流體與過程熱力學(xué)

前言

可以簡(jiǎn)明地將“化工熱力學(xué)”理解為是一門探討物質(zhì)平衡態(tài)的物理化學(xué)性質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換原理的學(xué)問。人類利用能源與資源的技術(shù)水平，在漫長(zhǎng)的文明史上曾經(jīng)維持在相當(dāng)?shù)偷乃?，直至產(chǎn)業(yè)革命才發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變。大約在19世紀(jì)20年代，歐美學(xué)者們以化學(xué)熱力學(xué)和工程熱力學(xué)為基礎(chǔ)，逐步形成了化工熱力學(xué)這門學(xué)科，把與物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)相關(guān)的知識(shí)與各種能量轉(zhuǎn)換過程、循環(huán)和系統(tǒng)更緊密地聯(lián)系起來，使人們有可能更好地認(rèn)識(shí)和把握物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換的規(guī)律，有力地推動(dòng)了當(dāng)時(shí)的科學(xué)與技術(shù)發(fā)展。 人們廣義地理解化學(xué)工程技術(shù)為“過程技術(shù)”——認(rèn)為它是改變?cè)系臓顟B(tài)、微觀結(jié)構(gòu)或化學(xué)組成的各種物理化學(xué)的分離和化學(xué)反應(yīng)（包括催化、電化與生化反應(yīng)）、化學(xué)加工技術(shù)。而所謂過程科學(xué)，則是其科學(xué)基礎(chǔ)，主要研究涉及物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化與傳遞過程的共性規(guī)律。以過程技術(shù)為基礎(chǔ)而建立的產(chǎn)業(yè)部門包括化學(xué)品制造、石油煉制、冶金、建筑材料、合成材料、食品、醫(yī)藥、制漿造紙以及軍用化學(xué)品等工業(yè)。然而這是傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，今天看來，面對(duì)更為廣泛的需求與背景，特別是能源問題日趨嚴(yán)峻的形勢(shì)下，需要調(diào)整對(duì)“化工熱力學(xué)”的傳統(tǒng)學(xué)科領(lǐng)域的界定。本書以“流體與過程熱力學(xué)”冠名即基于這樣一種認(rèn)識(shí)，希望本書不僅適應(yīng)傳統(tǒng)意義上的過程工業(yè)類專業(yè)的需要，亦適應(yīng)更寬領(lǐng)域（如熱能工程類專業(yè)、能源或環(huán)境工程類專業(yè)）的需要。 化工熱力學(xué)本身的內(nèi)容龐雜，所以無論是教材還是授課內(nèi)容，體系結(jié)構(gòu)的整合與簡(jiǎn)并，章節(jié)構(gòu)成的合理化都很重要。本書基本構(gòu)成分成上下兩部分或兩個(gè)階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容：基礎(chǔ)物性與工程熱力學(xué)知識(shí)部分（第2章至第4章）與化學(xué)熱力學(xué)知識(shí)部分（第5章至第8章）?？傮w上，力圖理論部分與應(yīng)用部分緊密結(jié)合，前后內(nèi)容銜接融通，由簡(jiǎn)到繁，使知識(shí)體系的主線能簡(jiǎn)明、清晰地表現(xiàn)出來。

