化工熱力學

前言

　　化工熱力學是化學工程的重要分支和基礎學科，是化學工程與工藝專業(yè)的必修課程。在多年的教學實踐中，編者體會到在不失熱力學課程體系嚴謹性和完整性的前提下，化工熱力學教材不必追求過深和過于全面，而教學工作應力圖使學生體會到熱力學在解決化工過程分析、化工設計和研究等實際問題中的重要作用。在編寫過程中，編者參考了國內(nèi)外近年來出版的有關教材和專著，內(nèi)容上注意與物理化學等前導課程的銜接，并避免與化學反應工程課程的重復。同時將以研究流體熱力學性質為中心的內(nèi)容、以研究相平衡和化學反應平衡為中心的內(nèi)容和以研究能量轉化、特別是熱和功及其相互轉換的內(nèi)容相對集中，按照由簡單到復雜、由一般到具體、由基礎理論到實際應用的原則組織各章節(jié)的內(nèi)容。另外，為了使本書成為一本更為實用和更易為學生所接受的教材，在各章和附錄中列出了常用的物性數(shù)據(jù)和圖表，并在每章安排了便于學生深入理解和掌握所學內(nèi)容的例題和習題。全書共分6章。第1章緒論講述熱力學的一些重要概念。第2章和第3章分別講述純流體及其混合物的p?V?T性質和熱力學性質及其計算方法。第4章介紹運用熱力學原理解決化工領域中的相平衡和化學反應平衡問題。第5章闡述化工過程熱力學分析理論與方法，通過綜合運用熱力學的基本定律，對化工過程能量的有效利用進行分析和評價。第6章討論能量轉換過程，特別是一些熱功轉換過程，如蒸汽功力循環(huán)和制冷循環(huán)等。本書主要作為化學工程與工藝專業(yè)本科生的教材，也可作為化學化工等專業(yè)教師、研究生以及從事相關工作的工程技術人員的參考資料。本書在編寫過程中參考了大量的文獻資料。陳礪教授提出許多寶貴的意見，曹天軍、劉文躍、高軍、唐海玲等同學參與了本書部分文本輸入工作，在此一并深表感謝。由于編者水平所限，書中難免存在不妥之處，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《化工熱力學》可作為高等院?；ゎ惛鲗I(yè)的教材，也可供從事化工、輕工、材料等專業(yè)的科技人員和工程技術人員參考使用?！痘崃W》介紹了經(jīng)典熱力學原理、熱力學計算方法及其在化工中的應用。全書共分6章：緒論；純流體的熱力學性質；混合物的熱力學性質；相平衡和化學反應平衡；化工過程熱力學分析；能量轉換過程及其熱力學計算。

