化工熱力學

前言

化工過程的分析，化學反應器、分離裝置和過程控制的設計研究都需要有流體的熱力學性質和平衡數(shù)據(jù)。因此，化工熱力學日益受到化學工程工作者的重視，并已成為化學工程學的分支學科之一。不少年來它已作為國內外化工系的必修課程。本書是在1974年浙江大學化學工程教研室所編寫的《化工熱力學》講義的基礎上，經過幾年來的教學實踐，按1978年2月化工類教材工作會議所制訂的教材編寫大綱，由浙江大學和清華大學分工編寫，作為《化學工程專業(yè)》的教材之一。根據(jù)過去的教學經驗，學生認為熱力學概念抽象、難懂，不易用來分析實際問題，故在編寫過程中力求講清基本概念、基本理論和基本方法，以期收到舉一反三之效。另外，通過適當?shù)亟榻B本學科的最新進展、例題的演算和平衡性質的計算值與實驗值的對比等措施來提高本書的實用價值。望學生學習后，能具備有關流體的平衡熱力學方面的基礎知識，得以接觸本學科的近代文獻，以便得到進一步的提高和深化。本書除作教科書外，也可供從事化工過程的工程技術人員參考。本書共分九章。第一章是緒論，第二、第三章介紹流體及其混合物的容積性質和熱力學性質，這是學習以后各章的基礎。第四、第五章是熱力學的基本定律及其應用，通過第六章的學習，能夠綜合運用熱力學的第一定律和第二定律，分析某些較為典型的熱力過程。第七、第八章是流體的常壓相平衡的基礎和計算，第九章是化學反應平衡，這三章是熱力學和傳質過程、分離工程、反應工程間聯(lián)系的紐帶，為后續(xù)課的學習做好準備。本書由天津大學余國琮教授主審，參加審稿會的還有南京化工學院、浙江大學、清華大學、上?；W院、北京化工學院等單位的同志。他們認真地審閱了初稿，提出了許多寶貴意見，編者對此表示謝意。

內容概要

本書是教育部普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。全書共9章。本書在第二版基礎上修訂，對內容作了增刪，重新改寫了第二版的第1、2章，把第2章內容進行了擴充和分割，增添了第3章，即純流體的熱力學性質計算，以加強這方面的基礎。另外，部分改寫了６～９章，精練了文字和更換了例題、補充附錄。本書包括：緒論、流體的狀態(tài)方程、純流體的熱力學性質計算、熱力學第一定律及其應用、熱力學第二定律及其應用、化工過程熱力學分析、溶液熱力學基礎、流體相平衡、化學反應平衡及附錄。     本書可作為化學工程與工藝專業(yè)本科生教材，也可供從事化學、化工、輕工、材料和熱能動力的教師、研究生和工程技術人員參考。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　化工熱力學的范疇和任務　　1.1.1　化工熱力學發(fā)展簡述　　1.1.2　熱力學的基礎　　1.1.3　化工熱力學的研究范疇和在過程開發(fā)中的作用　1.2　經典熱力學的特點和分子熱力學的興起　　1.2.1　經典熱力學的特點　　1.2.2　分子熱力學的興起　1.3　化學工程師需要熱力學　參考文獻第2章　流體的壓力、體積、溫度關系：狀態(tài)方程式　2.1　純物質的p-V-T行為　2.2　流體的狀態(tài)方程式　　2.2.1　理想氣體方程式　　2.2.2　維里（Virial）方程式　　2.2.3　立方型方程式　　2.2.4　多參數(shù)狀態(tài)方程式　2.3　對應態(tài)原理的應用　　2.3.1　普遍化狀態(tài)方程式　　2.3.2　兩參數(shù)普遍化壓縮因子圖　　2.3.3　偏心因子與三參數(shù)壓縮因子圖　　2.3.4　普遍化第二維里系數(shù)關聯(lián)式　　2.3.5　立方型狀態(tài)方程的對比形式　　2.3.6　臨界參數(shù)和偏心因子的估算　2.4　液體的ｐ-V-T關系　　2.4.1　Rackett方程式　　2.4.2　Yen-Woods關系式　　2.4.3　Lydersen，Greenkorn和Hougen對應態(tài)法　　2.4.4　基團貢獻法　2.5　真實氣體混合物　　2.5.1　混合規(guī)則和組合規(guī)則　　2.5.2　Amagat定律和普遍化壓縮因子圖聯(lián)用　　2.5.3　混合物的狀態(tài)方程式　　2.6　立方型狀態(tài)方程的剖析　　2.6.1　vdW方程的合理化分析　　2.6.2　RK方程在工程應用中的進程　　2.6.3　其他的立方型狀態(tài)方程　習題　參考文獻第3章　純流體的熱力學性質計算　3.1　熱力學關系式　　3.1.1　熱力學基本方程式　　3.1.2　Maxwell關系式　3.2　以T、p為變量的焓變和熵變計算　3.3　剩余性質　3.3.1　自由焓可作為母函數(shù)　　3.3.2　剩余性質的引入　　3.3.3　剩余性質與偏離性質的異同　3.4　用剩余性質計算氣體熱力學性質　　3.4.1　真實氣體的焓和熵　　3.4.2　用普遍化關聯(lián)計算剩余性質　　3.4.3　用狀態(tài)方程計算剩余性質　3.5　液體的熱力學性質　　3.5.1　以T和p為變量表達焓變和熵變　　3.5.2　以T和V為變量表達內能、熵的變化　3.6　兩相系統(tǒng)　　3.6.1　Clapeyron方程式　　3.6.2　蒸氣壓估算　　3.6.3　汽化焓估算　習題　參考文獻第4章　熱力學第一定律及其應用　4.1　閉系非流動過程的能量平衡　4.2　開系流動過程的能量平衡　4.3　穩(wěn)流過程的能量平衡　　4.3.1　開系穩(wěn)流過程的能量平衡式　　4.3.2　穩(wěn)流過程能量平衡式的簡化形式及其應用　　4.3.3　軸功　　4.3.4　熱量衡算　4.4　氣體壓縮過程　　4.4.1　壓縮過程熱力學分析　　4.4.2　單級壓縮機可逆軸功的計算　　4.4.3　多級壓縮功的計算　　4.4.4　氣體壓縮的實際功耗　　4.4.5　葉輪式壓縮機　習題　參考文獻第5章　熱力循環(huán)——熱力學第二定律及其應用第6章　化工過程熱力學分析第7章　溶液熱力學基礎第8章　流體相平衡第9章　化學反應平衡參考文獻附錄一　附附錄二　熱力學平均溫度的推導附錄三　組分逸度系數(shù)方程式的推導