內(nèi)容概要

　　《流體與過程熱力學(xué)（附光盤）》基本構(gòu)架分作兩部分：第2章至第4章介紹基礎(chǔ)物性與工程熱力學(xué)知識(shí)部分，第5章至第8章介紹化學(xué)熱力學(xué)知識(shí)部分。在第1章“緒論”里，主要介紹熱力學(xué)的學(xué)科范疇與沿革發(fā)展；本課程的內(nèi)容、應(yīng)用與學(xué)習(xí)目的。第2章“流體的pVT關(guān)系”討論單組分流體和氣體混合物的狀態(tài)方程，這是熱力學(xué)物性模型的基礎(chǔ)。第3章“流體的熱力學(xué)性質(zhì)：焓與熵”以剩余性質(zhì)和偏摩爾性質(zhì)的概念為基礎(chǔ)，解決計(jì)算流體狀態(tài)性質(zhì)的方法。第4章“能量利用過程與循環(huán)”結(jié)合流動(dòng)體系的熱力學(xué)第一定律，介紹流體壓縮與膨脹等熱力過程，以及動(dòng)力循環(huán)、制冷與熱泵和流體的液化。第5章“過程熱力學(xué)分析”則是從熱力學(xué)第二定律，引出函數(shù)的概念，并討論過程與系統(tǒng)的分析。以第6章“流體熱力學(xué)性質(zhì)：逸度與活度”中建立起來的逸度與活度的熱力學(xué)模型為基礎(chǔ)，在第7章“流體相平衡”中討論汽液相平衡分析方法與數(shù)據(jù)檢驗(yàn)方法，在第8章“化學(xué)平衡”中則討論均相與非均相流體的化學(xué)平衡分析方法?！　　读黧w與過程熱力學(xué)（附光盤）》附有思考題與習(xí)題供師生參考，附錄給出了常用的熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)和圖表，而且在附屬的光盤中給出了計(jì)算熱力學(xué)物性軟件Therm 6？0?！　　读黧w與過程熱力學(xué)（附光盤）》可作為高等院校過程技術(shù)專業(yè)（如化工、石油與天然氣、建材、冶金、輕紡、電力、食品等專業(yè)）的本科課程和碩士課程的選用教材，亦可作為相關(guān)專業(yè)（如熱能工程類專業(yè)、能源或環(huán)境工程類專業(yè)）的本科生、研究生、科研與技術(shù)人員的教材或參考書、工具書。

