1 3.

1 中国版本图书馆 C I P数据核字(

2 0

1 3 ) 第1

7 1

1 6 8号 内容提要 本书针对化工热力学课程的特点, 以G 函数( G i b b s函数) 作为课程内容的主线, 分1 2章分别 叙述了流体的p V T 关系, 纯物质的热力学性质及其计算, 溶液热力学基础, 相平衡热力学, 热 力学第

一、 二定律及其工程应用, 蒸汽动力循环与制冷循环, 化学反应平衡和界面吸附过程热力 学, 高分子溶液热力学基础和电解质溶液热力学基础等. 本书可作为高等院校化工、 轻工、 制药工程等相关专业的教材, 亦可供从事化学、 化工、 材料 等领域的教师、 研究生和科技人员参考. 普通高等教育 十二五 规划教材 化工热力学( 第二版 ) 主编/施云海 编写/王艳莉 彭阳峰 彭昌军 责任编辑 / 焦婧茹 责任校对 / 刘婧封面设计 / 肖祥德 裘幼华 出版发行 / 华东理工大学出版社有限公司 地址:上海市梅陇路1

3 0号,

2 0

0 2

3 7

电话:(

0 2

1 )

6 4

2 5

0 3

0 6 ( 营销部) (

0 2

1 )

6 4

2 5

2 3

4 4 ( 编辑室) 传真:(

0 2

1 )

6 4

2 5

2 7

0 7

网址: p r e s s . e c u s t . e d u . c n 印刷/常熟新骅印刷有限公司 开本/7

8 7 mm*1

0 9

2 mm

1 /

1 6 印张/2

5 字数/6

4 9千字 版次/2

0 0 7年8月第1版2013年8月第2版印次/2

0 1 3年8月第1次书号/I S B N9

7 8

7 5

6 2

8 3

6 1

5 5 定价/4 3.

8 0元 联系我们: 电子邮箱 p r e s s @e c u s t . e d u . c n 官方微博 e . w e i b o . c o m / e c u s t p r e s s 淘宝官网 h t t p : / / s h o p

6 1

9 5

1 2

0 6. t a o b a o . c o m 第二版前言 本书是在《 化工热力学》 第一版基础上经过改编、 增加章节修订而成的.相比于第一 版, 内容上增加了高分子溶液热力学基础和电解质溶液热力学基础两章.本书秉承第一版 的特点, 在内容上主要分为三大块: 基础化工热力学、 工程热力学和单元应用模块.这三部 分内容紧密联系的纽带为 G i b b s函数.基础化工热力学, 重点解决实际系统的焓变和熵变 的计算问题, 实质是为后面两个模块的深入学习奠定基础.工程热力学, 包括热力学第一 定律、 热力学第二定律等内容.热力学第一定律的实质是利用系统的状态函数变化量, 如 焓变( 或热力学能的变化量) 、 动能和位能的变化量, 来计算系统与环境间交换的热量与轴 功量;

同样的道理, 热力学第二定律的实质是利用系统的状态函数变化量, 如熵变及熵的流 动量( 其仅与系统和环境间所交换的热量― ― ―由热力学第一定律计算) , 来计算过程的不可 逆性或熵的产生量, 进而计算过程的损耗功和理想功, 为实际过程的能量使用和消耗进行 评价.这些是学习了物理化学、 化工热力学课程中焓变、 熵变之后的最终目的或应用之一, 是当今社会节能减排的科学基础.单元应用模块, 如相平衡、 化学反应平衡、 界面吸附过 程、 高分子溶液、 电解质溶液等内容是前述两个模块在化工实际单元操作中的具体应用, 这 些内容可以分割成不同的知识点, 针对不同的教学对象, 进行菜单式模块法教学. 因学识所限, 本书中的问题仍在所难免, 衷心希望读者给予批评指正, 以便进一步完善. 编者

2 0

1 3年7月前言化工热力学是化学工程的基础学科和重要分支之一, 是高等院校化学工程与工艺专业 及其他相关专业的必修课程.为了适应当前化工热力学教学的需要, 作者根据多年的教学 经验, 在校教材建设委员会的支持下, 完成了本书的编写.为配合本书的出版, 还出版了 《 化工热力学学习指导和模拟试题集萃》 , 作为辅导学习材料. 本书在编写过程中, 编者力求内容上注重基本概念、 热力学模型及其工程应用;

