0 绪论 1
0.1 化工热力学的内容 1
0.2 名词、定义和基本概念 2
0.2.1 热力学体系 2
0.2.2 热力学变量 3
0.2.3 热力学过程 3
0.2.4 热力学第零定律和温度 4
0.2.5 能、功和热 4
习题 5
参考文献 6
1 热力学基本定律 7
1.1 热力学第一定律 7
1.1.1 焦耳实验和内能 7
1.1.2 热力学第一定律的数学表达式 7
1.1.3 稳定流动过程 9
1.1.4 气体的基本热力学过程 13
1.2 热力学第二定律 23
1.2.1 从热变功的实际意义 23
1.2.2 热力循环与热效率 24
1.2.3 卡诺循环与卡诺定理 25
1.2.4 热力学第二定律的数学表达式 26
1.2.5 熵变与不可逆性 28
习题 29
参考文献 31
2 流体的p-V-T关系 32
2.1 纯流体的p-V-T性质 32
2.2 理想气体定律与维里方程 34
2.2.1 理想气体模型与理想气体定律 34
2.2.2 维里方程 35
2.2.3 实用的舍项维里方程 36
2.3 经典状态方程 38
2.3.1 立方型状态方程 39
2.3.2 多参数状态方程 49
2.4 对比态原理 52
2.4.1 对比态原理的提出 52
2.4.2 改良对比态原理 53
2.4.3 普遍化的真实气体状态方程 54
2.5 对比态关联 56
2.5.1 普遍化压缩因子图 56
2.5.2 Lydersen-Greenkorn-Hougen对比态关联式 58
2.5.3 Pitzer对比态关联式 59
2.5.4 Lee-Kesler改进的Pitzer对比态关联式 60
2.5.5 极性物质的对比态关联式 61
2.6 液体的p-V-T性质 63
2.6.1 饱和液体状态方程 63
2.6.2 压缩液体状态方程 64
2.6.3 普遍化关联式 65
2.6.4 结构加和法 67
2.7 真实气体混合物 69
2.7.1 Amagat定律、Dalton定律与普遍化压缩因子图联用 69
2.7.2 状态方程混合规则 72
2.7.3 混合物的临界参数 76
2.7.4 液体混合物的混合规则 81
习题 83
参考文献 86
3 流体的热力学性质 88
3.1 热力学关系 88
3.1.1 麦克斯韦关系式 88
3.1.2 热力学函数的一阶导数间的普遍关系 89
3.2 热力学性质的计算 92
3.2.1 参比态的选择和理想气体的热力学性质 93
3.2.2 真实气体的热力学性质 93
3.2.3 普遍化热力学性质图 100
3.3 逸度与逸度系数的定义及其计算 106
3.3.1 逸度与逸度系数的定义 106
3.3.2 纯气体逸度的计算 107
3.3.3 逸度与温度和压力的关系 111
3.3.4 凝聚态物质的逸度 112
3.4 热力学图表 113
3.4.1 从实验数据制作热力学图表的方法与步骤 113
3.4.2 热力学图的形式 114
3.5 变组成体系的主要性质关系 115
3.5.1 开放体系的热力学关系式和化学势 115
3.5.2 偏摩尔性质 117
3.6 气体混合物的热力学性质 123
3.6.1 气体混合物的组分逸度 123
3.6.2 气体混合物的焓值计算 129
习题 133
参考文献 135
4 气体的压缩和膨胀过程 137
4.1 压缩机 137
4.1.1 单级往复式压缩机 137
4.1.2 有余隙的往复式压缩机 139
4.1.3 多级压缩机 142
4.1.4 压缩机的功率与效率 144
4.1.5 压缩机的冷却 150
4.1.6 叶轮式压缩机 152
4.2 喷管和扩压管的热力学分析 154
4.2.1 喷管 154
4.2.2 有摩擦的流动 156
4.2.3 扩压管 157
4.3 喷射器 157
习题 160
参考文献 162
5 热功转换过程 163
5.1 动力装置循环 163
5.1.1 蒸汽动力装置循环 163
5.1.2 燃气轮机动力装置循环 168
5.1.3 蒸汽-燃气联合装置循环 171
5.2 节流膨胀与做功膨胀 172
5.2.1 节流膨胀过程 172
5.2.2 做外功的等熵膨胀过程 175
5.3 制冷装置循环 175
5.3.1 蒸汽压缩制冷循环 176
5.3.2 制冷剂的选择 179
5.3.3 载冷剂的选用 181