書籍目錄

第1章 緒論11.1 范疇11.2 沿革與發(fā)展21.3 課程內(nèi)容31.4 應(yīng)用與教學(xué)目的41.4.1 學(xué)科位置與應(yīng)用41.4.2 教學(xué)目的41.5 學(xué)習(xí)輔助資料5第2章 流體的pVT關(guān)系72.1 單組分流體的pVT行為72.2 均相流體pVT行為的模型化112.2.1 不可壓縮流體與狀態(tài)方程112.2.2 氣體的非理想性及其修正132.3 單組分的汽液相平衡的模型：蒸氣壓方程162.4 virial方程172.4.1 方程基本形式172.4.2 舍項(xiàng)方程182.4.3 virial系數(shù)的獲取182.5 立方型狀態(tài)方程192.5.1 vanderWaals方程192.5.2 立方型狀態(tài)方程的普適形式202.5.3 幾種常用的立方型方程212.5.4 立方型方程參數(shù)的決定212.5.5 汽相及類似汽相體積的根232.5.6 液相及類似液相體積的根232.6 狀態(tài)方程的普遍化關(guān)聯(lián)252.6.1 Pitzer的三參數(shù)普遍化關(guān)聯(lián)式與Edmister的壓縮因子圖252.6.2 Lee Kesler方程252.6.3 普遍化的第二virial系數(shù)272.7 狀態(tài)方程的選用302.8 飽和液體的體積關(guān)聯(lián)式332.9 氣體混合物的pVT關(guān)系352.9.1 虛擬臨界性質(zhì)與Kay規(guī)則352.9.2 狀態(tài)方程的混合規(guī)則與相互作用參數(shù)372.9.3 泡點(diǎn)下的液體混合物密度41第3章 流體的熱力學(xué)性質(zhì)：焓與熵433.1 純流體的熱力學(xué)關(guān)系433.1.1 基本關(guān)系式433.1.2 焓和熵表示為T及p的函數(shù)453.1.3 Gibbs函數(shù)作為基本運(yùn)算的函數(shù)473.2 熱容、蒸發(fā)焓與蒸發(fā)熵483.2.1 理想氣體的熱容483.2.2 液體的熱容483.2.3 蒸發(fā)焓與蒸發(fā)熵483.3 剩余性質(zhì)503.4 以狀態(tài)方程計(jì)算剩余性質(zhì)533.4.1 利用virial方程求MR533.4.2 利用立方型方程求MR553.4.3 利用Lee Kesler關(guān)聯(lián)式求MR573.5 純流體的焓變與熵變的計(jì)算613.6 熱力學(xué)性質(zhì)圖和表643.6.1 類型與構(gòu)成643.6.2 熱力學(xué)性質(zhì)圖繪制原理663.6.3 水蒸氣表673.7 多組分流體的熱力學(xué)關(guān)系683.8 偏摩爾性質(zhì)及其與流體性質(zhì)關(guān)系713.8.1 偏摩爾性質(zhì)的加成關(guān)系713.8.2 偏摩爾性質(zhì)間的關(guān)系723.8.3 偏摩爾性質(zhì)的計(jì)算733.8.4 Gibbs Duhem方程763.9 混合性質(zhì)與多組分流體性質(zhì)783.9.1 理想混合物783.9.2 混合性質(zhì)793.10 多組分流體焓變與熵變的計(jì)算823.10.1 焓變與熵變的計(jì)算基本公式823.10.2 焓濃圖84第4章 能量利用過程與循環(huán)874.1 熱力學(xué)第一定律與能量平衡方程874.1.1 開放體系的質(zhì)量平衡874.1.2 能量平衡的一般式884.1.3 穩(wěn)流體系的能量平衡904.1.4 測(cè)量焓的流動(dòng)卡計(jì)914.1.5 焓變的應(yīng)用924.2 流體壓縮與膨脹954.2.1 氣體壓縮954.2.2 流體膨脹984.3 動(dòng)力循環(huán)1004.3.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán)1004.3.2 燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)1054.3.3 聯(lián)合動(dòng)力循環(huán)1084.4 制冷與熱泵1094.4.1 Carnot制冷循環(huán)1094.4.2 蒸氣壓縮制冷循環(huán)1104.4.3 制冷劑的選擇1124.4.4 吸收式制冷1134.4.5 熱泵1144.5 液化過程115第5章 過程熱力學(xué)分析1195.1 熱力學(xué)第二定律與熵平衡方程1195.1.1 熵產(chǎn)生與熵平衡方程1195.1.2 能量質(zhì)量的差異1215.2 函數(shù)1225.2.1 的概念1225.2.2 環(huán)境參考態(tài)1245.2.3 功和熱的1265.2.4 物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)1265.2.5 穩(wěn)定流動(dòng)體系的1285.3 平衡方程1315.3.1 損失與穩(wěn)流系的平衡方程1315.3.2 效率1335.4 過程與系統(tǒng)的分析1355.4.1 “過程 體系”的分析方法1355.4.2 “狀態(tài) 體系”的分析方法138第6章 流體熱力學(xué)性質(zhì)：逸度與活度1416.1 逸度1416.1.1 純組分的逸度1416.1.2 純組分汽液相平衡時(shí)的逸度1426.1.3 多組分體系中組分的逸度1436.1.4 Lewis Randall規(guī)則1446.1.5 剩余性質(zhì)的基本關(guān)系1446.2 逸度的計(jì)算1456.2.1 氣體純組分逸度的計(jì)算1456.2.2 液體純組分逸度的計(jì)算1476.2.3 多組分體系逸度的計(jì)算1506.3 活度1556.3.1 純液體與固體組分的活度1556.3.2 液態(tài)多組分體系中的組分的活度1566.3.3 活度與混合性質(zhì)1596.4 超額性質(zhì)1606.4.1 超額Gibbs函數(shù)1606.4.2 超額Gibbs函數(shù)與活度系數(shù)1626.4.3 超額性質(zhì)的本質(zhì)1636.5 活度系數(shù)模型1656.5.1 ScatchardHildebrand方程與溶解度參數(shù)1656.5.2 Redlich Kister經(jīng)驗(yàn)式1666.5.3 Margules模型1676.5.4 vanLaar模型1686.5.5 局部組成模型1686.5.6 活度系數(shù)模型的選用170第7章 流體相平衡1767.1 穩(wěn)定性準(zhǔn)則1767.2 汽液相平衡的相圖1797.3 汽液相平衡模型化1857.3.1 平衡判據(jù)1857.3.2 汽液相平衡基本關(guān)系式1857.3.3 溶液體系的汽液相平衡關(guān)系1877.4 互溶系的共沸現(xiàn)象1897.5 汽液相平衡的基本計(jì)算1907.5.1 露點(diǎn)和泡點(diǎn)的計(jì)算1917.5.2 閃蒸的計(jì)算1987.5.3 DePriester列線圖與K值關(guān)聯(lián)汽液相平衡2017.6 熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)2067.7 液液相平衡2097.7.1 液液相平衡相圖2097.7.2 液液相平衡的模型化210第8章 化學(xué)平衡2148.1 化學(xué)平衡模型化方法2148.1.1 反應(yīng)進(jìn)度2148.1.2 反應(yīng)體系的獨(dú)立反應(yīng)數(shù)2178.1.3 化學(xué)平衡判據(jù)2198.1.4 平衡常數(shù)2208.2 氣相單一反應(yīng)平衡2238.3 氣相多個(gè)反應(yīng)平衡2288.4 液相反應(yīng)平衡2308.4.1 液體混合物反應(yīng)平衡2308.4.2 溶液反應(yīng)平衡2328.5 非均相反應(yīng)平衡2338.5.1 氣固相反應(yīng)平衡2338.5.2 氣液相反應(yīng)平衡236思考題與習(xí)題241附錄254參考文獻(xiàn)295

