本書(shū)為國家精品課程“化工熱力學(xué)”教材,由清華大學(xué)化學(xué)工程系教師編寫(xiě)。內容包括熱力學(xué)基本定律、流體p-V-T關(guān)系和熱力學(xué)性質(zhì)、氣體壓縮和膨脹、熱功轉換和過(guò)程熱力學(xué)分析、液體溶液、相平衡和化學(xué)反應平衡等。*3版主要補充了極性物質(zhì)立方型狀態(tài)方程、溶液理論全面推導、超額吉布斯混合規則和先進(jìn)相平衡算法等內容。本書(shū)可用作高等院?;崃W(xué)課程的教材,也可供從事化學(xué)工業(yè)、石油天然氣、環(huán)保、材料和熱能動(dòng)力的科技人員參考。
本書(shū)是高等院?;崃W(xué)課程的教材。內容包括熱力學(xué)基本定律、流體的pVT關(guān)系和流體的熱力學(xué)性質(zhì)、氣體的壓縮和膨脹過(guò)程、熱功轉換過(guò)程及其過(guò)程熱力學(xué)分析、液體溶液、相平衡和化學(xué)反應平衡。
本書(shū)可作為高等院?;ゎ?lèi)各專(zhuān)業(yè)的教材,也可供從事化學(xué)工業(yè)、石油化工、輕工、材料和熱能動(dòng)力的科技人員參考。
高光華:清華大學(xué)化工系教授,從事化工熱力學(xué)教學(xué)30余年,國家教學(xué)名師,國家精品課主講教師。陳?。呵迦A大學(xué)化工系教授,博導,從事化工熱力學(xué)教學(xué)10余年,清華大學(xué)精品課教師。盧滇楠:清華大學(xué)化工系副教授,博導,全國優(yōu)秀博士論文獲得者,從事化工熱力學(xué)教學(xué)10余年。
0緒論
0.1化工熱力學(xué)的內容
0.2名詞、定義和基本概念
0.2.1熱力學(xué)體系
0.2.2熱力學(xué)變量
0.2.3熱力學(xué)過(guò)程
0.2.4熱力學(xué)第零定律和溫度
0.2.5能、功和熱
習題
參考文獻
1熱力學(xué)基本定律
1.1熱力學(xué)第一定律
1.1.1焦耳實(shí)驗和內能
1.1.2熱力學(xué)第一定律的數學(xué)表達式
1.1.3穩定流動(dòng)過(guò)程
1.1.4氣體的基本熱力學(xué)過(guò)程
1.2熱力學(xué)第二定律
1.2.1從熱變功的實(shí)際意義
1.2.2熱力循環(huán)與熱效率
1.2.3卡諾循環(huán)與卡諾定理
1.2.4熱力學(xué)第二定律的數學(xué)表達式
1.2.5熵變與不可逆性
習題
參考文獻
2流體的pVT關(guān)系
2.1純流體的pVT性質(zhì)
2.2理想氣體定律與維里方程
2.2.1理想氣體模型與理想氣體定律
2.2.2維里方程
2.2.3實(shí)用的舍項維里方程
2.3經(jīng)典狀態(tài)方程
2.3.1立方型狀態(tài)方程
2.3.2多參數狀態(tài)方程
2.4對比態(tài)原理
2.4.1對比態(tài)原理的提出
2.4.2改良對比態(tài)原理
2.4.3普遍化的真實(shí)氣體狀態(tài)方程
2.5對比態(tài)關(guān)聯(lián)
2.5.1普遍化壓縮因子圖
2.5.2LydersenGreenkornHougen對比態(tài)關(guān)聯(lián)式
2.5.3Pitzer對比態(tài)關(guān)聯(lián)式
2.5.4LeeKesler改進(jìn)的Pitzer對比態(tài)關(guān)聯(lián)式
2.5.5極性物質(zhì)的對比態(tài)關(guān)聯(lián)式
2.6液體的pVT性質(zhì)
2.6.1飽和液體狀態(tài)方程
2.6.2壓縮液體狀態(tài)方程
2.6.3普遍化關(guān)聯(lián)式
2.6.4結構加和法
2.7真實(shí)氣體混合物
2.7.1Amagat定律、Dalton定律與普遍化壓縮因子圖聯(lián)用
2.7.2狀態(tài)方程混合規則
2.7.3混合物的臨界參數
2.7.4液體混合物的混合規則
習題
參考文獻
3流體的熱力學(xué)性質(zhì)
3.1熱力學(xué)關(guān)系
3.1.1麥克斯韋關(guān)系式
3.1.2熱力學(xué)函數的一階導數間的普遍關(guān)系
3.2熱力學(xué)性質(zhì)的計算
3.2.1參比態(tài)的選擇和理想氣體的熱力學(xué)性質(zhì)
3.2.2真實(shí)氣體的熱力學(xué)性質(zhì)
3.2.3普遍化熱力學(xué)性質(zhì)圖
3.3逸度與逸度系數的定義及其計算
3.3.1逸度與逸度系數的定義
3.3.2純氣體逸度的計算
3.3.3逸度與溫度和壓力的關(guān)系
3.3.4凝聚態(tài)物質(zhì)的逸度
3.4熱力學(xué)圖表
3.4.1從實(shí)驗數據制作熱力學(xué)圖表的方法與步驟
3.4.2熱力學(xué)圖的形式