章節(jié)摘錄

插圖：5．5制冷使物系的溫度降到低于周圍環(huán)境物質（大氣或天然水源）的溫度的過程稱為制冷（refrigeration）過程。大氣和天然水源是自然界所能得到的最大量的低溫源。將物系的溫度降到大氣或天然水源的溫度，根據(jù)熱力學第二定律（Clausius的說法），這是一個自動的過程，無需消耗外功。但是，若要將物系的溫度降到低于大氣或天然水源溫度，就必須將熱量從被冷凍的低溫物系傳至溫度較高的大氣或天然水源。根據(jù)熱力學第二定律，熱不能自動地從低溫物體傳至高溫物體，要實現(xiàn)此過程必須消耗外功。因此，制冷過程的實質就是利用外功將熱從低溫物體傳給高溫環(huán)境介質。制冷廣泛用于空氣調節(jié)、食品冷藏等，在工業(yè)上用于制冰、氣體脫水干燥等。在化工生產中，不少過程都需要制冷，例如鹽類結晶、低溫下氣液混合物的分離等。在石油化工中潤滑油的凈化、低溫反應以及揮發(fā)性烴類的分離等，另外像合成橡膠、煤氣、人造纖維與制藥等均需要制冷。本節(jié)只對制冷過程進行熱力學分析，至于制冷設備的結構和設計則不作討論，有關這方面的內容有專著介紹。工業(yè)上實現(xiàn)制冷的方法有蒸氣壓縮制冷、吸收制冷和噴射制冷。其中蒸氣壓縮制冷和吸收制冷是目前廣泛應用的主要制冷方法。5．5．1制冷原理與逆卡諾循環(huán)制冷過程需要工質在低溫下連續(xù)不斷地吸熱，通常是用穩(wěn)定流動的液態(tài)工質汽化來實現(xiàn)的。形成的蒸氣通過壓縮和冷凝過程向自然環(huán)境（大氣或天然水）放熱，此時工質變成常溫的高壓液體，然后該液體經絕熱膨脹又回到原來的低溫狀態(tài)，重新汽化吸熱并開始新的循環(huán)。

編輯推薦

《化工熱力學(第3版)》：普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材

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