化工热力学 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1化工热力学的范畴 1

1.2化工热力学在化工中的重要性 2

1.3化工热力学的任务和主要研究内容 3

1.4化工热力学处理问题的方法 5

1.5如何学好本课程——写给同学们 6

习题 7

第2章 流体的p -V-T关系和状态方程 8

2.1纯流体的p-V-T关系 9

2.1.1 T-V图 9

2.1.2 p- V图 10

2.1.3 p- T图 12

2.1.4 p-V-T图 12

2.1.5流体p-V-T关系的应用及思考 14

知识拓展——气体液化的历史 14

2.2流体的状态方程 17

2.2.1理想气体状态方程 18

2.2.2气体的非理想性 18

2.2.3立方型状态方程 19

2.2.4 virial（维里）方程 27

2.2.5多参数状态方程 28

2.3对应态原理和普遍化关联式 28

2.3.1对应态原理 29

2.3.2两参数对应态原理 29

2.3.3三参数对应态原理 29

2.3.4普遍化压缩因子图法 30

2.3.5普遍化第二virial系数法 32

2.4液体p-V-T关系 35

2.4.1饱和液体摩尔体积VsL 36

2.4.2液体摩尔体积 37

2.5真实气体混合物的p-V-T关系 37

2.5.1混合规则 37

2.5.2虚拟临界参数法和Kay规则 38

2.5.3气体混合物的第二virial系数 39

2.5.4气体混合物的立方型状态方程 40

2.6状态方程的比较、选用和应用 45

2.6.1状态方程的比较和选用 45

2.6.2状态方程的应用 46

知识拓展——SAFT状态方程 47

创新的轨迹——状态方程—低温技术—超导—磁悬浮列车之间的关系 47

本章小结 48

本章符号说明 49

习题 49

第3章 纯流体的热力学性质计算 52

3.1预备知识——点函数间的数学关系 53

3.1.1基本关系式 53

3.1.2变量关系式 54

3.2热力学性质间的关系 54

3.2.1热力学基本方程 54

3.2.2 Maxwell关系式 55

3.2.3热力学基本关系式、偏导数关系式和Maxwell方程的意义 56

3.2.4热容 56

3.3热力学性质H、 S、 G的计算关系式 56

3.3.1 H、 S随T、 p的变化关系式 57

3.3.2 G随T、 p的变化关系式 58

3.3.3理想气体的H、 S计算关系式 60

3.3.4真实气体的H、 S计算关系式 61

3.4剩余性质 62

3.4.1剩余焓HR和剩余熵SR 62

3.4.2剩余焓HR和剩余熵SR的计算方法 63

3.5真实气体的焓变和熵变的计算 70

3.6真实气体热容的普遍式 72

3.7流体的饱和热力学性质 75

3.8纯流体的热力学性质图和表 76

3.8.1水蒸气表 76

3.8.2热力学性质图的类型 78

3.8.3热力学性质图的应用 80

本章小结 82

本章符号说明 84

习题 85

第4章 溶液热力学性质的计算 87

4.1均相敞开系统的热力学基本关系与化学位 88

4.1.1均相敞开系统的热力学基本关系 88

4.1.2化学位 89

4.2偏摩尔性质 90

4.2.1偏摩尔性质的引入及定义 90

4.2.2偏摩尔性质与溶液性质的关系 92

4.2.3偏摩尔性质之间的关系 93

4.2.4偏摩尔性质的计算 93

4.2.5偏摩尔性质间的依赖关系Gibbs-Duhem方程 98

4.3混合变量 100

4.3.1混合变量的定义 100

4.3.2混合体积变化 101

4.3.3混合焓变 102

4.3.4焓浓图及其应用 103

4.4逸度和逸度系数 104

4.4.1纯物质逸度和逸度系数的定义 105

4.4.2纯物质逸度系数的计算 105

4.4.3混合物的逸度fm及其逸度系数？m的定义 110

4.4.4混合物逸度系数？m的计算 110

4.4.5混合物中组分i的逸度？i及其逸度系数？i的定义 111

4.4.6混合物中组分i的逸度？i及其逸度系数？i的计算 112

4.4.7液体的逸度 116

4.4.8压力和温度对逸度的影响 118

4.5理想溶液 119

4.5.1理想溶液的定义与标准态 119

4.5.2理想溶液的特征及其关系式 121

4.5.3理想溶液模型的用途 121

4.6活度及活度系数 122

4.6.1活度和活度系数的定义 122

4.6.2活度系数标准态的选择 124

4.6.3超额性质 125

4.7活度系数模型 131

4.7.1 Redlish-Kister经验式 131

4.7.2对称性方程 132

4.7.3两参数Margules方程 132

4.7.4 van Laar方程 133

4.7.5局部组成概念与Wilson方程 133

4.7.6 NRTL （Non-Random Two Liquids）方程 135

4.7.7 UNIQUAC方程 136

4.7.8基团溶液模型与UN I FAC方程 137

科学史话——吉布斯的热力学“三部曲” 141

本章小结 143

本章符号说明 146

习题 146

第5章 相平衡 150

5.1相平衡基础 151

5.1.1相平衡判据 151

5.1.2相律 152

5.2互溶系统的汽液平衡计算通式 152