章節(jié)摘錄

插圖：熱力學(xué)（rrhermodynamics）是研究熱現(xiàn)象中物質(zhì)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律的學(xué)科。它著重研究物質(zhì)的平衡狀態(tài)的物理、化學(xué)過程。所以又稱為“平衡熱力學(xué)”（Equilibrium Thermod ynamics）。關(guān)于對(duì)非平衡態(tài)過程的研究則涉及了時(shí)間因素作用下狀態(tài)參數(shù)的變化，被稱為非平衡熱力學(xué)或不可逆熱力學(xué)。熱力學(xué)從大量經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)了自然界有關(guān)熱現(xiàn)象的一些共同規(guī)律，特別是熱力學(xué)第一定律表述了能量的“量守恒”關(guān)系，熱力學(xué)第二定律則從能量轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)——能量的“質(zhì)不守恒”論證了過程進(jìn)行的方向和限度。熱力學(xué)以這兩個(gè)定律作為其理論的基礎(chǔ)。所以它的方法和結(jié)論在幾乎所有自然與工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但它不考慮物質(zhì)內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)，不涉及變化的速度和過程的機(jī)理，因而只能說明宏觀熱現(xiàn)象；至于深入到熱現(xiàn)象的本質(zhì)，則需要分子運(yùn)動(dòng)論（例如“分子物理學(xué)”和“統(tǒng)計(jì)物理學(xué)”）予以補(bǔ)充、說明，并加以發(fā)展。將熱力學(xué)基本定律應(yīng)用于化學(xué)領(lǐng)域，形成了化學(xué)熱力學(xué)。其主要任務(wù)是解決化學(xué)和物理變化進(jìn)行的方向和限度，特別是對(duì)化學(xué)反應(yīng)的可能性和平衡條件作出預(yù)測(cè)。其內(nèi)容包括普通熱力學(xué)、混合物理論、相平衡、化學(xué)平衡等部分。熱化學(xué)（Thermochemistry）是研究物理和化學(xué)過程中熱效應(yīng)規(guī)律的學(xué)科，是化學(xué)熱力學(xué)的一部分?；跓崃W(xué)第一定律，在“卡計(jì)”中直接測(cè)量變化過程的熱效應(yīng)，是熱化學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)方法。熱化學(xué)數(shù)據(jù)（例如相變熱、燃燒熱、生成熱等）在熱力學(xué)計(jì)算中和工程設(shè)計(jì)方面具有廣泛應(yīng)用。

編輯推薦

《流體與過程熱力學(xué)(第2版)》：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材,北京高等教育精品教材

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    流體與過程熱力學(xué) PDF格式下載

---