5.3.4 冷冻能力的比较 181
5.4 分级压缩制冷及复迭式制冷 185
5.4.1 分级压缩制冷循环 185
5.4.2 复迭式制冷循环 186
5.5 其他形式的制冷装置 187
5.5.1 蒸汽喷射式制冷循环 187
5.5.2 吸收式制冷循环 187
5.6 热泵原理与热能的综合利用 188
5.7 气体的液化 190
5.7.1 简单林德（Linde）冷冻装置循环 190
5.7.2 Heylandt冷冻装置循环 192
习题 195
参考文献 198
6 过程热力学分析 199
6.1 理想功 199
6.2 损失功 201
6.3 稳定流动过程的热力学分析 203
6.3.1 过程热力学分析的表达式 203
6.3.2 有效能 207
6.4 分离过程功 211
习题 213
参考文献 214
7 液体溶液 215
7.1 溶液的热力学基本关系式 215
7.1.1 理想溶液 215
7.1.2 非理想溶液、活度与活度系数 218
7.1.3 超额性质、吉布斯-杜亥姆方程 219
7.2 二元体系液相活度系数 222
7.2.1 Scatchard-Hildebrand方程 222
7.2.2 Wohl方程 224
7.2.3 Flory-Huggins方程 226
7.2.4 Wilson方程 227
7.2.5 NRTL方程 229
7.2.6 UNIQUAC模型 231
7.3 多元体系液相活度系数 234
7.3.1 Scatchard-Hildebrand方程 234
7.3.2 Wilson方程 234
7.3.3 NRTL方程 237
7.3.4 UNIQUAC模型 237
7.3.5 基团贡献模型 238
7.4 无限稀释活度系数与配偶参数 243
7.4.1 无限稀释活度系数 243
7.4.2 配偶参数的确定方法 247
7.5 GE型混合规则 257
7.5.1 Huron-Vidal混合规则 258
7.5.2 改进的Huron-Vidal混合规则 260
7.5.3 预测性的SRK方程 261
习题 262
参考文献 264
8 相平衡 266
8.1 相平衡的热力学基础 266
8.1.1 相平衡的判据 266
8.1.2 相律 267
8.2 互溶系的汽-液平衡 268
8.2.1 汽-液平衡相图 268
8.2.2 互溶系汽-液平衡方程 271
8.2.3 理想低压体系的汽-液平衡计算 272
8.2.4 一般中低压体系的汽-液平衡计算 276
8.3 高压汽-液平衡计算 279
8.3.1 高压汽-液平衡的特性 279
8.3.2 状态方程法计算汽-液平衡 283
8.4 汽-液平衡数据的热力学检验 286
8.4.1 应用活度系数表示的吉布斯-杜亥姆方程 286
8.4.2 热力学同一性校验的定性描述 287
8.4.3 恒温汽-液平衡数据的热力学同一性校验 289
8.4.4 恒压汽-液平衡数据的热力学同一性校验 292
8.5 气-液平衡和气体溶解度 293
8.5.1 Henry定律及其适用范围 293
8.5.2 高压下修正的Henry定律 294
8.5.3 全浓度范围的气体溶解度 295
8.5.4 气体溶解度的推算法 295
8.6 液-液平衡 300
8.6.1 液-液平衡体系的热力学 300
8.6.2 从液液互溶度求配偶参数 304
8.6.3 多元体系液-液平衡 307
8.7 升华平衡和在超临界流体中固体或液体的溶解度 308
8.7.1 升华平衡 308
8.7.2 在超临界流体中固体或液体的溶解度 309
8.8 固-液平衡 313
习题 316
参考文献 318
9 化学反应平衡 319
9.1 反应进度和独立化学反应 319
9.2 化学反应平衡判据和平衡常数 320
9.3 化学反应标准焓和吉布斯自由能 322
9.4 温度和压力对化学反应平衡的影响 324
9.5 非均相化学反应 327
9.6 多个化学反应平衡 329
习题 333
参考文献 334
附录 335
附录A 单位换算表 335
附录B 纯物质的特性常数 335
附录C 流体的普遍化数据 339
附录D 液体对比密度和Tr,pr,Zc之间的关系 355
附录E UNIFAC模型基团参数 361
附录F 水蒸汽表和氨、F-12以及空气的t-S图 369
主要符号表 383