5.2.1状态方程法（EOS法） 153

5.2.2活度系数（γi法） 153

5.2.3方法比较 155

5.3汽液平衡 155

5.3.1二元汽液平衡相图 156

5.3.2低压下泡、露点计算 160

5.3.3中压下泡点、露点计算 167

5.3.4烃类系统的K值法和闪蒸计算 171

5.4汽液平衡数据的热力学一致性检验 177

5.4.1 Gibbs-Duhem方程的活度系数形式 178

5.4.2积分检验法（面积检验法） 178

5.4.3等压汽液平衡数据的热力学一致性检验 179

5.4.4微分检验法（点检验法） 180

5.5热力学模型选择与Aspen Plus 183

5.5.1 Aspen Plus在化工过程模拟中的主要功能 183

5.5.2相平衡计算中的物性方法与模型选择 183

5.5.3热力学模型选择对精馏塔设计的影响案例 185

5.6其他类型的相平衡 193

5.6.1液液平衡 193

5.6.2汽液液平衡 194

5.6.3气液平衡 194

5.6.4固液平衡 196

5.6.5气固平衡和固体（或液体）在超临界流体中的溶解度 196

本章小结 197

本章符号说明 198

习题 199

第6章 化工过程能量分析 203

6.1热力学第一定律及其应用 204

6.1.1稳流系统的热力学第一定律 205

6.1.2稳流系统热力学第一定律的简化及应用 207

6.2热力学第二定律及其应用 211

6.2.1封闭系统的熵平衡式 212

6.2.2孤立系统的熵平衡式 213

6.2.3敞开体系的熵平衡式 213

6.3理想功、损失功和热力学效率 216

6.3.1理想功 216

6.3.2损失功 218

6.3.3热力学效率 220

6.4损耗功分析 221

6.4.1流体流动过程 221

6.4.2传热过程的热力学分析 222

6.4.3传质过程的热力学分析 225

6.5有效能 227

6.5.1能量的级别与有效能 228

6.5.2稳流过程有效能计算 229

6.5.3有效能与理想功的异同 232

6.5.4不可逆过程的有效能损失与无效能 233

6.5.5有效能平衡方程式与有效能效率 234

6.6化工过程能量分析及合理用能 237

6.6.1化工过程的能量分析 237

6.6.2合理用能基本原则 243

知识拓展——能源的梯级利用 243

工程案例——化工热力学为节能减排而生 244

本章小结 246

本章符号说明 247

习题 248

第7章 蒸汽动力循环与制冷循环 251

7.1气体的压缩 252

7.1.1气体的压缩过程 252

7.1.2等温压缩过程 253

7.1.3绝热压缩过程 253

7.1.4多变压缩过程 254

7.2气体的膨胀 259

7.2.1节流膨胀过程 259

7.2.2对外做功的绝热膨胀过程 261

7.3蒸汽动力循环 264

知识拓展——发电厂介绍 265

7.3.1卡诺（Carnot）蒸汽循环 266

7.3.2 Rankine循环及其热效率 267

7.3.3蒸汽参数对Rankine循环热效率的影响 271

7.3.4 Rankine循环的改进 272

知识拓展——超临界和超超临界火电机组 277

7.4制冷循环 279

7.4.1制冷原理与逆Carnot循环 279

7.4.2蒸汽压缩制冷循环 281

知识拓展——各种实际因素对蒸汽压缩制冷循环的影响 286

7.4.3制冷剂和载冷剂的选择 292

知识拓展——制冷工质的发展历程 294

7.4.4吸收式制冷循环 295

7.5热泵 297

7.5.1热泵原理及性能指标 297

7.5.2热泵精馏 299

7.6深冷循环与气体液化过程 301

7.6.1气体液化最小功 302

7.6.2林德（Linde）循环 302

7.6.3克劳德（Claude）循环 303

7.7热管 304

7.7.1热管的工作原理 304

7.7.2热管的传热极限 305

7.7.3热管的应用 305

创新的轨迹——热力学第一定律改变了我们的生活 306

本章小结 307

本章符号说明 309

习题 309

附录 312

附录1常用单位换算表 312

附录2一些物质的基本物性数据表 313

附录3一些物质的理想气体摩尔热容与温度的关联式系数表 315

附录4一些物质的Antoine方程系数表 318

附录5水的性质表 321

附录5.1饱和水与饱和蒸汽表（按温度排列） 321

附录5.2饱和水与饱和蒸汽表（按压力排列） 322

附录5.3未饱和水与过热蒸汽表 324

附录6 R134a的性质表 330

附录6.1 R134a饱和液体与蒸气的热力学性质表 330

附录6.2 R134a过热蒸气热力学性质表 331

附录7氨（NH3）饱和液态与饱和蒸气的热力学性质表 331

附录8氨的T-S图 334

附录9氨的Inp-H图 335

附录10 R12 （CCI2F2）的Inp-H图 336

附录11 R22 （CHC I F2）的Inp-H图 337

附录12水蒸气的H-S图 338

附录13空气的T-S图 339

附录14主要公式的推导 340

附录14.1由RK方程计算组分逸度公式的推导 340

附录14.2开系非稳态过程能量平衡方程式的推导 341

附录15 基团贡献法 343

参考文献 346