化工熱力學

《化工熱力學》吸取國內外最新教材的精華，參考多數高校執行的48~56學時安排，在系統介紹化工熱力學原理的前提下，加強化工過程實用知識與實用計算方法的闡述，以強化學生利用熱力學原理解決化工生產實際問題能力的培養。

全書共分10章，首先介紹了熱力學定律與基本原理、流體的容積性質、流體的熱力學性質；將真實氣體混合物的熱力學性質計算單設一章，以增強實際流股工況計算訓練；接著講述溶液的熱力學性質、流體相平衡與化學反應平衡；最後講述流體流動、壓縮、膨脹與節流過程熱力學計算，蒸汽動力循環及製冷循環過程與計算，及典型化工過程的熱力學分析。書中各章都配有例題與習題。習題設置注意知識點的覆蓋，並附有答案。

本書可作為高等學校化工及相關專業教材，也可供相關工程技術人員參考。

第1章概述1

1.1化工熱力學的發展歷程1

1.2系統與環境2

1.3化學狀態與流體性質2

1.4熱力學第一定律3

1.4.1控制質量系統的熱力學第一定律4

1.4.2控制體積系統的熱力學第一定律4

1.5熱力學第二定律8

1.5.1熱量向功轉化的上限9

1.5.2熵11

1.5.3熱力學第二定律的數學表達12

思考題14

習題14

第2章流體的容積性質16

2.1純物質的p-V-T行為16

2.2流體的狀態方程18

2.2.1理想氣體狀態方程18

2.2.2維里(Virial)方程19

2.2.3立方型方程21

2.3氣體的普遍化關聯30

2.3.1對應狀態原理31

2.3.2普遍化的立方型狀態方程31

2.3.3兩參數對應狀態原理33

2.3.4三參數對應狀態原理35

2.3.5普遍化第二維里係數關聯式37

2.4液體與似液體通用立方型狀態方程的根40

2.5液體普遍化關聯42

思考題44

習題45

第3章流體的熱力學性質46

3.1均相流體系統的熱力學基本關係式46

3.2焓和熵的計算48

3.3剩餘性質50

3.4剩餘性質的計算52

3.4.1由狀態方程求剩餘性質52

3.4.2由普遍化壓縮因子關係求剩餘焓和剩餘熵54

3.4.3由普遍化維里係數求剩餘焓和剩餘熵57

3.5液體焓和熵的計算63

3.6熱力學性質圖表64

3.6.1TS圖65

3.6.2pH圖68

3.6.3HS圖68

思考題71

習題72

第4章真實氣體混合物的熱力學性質74

4.1混合規則74

4.2真實氣體混合物普遍化壓縮因子和摩爾體積的計算76

4.2.1Amagat定律(分體積定律)和普遍化壓縮因子圖聯用76

4.2.2真實氣體混合物的狀態方程77

4.3真實氣體混合物剩餘焓和剩餘熵的計算83

4.3.1由RK方程計算真實氣體混合物的剩餘焓和剩餘熵83

4.3.2由普遍化第二維里係數計算真實氣體混合物的剩餘焓和剩餘熵83

4.3.3由普遍化關聯圖計算真實氣體混合物的剩餘焓和剩餘熵85

思考題88習題89

第5章溶液熱力學90

5.1敞開系統的熱力學關係式與化學勢91

5.2偏摩爾性質92

5.3逸度和逸度係數96

5.3.1純氣體的逸度計算97

5.3.2純液體的逸度計算101

5.3.3溶液中組分的逸度計算103

5.3.4利用Microsoft Excel進行熱力學性質計算108

5.4理想溶液與標準態112

5.5過量性質與混合過程中的性質變化114

5.5.1過量性質114

5.5.2混合過程中的性質變化115

5.5.3焓濃圖116

5.6活度和活度係數117

5.6.1Wohl型方程120

5.6.2基於局部組成概念的活度係數方程123

5.6.3UNIQUAC和UNIFAC模型125

思考題128

習題129

第6章相平衡131

6.1相平衡的判據131

6.2汽液平衡132

6.2.1低壓下的汽液平衡134

6.2.2中壓下的汽液平衡142

6.2.3高壓下的汽液平衡157

6.3氣液平衡159

6.4液液平衡161

6.4.1液液平衡相圖161

6.4.2溶液的穩定性162

6.4.3液液平衡計算164

6.5汽液液平衡(VLLE)165

思考題168

習題168

第7章化學反應平衡171

7.1反應坐標172

7.2化學反應平衡判據的應用174

7.3標準Gibbs能的變化及平衡常數175

7.4溫度對平衡常數的影響177

7.5平衡常數的估算180

7.6平衡常數與組成的關係182

7.6.1氣相反應182

7.6.2液相反應183

7.7單一反應的平衡轉化率184

7.7.1均相反應185

7.7.2非均相反應186

7.8反應系統的相律和Duhem定理187

7.9多個反應平衡189

7.10燃料電池195

思考題199

習題199

第8章流動系統的熱力學分析200

8.1質量守恆201

8.2能量守恆202

8.3熵衡算205

8.3.1熵的概念205

8.3.2熵的衡算205

8.4熱力學方法的過程分析208

8.4.1流體流動過程分析209

8.4.2壓縮過程211

8.4.3膨脹過程217

8.4.4節流過程218

思考題222

習題222

第9章熱力學循環224

9.1卡諾循環及其逆循環224

9.2朗肯循環和蒸汽動力裝置225

9.2.1卡諾熱機的改進226

9.2.2朗肯循環的改進230

9.3蒸汽壓縮製冷循環233

9.4吸收式製冷循環234

9.5熱泵循環236

9.6吸收式熱泵237

思考題239

習題239

第10章化工過程的節能分析241

10.1理想功241

10.2損耗功242

10.3典型過程的分析244

10.3.1管內流動過程24410.3.2換熱過程244

10.3.3逆流換熱和順流換熱245

10.4能量最優原則246

思考題248

習題248

附錄250

附錄A單位換算係數與通用氣體常數250

附錄B純物質的性質250

附錄C比熱容與物質生成性質253

附錄DLee-Kesler普遍化關聯表257

附錄E水蒸氣表272

附錄F熱力學圖301

習題參考答案303

參考文獻306