叙述上 由浅入深, 并注意各章节之间的衔接.近年来计算机已广泛应用于化工热力学数据关联计 算、 理论模 型的开发, 与此同时热力学模型也是当今大型化工模拟软件AspenP l u s , P r o /Ⅱ, C h e m C A D 的设计与计算的基础.因此在教学中适当引用化工大型模拟软件求解 热力学模型尤为必要, 也是化工热力学课程适应时代发展的需要.本教材各章节中列举了 较多的例题, 以便读者更深入地理解和掌握所学的内容.附录中列出常用的物性数据与图 表, 以供查用. 全书共十章.第1章为绪论.第2章介绍流体的p V T 关系.第3, 4章为纯物质 ( 流体) 的热力学性质与计算和溶液热力学基础, 这是学习以后各章的基础.第6, 7章为热 力学第一定律与热力学第二定律及其工程应用.第8章为蒸汽动力循环与制冷循环, 读者 通过这三章课程的学习, 能够综合运用热力学的基本定律和有效能分析法, 剖析一些较为 典型的化工过程的能量利用情况和热力过程.第5, 9章为相平衡热力学和化学反应平衡, 是为后续课程如分离工程、 反应工程等的学习打基础的内容.第1 0章为界面吸附过程热力 学, 可供轻化工、 高分子等专业学生学习选用. 本书第1, 4, 5, 6, 7章由施云海编写;

第2, 3, 9章由王艳莉编写;

第8章由彭阳峰编写, 他还参与了第6, 7章部分资料的整理工作;

第1 0章由彭昌军编写.全书由施云海担任主 编, 并负责统稿工作. 本书的编写得到了华东理工大学教材建设委员会、 教务处和刘洪来教授的大力支持, 化工热力学教学组全体同志也给予很大的帮助, 在此一并深表谢意. 由于编者水平所限, 书中难免存在不足之处, 衷心希望读者给予批评指正, 以便进一步 修改. 编者2007年5月于上海 目录第1章 绪论

1 1.

1 化工热力学的地位和作用

1 1.

2 化工热力学研究的主要内容、 方法与局限性

2 1. 2.

1 化工热力学研究的主要内容

2 1. 2.

2 化工热力学研究的主要方法

2 1. 2.

3 化工热力学的局限性

5 1.

3 化工热力学在化工研究与开发中的重要应用

5 1.

4 如何学好化工热力学

6 1.

5 热力学基本概念

7 习题

8 第2章 流体的p V T 关系

1 0 2.

1 纯物质的p V T 关系

1 0 2.

2 流体的状态方程

1 2 2. 2.

1 立方型状态方程

1 2 2. 2.

2 多参数状态方程

1 8 2.

3 对应态原理及其应用

2 1 2. 3.

1 对应态原理

2 1 2. 3.

2 三参数对应态原理

2 2 2. 3.

3 普遍化状态方程

2 4 2.

4 流体的蒸气压、 蒸发焓和蒸发熵

2 7 2. 4.

1 蒸气压

2 7 2. 4.

2 蒸发焓和蒸发熵

2 8 2.

5 混合规则与混合物的p V T 关系

2 9 2. 5.

1 混合规则

2 9 2. 5.

2 混合物的状态方程

3 0 2.

6 液体的p V T 关系

3 4 2. 6.

1 液体状态方程

3 4 2. 6.

2 普遍化关联式

3 5 习题

3 6 第3章 纯物质( 流体) 的热力学性质与计算

3 9 3.

1 热力学性质间的关系

3 9 3. 1.

1 热力学基本方程

3 9 3. 1.

2 点函数间的数学关系

3 9 3. 1.

3 M a x w e l l关系式

4 0

1 化工热力学(第二版) 3. 1.

4 M a x w e l l关系式的应用

4 1 3.

2 单相系统的热力学性质

4 2 3.

