化工熱力學(xué)

前言

化工過程的分析，化學(xué)反應(yīng)器、分離裝置和過程控制的設(shè)計(jì)研究都需要有流體的熱力學(xué)性質(zhì)和平衡數(shù)據(jù)。因此，化工熱力學(xué)日益受到化學(xué)工程工作者的重視，并已成為化學(xué)工程學(xué)的分支學(xué)科之一。不少年來它已作為國(guó)內(nèi)外化工系的必修課程。本書是在1974年浙江大學(xué)化學(xué)工程教研室所編寫的《化工熱力學(xué)》講義的基礎(chǔ)上，經(jīng)過幾年來的教學(xué)實(shí)踐，按1978年2月化工類教材工作會(huì)議所制訂的教材編寫大綱，由浙江大學(xué)和清華大學(xué)分工編寫，作為《化學(xué)工程專業(yè)》的教材之一。根據(jù)過去的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)為熱力學(xué)概念抽象、難懂，不易用來分析實(shí)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(dāng)?shù)亟榻B本學(xué)科的最新進(jìn)展、例題的演算和平衡性質(zhì)的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的對(duì)比等措施來提高本書的實(shí)用價(jià)值。望學(xué)生學(xué)習(xí)后，能具備有關(guān)流體的平衡熱力學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，得以接觸本學(xué)科的近代文獻(xiàn)，以便得到進(jìn)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(shù)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(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)，這是學(xué)習(xí)以后各章的基礎(chǔ)。第四、第五章是熱力學(xué)的基本定律及其應(yīng)用，通過第六章的學(xué)習(xí)，能夠綜合運(yùn)用熱力學(xué)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(chǔ)和計(jì)算，第九章是化學(xué)反應(yīng)平衡，這三章是熱力學(xué)和傳質(zhì)過程、分離工程、反應(yīng)工程間聯(lián)系的紐帶，為后續(xù)課的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。本書由天津大學(xué)余國(guó)琮教授主審，參加審稿會(huì)的還有南京化工學(xué)院、浙江大學(xué)、清華大學(xué)、上?；W(xué)院、北京化工學(xué)院等單位的同志。他們認(rèn)真地審閱了初稿，提出了許多寶貴意見，編者對(duì)此表示謝意。

內(nèi)容概要

本書是教育部普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。全書共9章。本書在第二版基礎(chǔ)上修訂，對(duì)內(nèi)容作了增刪，重新改寫了第二版的第1、2章，把第2章內(nèi)容進(jìn)行了擴(kuò)充和分割，增添了第3章，即純流體的熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算，以加強(qiáng)這方面的基礎(chǔ)。另外，部分改寫了６～９章，精練了文字和更換了例題、補(bǔ)充附錄。本書包括：緒論、流體的狀態(tài)方程、純流體的熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算、熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用、熱力學(xué)第二定律及其應(yīng)用、化工過程熱力學(xué)分析、溶液熱力學(xué)基礎(chǔ)、流體相平衡、化學(xué)反應(yīng)平衡及附錄。     本書可作為化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生教材，也可供從事化學(xué)、化工、輕工、材料和熱能動(dòng)力的教師、研究生和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　化工熱力學(xué)的范疇和任務(wù)　　1.1.1　化工熱力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)述　　1.1.2　熱力學(xué)的基礎(chǔ)　　1.1.3　化工熱力學(xué)的研究范疇和在過程開發(fā)中的作用　1.2　經(jīng)典熱力學(xué)的特點(diǎn)和分子熱力學(xué)的興起　　1.2.1　經(jīng)典熱力學(xué)的特點(diǎn)　　1.2.2　分子熱力學(xué)的興起　1.3　化學(xué)工程師需要熱力學(xué)　參考文獻(xiàn)第2章　流體的壓力、體積、溫度關(guān)系：狀態(tài)方程式　2.1　純物質(zhì)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(duì)應(yīng)態(tài)原理的應(yīng)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(guān)聯(lián)式　　2.3.5　立方型狀態(tài)方程的對(duì)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(guān)系　　2.4.1　Rackett方程式　　2.4.2　Yen-Woods關(guān)系式　　2.4.3　Lydersen，Greenkorn和Hougen對(duì)應(yīng)態(tài)法　　2.4.4　基團(tuán)貢獻(xiàn)法　2.5　真實(shí)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(yīng)用中的進(jìn)程　　2.6.3　其他的立方型狀態(tài)方程　習(xí)題　參考文獻(xiàn)第3章　純流體的熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算　3.1　熱力學(xué)關(guān)系式　　3.1.1　熱力學(xué)基本方程式　　3.1.2　Maxwell關(guān)系式　3.2　以T、p為變量的焓變和熵變計(jì)算　3.3　剩余性質(zhì)　3.3.1　自由焓可作為母函數(shù)　　3.3.2　剩余性質(zhì)的引入　　3.3.3　剩余性質(zhì)與偏離性質(zhì)的異同　3.4　用剩余性質(zhì)計(jì)算氣體熱力學(xué)性質(zhì)　　3.4.1　真實(shí)氣體的焓和熵　　3.4.2　用普遍化關(guān)聯(lián)計(jì)算剩余性質(zhì)　　3.4.3　用狀態(tài)方程計(jì)算剩余性質(zhì)　3.5　液體的熱力學(xué)性質(zhì)　　3.5.1　以T和p為變量表達(dá)焓變和熵變　　3.5.2　以T和V為變量表達(dá)內(nèi)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(xí)題　參考文獻(xiàn)第4章　熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用　4.1　閉系非流動(dòng)過程的能量平衡　4.2　開系流動(dòng)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(jiǎn)化形式及其應(yīng)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(xué)分析　　4.4.2　單級(jí)壓縮機(jī)可逆軸功的計(jì)算　　4.4.3　多級(jí)壓縮功的計(jì)算　　4.4.4　氣體壓縮的實(shí)際功耗　　4.4.5　葉輪式壓縮機(jī)　習(xí)題　參考文獻(xiàn)第5章　熱力循環(huán)——熱力學(xué)第二定律及其應(yīng)用第6章　化工過程熱力學(xué)分析第7章　溶液熱力學(xué)基礎(chǔ)第8章　流體相平衡第9章　化學(xué)反應(yīng)平衡參考文獻(xiàn)附錄一　附附錄二　熱力學(xué)平均溫度的推導(dǎo)附錄三　組分逸度系數(shù)方程式的推導(dǎo)

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(zhì)（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(xué)第二定律（Clausius的說法），這是一個(gè)自動(dòng)的過程，無(wú)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(xué)第二定律，熱不能自動(dòng)地從低溫物體傳至高溫物體，要實(shí)現(xiàn)此過程必須消耗外功。因此，制冷過程的實(shí)質(zhì)就是利用外功將熱從低溫物體傳給高溫環(huán)境介質(zhì)。制冷廣泛用于空氣調(diào)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(chǎn)中，不少過程都需要制冷，例如鹽類結(jié)晶、低溫下氣液混合物的分離等。在石油化工中潤(rùn)滑油的凈化、低溫反應(yīng)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(duì)制冷過程進(jìn)行熱力學(xué)分析，至于制冷設(shè)備的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)則不作討論，有關(guān)這方面的內(nèi)容有專著介紹。工業(yè)上實(shí)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(yīng)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(zhì)在低溫下連續(xù)不斷地吸熱，通常是用穩(wěn)定流動(dòng)的液態(tài)工質(zhì)汽化來實(shí)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(shí)工質(zhì)變成常溫的高壓液體，然后該液體經(jīng)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(xué)(第3版)》：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材

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