3.5變組成體系的主要性質(zhì)關(guān)系
3.5.1開(kāi)放體系的熱力學(xué)關(guān)系式和化學(xué)勢
3.5.2偏摩爾性質(zhì)
3.6氣體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)
3.6.1氣體混合物的組分逸度
3.6.2氣體混合物的焓值計算
習題
參考文獻
4氣體的壓縮和膨脹過(guò)程
4.1壓縮機
4.1.1單級往復式壓縮機
4.1.2有余隙的往復式壓縮機
4.1.3多級壓縮機
4.1.4壓縮機的功率與效率
4.1.5壓縮機的冷卻
4.1.6葉輪式壓縮機
4.2噴管和擴壓管的熱力學(xué)分析
4.2.1噴管
4.2.2有摩擦的流動(dòng)
4.2.3擴壓管
4.3噴射器
習題
參考文獻
5熱功轉換過(guò)程
5.1動(dòng)力裝置循環(huán)
5.1.1蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)
5.1.2燃氣輪機動(dòng)力裝置循環(huán)
5.1.3蒸汽燃氣聯(lián)合裝置循環(huán)
5.2節流膨脹與做功膨脹
5.2.1節流膨脹過(guò)程
5.2.2做外功的等熵膨脹過(guò)程
5.3制冷裝置循環(huán)
5.3.1蒸汽壓縮制冷循環(huán)
5.3.2制冷劑的選擇
5.3.3載冷劑的選用
5.3.4冷凍能力的比較
5.4分級壓縮制冷及復迭式制冷
5.4.1分級壓縮制冷循環(huán)
5.4.2復迭式制冷循環(huán)
5.5其他形式的制冷裝置
5.5.1蒸汽噴射式制冷循環(huán)
5.5.2吸收式制冷循環(huán)
5.6熱泵原理與熱能的綜合利用
5.7氣體的液化
5.7.1簡(jiǎn)單林德(Linde)冷凍裝置循環(huán)
5.7.2Heylandt冷凍裝置循環(huán)
習題
參考文獻
6過(guò)程熱力學(xué)分析
6.1理想功
6.2損失功
6.3穩定流動(dòng)過(guò)程的熱力學(xué)分析
6.3.1過(guò)程熱力學(xué)分析的表達式
6.3.2有效能
6.4分離過(guò)程功
習題
參考文獻
7液體溶液
7.1溶液的熱力學(xué)基本關(guān)系式
7.1.1理想溶液
7.1.2非理想溶液、活度與活度系數
7.1.3超額性質(zhì)、吉布斯杜亥姆方程
7.2二元體系液相活度系數
7.2.1ScatchardHildebrand方程
7.2.2Wohl方程
7.2.3FloryHuggins方程
7.2.4Wilson方程
7.2.5NRTL方程
7.2.6UNIQUAC模型
7.3多元體系液相活度系數
7.3.1ScatchardHildebrand方程
7.3.2Wilson方程
7.3.3NRTL方程
7.3.4UNIQUAC模型
7.3.5基團貢獻模型
7.4無(wú)限稀釋活度系數與配偶參數
7.4.1無(wú)限稀釋活度系數
7.4.2配偶參數的確定方法
7.5GE型混合規則
7.5.1HuronVidal混合規則
7.5.2改進(jìn)的HuronVidal混合規則
7.5.3預測性的SRK方程
習題
參考文獻
8相平衡
8.1相平衡的熱力學(xué)基礎
8.1.1相平衡的判據
8.1.2相律
8.2互溶系的汽液平衡
8.2.1汽液平衡相圖
8.2.2互溶系汽液平衡方程
8.2.3理想低壓體系的汽液平衡計算
8.2.4一般中低壓體系的汽液平衡計算
8.3高壓汽液平衡計算
8.3.1高壓汽液平衡的特性
8.3.2狀態(tài)方程法計算汽液平衡
8.4汽液平衡數據的熱力學(xué)檢驗
8.4.1應用活度系數表示的吉布斯杜亥姆方程
8.4.2熱力學(xué)同一性校驗的定性描述
8.4.3恒溫汽液平衡數據的熱力學(xué)同一性校驗
8.4.4恒壓汽液平衡數據的熱力學(xué)同一性校驗
8.5氣液平衡和氣體溶解度
8.5.1Henry定律及其適用范圍
8.5.2高壓下修正的Henry定律
8.5.3全濃度范圍的氣體溶解度
8.5.4氣體溶解度的推算法
8.6液液平衡
8.6.1液液平衡體系的熱力學(xué)
8.6.2從液液互溶度求配偶參數
8.6.3多元體系液液平衡
8.7升華平衡和在超臨界流體中固體或液體的溶解度
8.7.1升華平衡
8.7.2在超臨界流體中固體或液體的溶解度
8.8固液平衡
習題
參考文獻
9化學(xué)反應平衡
9.1反應進(jìn)度和獨立化學(xué)反應
9.2化學(xué)反應平衡判據和平衡常數
9.3化學(xué)反應標準焓和吉布斯自由能
9.4溫度和壓力對化學(xué)反應平衡的影響
9.5非均相化學(xué)反應
9.6多個(gè)化學(xué)反應平衡
習題
參考文獻
附錄
附錄A單位換算表
附錄B純物質(zhì)的特性常數
附錄C流體的普遍化數據
附錄D液體對比密度和Tr,pr,Zc之間的關(guān)系
附錄EUNIFAC模型基團參數
附錄F水蒸汽表和氨、F12以及空氣的tS圖
主要符號表