3 用剩余性质计算系统的热力学性质

4 4 3.

4 用状态方程计算热力学性质

4 6 3.

5 气体热力学性质的普遍化关系

4 8 3. 5.

1 普遍化 V i r i a l系数法

4 8 3. 5.

2 普遍化压缩因子法

4 9 3.

6 纯组分的逸度与逸度系数

5 7 3. 6.

1 逸度和逸度系数的定义

5 7 3. 6.

2 纯气体逸度( 系数) 的计算

5 8 3. 6.

3 温度和压力对逸度的影响

6 1 3. 6.

4 纯液体的逸度

6 2 3.

7 纯物质的饱和热力学性质计算

6 2 3. 7.

1 纯组分的气液平衡原理

6 2 3. 7.

2 饱和热力学性质计算

6 3 3.

8 纯组分两相系统的热力学性质及热力学

图表

6 4 3. 8.

1 纯组分两相系统热力学性质

6 4 3. 8.

2 热力学性质

图表

6 5 3. 8.

3 热力学性质

图表制作原理

6 8 习题

6 9 第4章 溶液热力学基础

7 2 4.

1 可变组成系统的热力学关系

7 2 4.

2 偏摩尔性质

7 3 4.

3 G i b b s - D u h e m 方程

7 8 4.

4 混合物组分的逸度和逸度系数

8 0 4. 4.

1 混合物逸度与逸度系数的计算方法

8 0 4. 4.

2 混合物逸度与组分逸度之间的关系

8 3 4. 4.

3 组分逸度与温度、 压力间的关系

8 8 4.

5 理想溶液

8 9 4. 5.

1 理想溶液与标准态

8 9 4. 5.

2 理想溶液的特征

9 0 4. 5.

3 理想溶液标准态之间的关系

9 2 4.

6 混合过程性质变化、 体积效应与热效应

9 2 4. 6.

1 混合体积效应

9 2 4. 6.

2 混合热效应

9 3 4.

7 过量性质与活度系数

9 5 4.

8 液体混合物中组分活度系数的测定方法

9 7 4. 8.

1 气液平衡法

9 7 4. 8.

2 G i b b s - D u h e m 方程法

9 7 4. 8.

3 溶剂与溶质的活度系数

9 8

2 目录4. 8.

4 溶剂与溶质的活度系数测定法

1 0

0 4.

9 活度系数模型

1 0

1 4. 9.

1 正规溶液与S c a t c h a r d - H i l d e b r a n d活度系数方程

1 0

2 …………………… 4. 9.

2 无热溶液与 F l o r y - H u g g i n s方程

1 0

2 4. 9.

3 W o h l方程

1 0

3 4. 9.

4 基于局部组成概念的活度系数方程

1 0

4 习题

1 1

3 第5章 相平衡热力学

1 1

7 5.

1 平衡性质与判据

1 1

7 5.

2 相律与 G i b b s - D u h e m 方程

1 1

8 5.

3 二元汽液平衡相图

1 1

9 5.

4 汽液相平衡类型及计算类型

1 2

2 5. 4.

1 汽液相平衡类型

1 2

3 5. 4.

2 汽液相平衡计算的准则与方法

1 2

3 5. 4.

3 气液平衡过程

1 3

5 5.

5 由实验数据计算活度系数模型参数

1 3

8 5.

6 汽液相平衡实验数据的热力学一致性校验

1 4

1 5. 6.

1 等温二元汽液平衡数据热力学一致性校验

1 4

2 5. 6.

2 等压二元汽液平衡数据热力学一致性校验

1 4

3 5.

7 共存方程与稳定性

1 4

4 5. 7.

1 溶液相分离的热力学条件

1 4

4 5. 7.

2 液液平衡相图及类型

1 4

6 5.

8 液液相平衡关系与计算类型

1 4

8 5. 8.

1 液液相平衡准则

1 4

8 5. 8.

2 二元系液液平衡的计算

1 4

8 5. 8.

3 三元系液液平衡的计算

1 4

8 5.

9 固液相平衡关系及计算类型

1 5

1 5.

1 0 含超临界组分的气液相平衡

1 5

3 习题

1 5

7 第6章 热力学第一定律及其工程应用

1 6

2 6.

