化工热力学 第3版PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1 化工热力学的范畴和任务 1

1.1.1 化工热力学发展简述 1

1.1.2 热力学的基础 1

1.1.3 化工热力学的研究范畴和在过程开发中的作用 2

1.2 经典热力学的特点和分子热力学的兴起 6

1.2.1 经典热力学的特点 6

1.2.2 分子热力学的兴起 7

1.3 化学工程师需要热力学 8

参考文献 10

第2章　流体的压力、体积、温度关系：状态方程式 11

2.1 纯物质的p-V-T行为 11

2.2 流体的状态方程式 12

2.2.1 理想气体方程式 12

2.2.2 维里（Virial）方程式 13

2.2.3 立方型方程式 14

2.2.4 多参数状态方程式 20

2.3 对应态原理的应用 21

2.3.1 普遍化状态方程式 21

2.3.2 两参数普遍化压缩因子图 23

2.3.3 偏心因子与三参数压缩因子图 24

2.3.4 普遍化第二维里系数关联式 27

2.3.5 立方型状态方程的对比形式 29

2.3.6 临界参数和偏心因子的估算 30

2.4 液体的p-V-T关系 36

2.4.1 Rackett方程式 36

2.4.2 Yen-Woods关系式 36

2.4.3 Lydersen，Greenkorn和Hougen对应态法 36

2.4.4 基团贡献法 38

2.5 真实气体混合物 41

2.5.1 混合规则和组合规则 41

2.5.2 Amagat定律和普遍化压缩因子图联用 42

2.5.3 混合物的状态方程式 43

2.6 立方型状态方程的剖析 45

2.6.1 vdW方程的合理化分析 45

2.6.2 RK方程在工程应用中的进程 48

2.6.3 其他的立方型状态方程 52

习题 58

参考文献 58

第3章　纯流体的热力学性质计算 59

3.1 热力学关系式 59

3.1.1 热力学基本方程式 59

3.1.2 Maxwell关系式 59

3.2 以T、p为变量的焓变和熵变计算 60

3.3 剩余性质 61

3.3.1 自由焓可作为母函数 61

3.3.2 剩余性质的引入 62

3.3.3 剩余性质与偏离性质的异同 63

3.4 用剩余性质计算气体热力学性质 63

3.4.1 真实气体的焓和熵 63

3.4.2 用普遍化关联计算剩余性质 66

3.4.3 用状态方程计算剩余性质 74

3.5 液体的热力学性质 77

3.5.1 以T和p为变量表达焓变和熵变 77

3.5.2 以T和V为变量表达内能、熵的变化 78

3.6 两相系统 81

3.6.1　Clapeyron方程式 81

3.6.2　蒸气压估算 82

3.6.3　汽化焓估算 88

习题 92

参考文献 93

第4章　热力学第一定律及其应用 94

4.1 闭系非流动过程的能量平衡 94

4.2 开系流动过程的能量平衡 94

4.3 稳流过程的能量平衡 96

4.3.1 开系稳流过程的能量平衡式 96

4.3.2 稳流过程能量平衡式的简化形式及其应用 98

4.3.3 轴功 103

4.3.4 热量衡算 107

4.4　气体压缩过程 111

4.4.1 压缩过程热力学分析 111

4.4.2 单级压缩机可逆轴功的计算 112

4.4.3 多级压缩功的计算 115

4.4.4 气体压缩的实际功耗 116

4.4.5 叶轮式压缩机 117

习题 117

参考文献 118

第5章　热力循环——热力学第二定律及其应用 119

5.1 热力学第二定律 119

5.2 熵 120

5.2.1 热力学第二定律用于闭系 122

5.2.2　孤立系统熵平衡式 123

5.2.3　开系熵平衡式 124

5.3 热力学图表及其应用 126

5.3.1 T-S图的构成和性质 127

5.3.2 焓熵图（h-s图） 132

5.3.3 压焓图（p-h图） 132

5.4　水蒸气动力循环 132

5.4.1 卡诺循环 132

5.4.2 朗肯（Rankine）循环 134

5.4.3 朗肯循环的改进 136

5.5 制冷 139

5.5.1 制冷原理与逆卡诺循环 139

5.5.2 蒸气压缩制冷循环 141

5.5.3 吸收式制冷循环 143

5.5.4　制冷工质的选择 144

5.6 热泵 145

习题 146

参考文献 147

第6章　化工过程热力学分析 149

6.1 基础理论 149

6.1.1 能量的级别 149

6.1.2　理想功Wid 151

6.1.3 不可逆过程的损耗功WL 157

6.2 化工单元过程的热力学分析 160

6.2.1 流体流动过程 160

6.2.2 传热过程 161

6.2.3 分离过程 163

6.2.4 化学反应过程 164

6.3 三种常规的过程热力学分析法 167

6.3.1 ？与？ 167

6.3.2 两种损失和两种效率 174

6.3.3 三种常规的热力学分析法汇总 176