書籍目錄

第1章 緒論11.1 化工熱力學的內(nèi)容和任務11.2 熱力學的研究方法11.3 熱力學的基本概念和名詞21.3.1 體系與環(huán)境21.3.2 狀態(tài)和性質21.3.3 過程與循環(huán)31.3.4 熱和功3第2章 純流體的熱力學性質42.1 純流體的pVT關系42.1.1 純物質的pVT行為42.1.2 真實流體狀態(tài)方程52.1.3 對應態(tài)原理及其應用122.1.4 液體的pVT性質172.2 純流體的熱力學性質202.2.1 熱力學性質間的關系202.2.2 熱力學性質的計算212.3 逸度及逸度系數(shù)332.3.1 逸度及逸度系數(shù)的定義332.3.2 純物質逸度的求算342.3.3 液相的逸度372.4 純物質兩相體系熱力學性質及熱力學圖表382.4.1 兩相體系的熱力學性質382.4.2 熱力學性質圖表39習題40第3章 混合物的熱力學性質423.1 真實氣體混合物的pVT關系423.1.1 混合規(guī)則423.1.2 虛擬臨界參數(shù)法433.1.3 混合物狀態(tài)方程式443.2 均相混合物的熱力學性質473.2.1 變組成體系的基本熱力學關系473.2.2 偏摩爾性質493.2.3 Gibbs Duhem方程523.3 混合過程性質變化533.3.1 混合過程性質的變化533.3.2 混合過程的焓變化543.4 混合物的逸度及其組分的逸度563.4.1 混合物的逸度及其組分逸度的定義563.4.2 混合物的逸度和它的組分逸度之間的關系573.4.3 混合物中組分逸度的計算583.5 理想混合物633.5.1 理想混合物的概念633.5.2 理想混合物的熱力學性質643.6 活度和活度系數(shù)643.6.1 活度和活度系數(shù)643.6.2 標準態(tài)653.6.3 超額性質663.6.4 活度系數(shù)模型69習題73第4章 相平衡和化學反應平衡764.1 汽液平衡764.1.1 汽液平衡相圖764.1.2 汽液平衡關系式794.1.3 中低壓下汽液平衡的計算804.1.4 高壓下汽液平衡的計算864.1.5 汽液平衡數(shù)據(jù)的熱力學校驗864.2 氣液平衡894.2.1 氣體在液體中的溶解度894.2.2 氣體溶解度與壓力的關系904.2.3 氣體溶解度與溫度的關系914.2.4 狀態(tài)方程法計算氣液平衡924.3 液液平衡934.3.1 液液平衡相圖934.3.2 液液平衡關系及其計算934.4 化學反應平衡954.4.1 化學反應平衡判據(jù)和化學反應平衡常數(shù)954.4.2 氣相反應平衡964.4.3 液相反應平衡97習題98第5章 化工過程熱力學分析1015.1 熱力學第一定律1015.1.1 熱力學第一定律1015.1.2 封閉體系熱力學第一定律1015.1.3 穩(wěn)流體系熱力學第一定律1025.2 熱力學第二定律1045.2.1 熱力學第二定律1045.2.2 熵和熵增原理1055.2.3 熵平衡1075.3 理想功、損失功及熱力學效率1095.3.1 理想功1095.3.2 損失功1105.3.3 熱力學效率1115.4 有效能1125.4.1 有效能的概念1125.4.2 有效能的計算1135.4.3 有效能衡算及有效能效率1165.5 化工過程熱力學分析1195.5.1 典型化工單元過程熱力學分析1195.5.2 化工過程熱力學分析121習題125第6章 能量轉換過程及其熱力學計算1286.1 氣體的壓縮1286.1.1 等溫壓縮1286.1.2 絕熱壓縮1286.1.3 多變壓縮1296.1.4 多級多變壓縮1306.2 膨脹過程1326.2.1 節(jié)流膨脹1326.2.2 做外功的絕熱膨脹1336.3 蒸汽動力循環(huán)1346.3.1 Rankine循環(huán)1346.3.2 Rankine循環(huán)的改進1376.4 制冷循環(huán)1386.4.1 蒸汽壓縮制冷循環(huán)1386.4.2 吸收式制冷循環(huán)1416.4.3 熱泵142習題143附錄145附錄一 單位換算表145附錄二 一些物質的基本物性數(shù)據(jù)145附錄三 一些物質的理想氣體熱容溫度關聯(lián)式系數(shù)150附錄四 一些物質的液體熱容溫度關聯(lián)式系數(shù)154附錄五 水蒸氣表157附錄六 硫酸的積分溶解熱和稀釋熱表163附錄七 氨的TS圖164附錄八 氨的lnpH圖164附錄九 空氣的TS圖165主要符號說明166參考文獻168

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　1.1　化工熱力學的內(nèi)容和任務　　熱力學是在研究熱現(xiàn)象的應用中產(chǎn)生的。熱力學是一門研究能量、能量轉換以及與能量轉換有關的物性關系的科學。熱力學以熱力學第一、第二定律為基礎，經(jīng)過嚴密的邏輯推理導出熱力學結論，具有高度的普遍性、可靠性和實用性。從歷史上看，熱力學這門學科是在研究如何提高熱機的效率、制造性能更好的熱機而發(fā)展起來的。因此，早期的熱力學更為著重于熱和功之間的相互轉換和相互關系的研究。隨著科學技術的發(fā)展，熱力學的應用已經(jīng)具有極大的普遍性，除了在研究熱力工程的基礎上發(fā)展起來的工程熱力學外，用熱力學原理處理化學現(xiàn)象和物理化學現(xiàn)象便產(chǎn)生了化學熱力學。在化學工業(yè)的生產(chǎn)和研究中，既有工程問題，又有化學問題，研究如何運用熱力學原理解決化學工程領域中出現(xiàn)的問題便成了化學工程學中的一個重要研究課題，因而產(chǎn)生了它的一個分支學科——化工熱力學。化工熱力學實際上是化學熱力學和工程熱力學組合而成的一門學科。它的主要任務是以熱力學第一、第二定律為基礎-研究化工過程各種能量及其相互轉化規(guī)律，研究物質狀態(tài)變化與物性之間的關系以及物理化學變化達到平衡的條件、限度和狀態(tài)。　　……

編輯推薦

　　《高等學校教材：化工熱力學》共分6章。第1章緒論講述熱力學的一些重要概念。第2章和第3章分別講述純流體及其混合物的p-V-T性質和熱力學性質及其計算方法。第4章介紹運用熱力學原理解決化工領域中的相平衡和化學反應平衡問題。第5章闡述化工過程熱力學分析理論與方法，通過綜合運用熱力學的基本定律，對化工過程能量的有效利用進行分析和評價。第6章討論能量轉換過程，特別是一些熱功轉換過程，如蒸汽功力循環(huán)和制冷循環(huán)等。 《高等學校教材：化工熱力學》主要作為化學工程與工藝專業(yè)本科生的教材，也可作為化學化工等專業(yè)教師、研究生以及從事相關工作的工程技術人員的參考資料。

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