1 敞开系统热力学第一定律

1 6

2 6. 1.

1 封闭系统的能量平衡

1 6

2 6. 1.

2 敞开系统的能量平衡

1 6

3 6.

2 稳定流动过程与可逆过程

1 6

4 6. 2.

1 稳定流动过程

1 6

4 6. 2.

2 可逆过程

1 6

6 6.

3 轴功的计算

1 6

7 6. 3.

1 可逆轴功

1 6

7 6. 3.

2 气体压缩及膨胀过程热力学分析

1 6

8 6. 3.

3 节流膨胀

1 6

9

3 化工热力学(第二版) 6. 3.

4 等熵膨胀

1 7

0 6. 3.

5 膨胀过程中的温度效应

1 7

1 6.

4 喷管的热力学基础

1 7

3 6. 4.

1 等熵流动的基本特征

1 7

3 6. 4.

2 气体的流速与临界速度

1 7

4 6.

5 喷射器

1 7

7 习题

1 8

0 第7章 热力学第二定律及其工程应用

1 8

2 7.

1 热力学第二定律的表述方法

1 8

2 7. 1.

1 可逆过程与不可逆过程

1 8

3 7. 1.

2 熵183 7. 1.

3 热源熵变与功源熵变

1 8

3 7.

2 熵平衡方程

1 8

4 7. 2.

1 封闭系统的熵平衡方程

1 8

4 7. 2.

2 敞开系统的熵平衡方程

1 8

5 7.

3 热机效率

1 8

6 7.

4 理想功、 损耗功与热力学效率

1 8

7 7. 4.

1 理想功

1 8

7 7. 4.

2 稳定流动过程理想功

1 8

7 7. 4.

3 损耗功

1 8

9 7. 4.

4 热力学效率

1 9

0 7.

5 熵分析法在化工单元过程中的应用

1 9

2 7. 5.

1 传热过程

1 9

2 7. 5.

2 混合与分离过程

1 9

3 7.

6 有效能及其计算方法

1 9

5 7. 6.

1 有效能的概念

1 9

5 7. 6.

2 有效能的组成

1 9

6 7. 6.

3 有效能的计算

1 9

7 7. 6.

4 无效能

2 0

2 7.

7 有效能平衡方程与有效能损失

2 0

3 7. 7.

1 有效能平衡方程

2 0

3 7. 7.

2 有效能损失

2 0

3 7.

8 化工过程能量分析及合理用能准则

2 0

4 7. 8.

1 能量平衡法

2 0

4 7. 8.

2 有效能分析法

2 0

7 7. 8.

3 合理用能准则

2 1

0 习题

2 1

1 第8章 蒸汽动力循环与制冷循环

2 1

3 8.

1 蒸汽动力循环― ― ―R a n k i n e循环过程分析

2 1

3 8. 1.

1 R a n k i n e循环

2 1

3

4 目录8. 1.

2 R a n k i n e循环的改进

2 1

7 8.

2 内燃机热力过程分析

2 2

0 8. 2.

1 定容加热循环

2 2

0 8. 2.

2 定压加热循环

2 2

1 8.

3 燃气轮机过程分析

2 2

2 8.

4 制冷循环原理与蒸汽压缩制冷过程分析

2 2

3 8. 4.

1 逆Carnot循环

2 2

3 8. 4.

2 蒸汽压缩制冷循环

2 2

5 8.

5 其他制冷循环

2 2

6 8. 5.

1 蒸汽喷射制冷

2 2

6 8. 5.

2 吸收制冷

2 2

7 8.

6 热泵及其应用

2 2

8 8.

7 深冷循环与气体液化

2 2

9 8. 7.

1 L i n d e - H a m p s o n系统工作原理

2 3

0 8. 7.

2 系统的液化率及压缩功耗

2 3

0 习题

2 3

2 第9章 化学反应平衡

2 3

4 9.

1 反应进度与化学反应计量学

2 3

4 9.

2 化学反应平衡常数及其计算

2 3

7 9. 2.

1 化学反应平衡的判据

2 3

7 ........