6.4 节能理论进展和合理用能 184

6.4.1 ？分析法的理论进展 184

6.4.2 非平衡热力学分析法简介 186

6.4.3 过程系统节能的夹点技术简介 191

6.4.4 合理用能基本原则 194

习题 194

参考文献 196

第7章　溶液热力学基础 197

7.1 溶液的热力学性质 197

7.1.1 均相敞开系统的热力学关系式和化学位 197

7.1.2　偏摩尔性质 199

7.1.3　偏摩尔性质的计算 200

7.2　逸度和逸度系数 203

7.2.1 定义 203

7.2.2 纯气体逸度 204

7.2.3 凝聚态物质的逸度 209

7.2.4 混合物中组分的逸度和逸度系数 210

7.2.5 温度和压力对逸度的影响 216

7.3 理想溶液和标准态 217

7.4 流体均相混合时的性质变化 219

7.4.1 混合体积变化 220

7.4.2 混合过程的焓变和焓浓图 221

7.4.3 过量热力学性质 224

7.5 活度和活度系数 226

7.5.1 定义 226

7.5.2 标准态和归一化 227

7.5.3 温度和压力对活度系数的影响 228

7.6 吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem）方程 229

7.7 活度系数模型 231

7.7.1 非理想溶液的过量自由焓与活度系数 231

7.7.2 正规溶液理论 232

7.7.3 Wohl型方程 234

7.7.4 聚合物溶液的似晶格理论（Quasi-Lattice Theory） 235

7.7.5 局部组成型方程 236

7.8 电解质溶液热力学简介 238

7.8.1 活度、活度系数和标准态 238

7.8.2 渗透系数和过量自由焓 239

7.8.3 电解质溶液的活度系数模型 240

习题 241

参考文献 243

第8章 流体相平衡 244

8.1 相平衡基础 244

8.1.1 相平衡的判据 244

8.1.2 Gibbs相律 245

8.1.3 状态方程法处理相平衡 246

8.1.4 活度系数法处理相平衡 247

8.1.5 两类相平衡处理方法的比较 250

8.2 汽液平衡 250

8.2.1 相平衡处理方法的简化 250

8.2.2 二元汽液平衡相图 252

8.2.3 汽液平衡计算类型 254

8.2.4 活度系数法计算汽液平衡 256

8.2.5 状态方程法计算汽液平衡 263

8.2.6 热力学一致性检验 264

8.3 气液平衡 268

8.3.1 含超临界组分系统的热力学 268

8.3.2 用状态方程计算气液平衡 272

8.4 液液平衡 273

8.4.1 部分互溶系统的热力学 274

8.4.2 液液平衡相图 276

8.4.3 液液平衡计算 277

8.4.4 物质的萃取和分配——液液平衡的应用 281

8.5 液固平衡和气（汽）固平衡 283

8.5.1 液固平衡及固体在液体中的溶解度 283

8.5.2 气（汽）固平衡及固体在气体中的溶解度 287

8.5.3 液体或气体在固态聚合物中的溶解度 288

8.6　基团贡献法估算相平衡 289

8.6.1 相平衡的估算方法 290

8.6.2 基团贡献法估算相平衡 290

习题 293

参考文献 295

第9章　化学反应平衡 296

9.1 化学计量学和反应进度 296

9.2　均相化学反应平衡 299

9.2.1 化学反应平衡的判据和约束条件 300

9.2.2 化学反应平衡常数与温度的关系 300

9.2.3 真实气体混合物中的反应平衡 302

9.2.4 液相混合物中的反应平衡 305

9.3 非均相化学反应平衡 308

9.3.1 不考虑相平衡的非均相化学反应 309

9.3.2 考虑相平衡的非均相化学反应 310

9.3.3 缔合或溶剂化系统的相平衡热力学 316

9.4 复杂化学反应平衡 320

9.4.1 化学反应系统的相律 320

9.4.2 复杂化学反应平衡问题的分析 323

9.4.3 复杂化学反应平衡计算——平衡常数法 325

9.4.4 复杂化学反应平衡计算——最小自由焓法 326

习题 329

参考文献 331

附录一 附表 332

附表1 临界常数和偏心因子 332

附表2　理想气体热容 333

附表3 水蒸气热力学性质（水蒸气表） 334

附表4 一些物质的热力学函数 342

附表5 龟山-吉田环境模型的元素化学？ 346

附表6 主要的无机和有机化合物的摩尔标准化学？E？以及温度修正系数ξ（E？用龟山-吉田环境模型计算） 347

附表7 流体的普遍化数据 348

附表8　单位换算表 357

附表9 推算298K时有机化合物的偏心因子和液体摩尔体积所用的一阶基团贡献值 358

附表10 推算298K时有机化合物的偏心因子和液体摩尔体积所用的二阶基团贡献值 359

附录二 热力学平均温度的推导 360

附录三 组分逸度系数方程式的推导 361