化工热力学 （第2版）PDF电子书下载

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第1章 绪论 1

1.1化工热力学的发展和研究内容 1

1.1.1化工热力学的发展 1

1.1.2化工热力学的研究内容 1

1.2化工热力学的特点和限制 2

1.3热力学的基本方法 2

1.3.1状态函数方法 3

1.3.2数学演绎方法 3

1.3.3理想化方法 4

1.4热力学的概念与定义 4

1.4.1系统与环境 4

1.4.2状态与性质 5

1.4.3过程与循环 6

1.4.4温度 6

1.4.5能、热和功 6

第2章 流体的p-V-T性质 8

2.1纯物质的p-V-T关系 8

2.2流体的状态方程式 9

2.2.1理想气体状态方程 10

2.2.2维里方程 11

2.2.3范德华方程 13

2.2.4 R-K方程 15

2.2.5 SRK方程 17

2.2.6 P-R方程 19

2.3 p-V-T关系的普遍化计算 20

2.3.1对应状态原理的统计力学基础 20

2.3.2气体对比态原理的提出 21

2.3.3普遍化状态方程式 22

2.3.4两参数普遍化压缩因子图 23

2.3.5偏心因子与三参数压缩因子图 26

2.3.6普遍化第二维里系数关系式 30

2.4真实气体混合物 31

2.4.1 Dalton定律和普遍化压缩因子图联用 32

2.4.2 Amagat定律和普遍化压缩因子图联用 32

2.4.3虚拟临界参数 33

2.4.4混合规则 34

2.4.5 GE-EOS混合规则 36

2.4.6真实气体混合物的状态方程式 38

2.5液体的p-V-T性质 42

2.5.1液体的状态方程 42

2.5.2普遍化关联式 43

2.5.3液体混合物的密度 44

2.5.4液体混合物的混合规则 45

2.5.5结构加和法 45

习题 46

第3章 纯流体的热力学性质 50

3.1流体的热力学性质 50

3.1.1均相流体系统的热力学基本方程式 50

3.1.2点函数间的数学关系式 51

3.1.3 Maxwell关系式 52

3.1.4热力学函数的一阶导数间关系的推导 54

3.2热力学性质的计算 56

3.2.1理想气体的热力学性质 56

3.2.2剩余性质 58

3.2.3由状态方程求剩余焓和剩余熵 61

3.2.4液体的焓变和熵变计算 63

3.2.5气体热力学性质普遍化关联 64

3.3纯物质两相系统的热力学性质及热力学图表 75

3.3.1两相系统的热力学性质 75

3.3.2水蒸气表 76

3.3.3过冷水和过热蒸汽表 77

3.3.4热力学性质图表 77

3.3.5热力学性质图制作原理 83

习题 84

第4章 溶液的热力学性质 86

4.1变组成系统的热力学性质 86

4.1.1开系的热力学关系式和化学势 87

4.1.2偏摩尔性质 88

4.1.3偏摩尔性质的计算 89

4.2逸度和逸度系数 92

4.2.1逸度和逸度系数定义 92

4.2.2纯气体的逸度和逸度系数 94

4.2.3液体的逸度和逸度系数 99

4.2.4混合物中组分的逸度和逸度系数 100

4.2.5混合物的逸度与其组分逸度之间的关系 108

4.2.6温度和压力对逸度的影响 109

4.3理想溶液和标准态 110

4.3.1理想溶液的逸度、标准态 111

4.3.2理想溶液和非理想溶液 113

4.4均相液体混合时的性质变化 115

4.4.1混合体积变化 115

4.4.2混合过程的焓变和焓-浓图 117

4.4.3过量热力学性质 120

4.5活度和活度系数 123

4.5.1定义 123

4.5.2标准态和归一化 124

4.5.3温度和压力对活度系数的影响 126

4.5.4 Gibbs-Duhem方程 126

4.5.5 Gibbs-Duhem方程的应用 128

4.6活度系数与组成间的关系 130

4.6.1非理想溶液的过量吉布斯函数 130

4.6.2正规溶液和无热溶液 132

4.6.3伍尔型方程 133

4.6.4基于局部组成概念的方程式 135

习题 142

第5章 流体相平衡 147

5.1相平衡的判据和相律 147

5.1.1相平衡的判据 147

5.1.2相律 149

5.1.3气液平衡的基本问题及求解类型 150

5.1.4气液平衡的热力学处理方法 151

5.2气液平衡的计算 156

5.2.1气液平衡相图 156

5.2.2气液平衡计算类型 161

5.2.3低压气液平衡 163

5.2.4中压气液平衡 168

5.2.5高压气液平衡 172

5.3实验数据确定活度系数 174

5.3.1无限稀释活度系数的定义及作用 175

5.3.2根据气液平衡组成求算端值 177

5.3.3根据恒沸组成求算端值 179

5.3.4根据总压-组成数据求算端值 180

5.3.5根据沸点-组成数据求算端值 181

5.4热力学一致性检验 181

5.4.1热力学一致性检验的概念 181

5.4.2热力学一致性检验的定性描述 182

5.4.3热力学一致性检验的定量描述 183

5.5液液平衡 185

5.5.1液液平衡相图 185

5.5.2溶液的稳定性 187

5.5.3液液平衡计算 192

5.5.4从液液互溶度求算有关方程中的配偶参数 194

习题 196

第6章 化工过程能量分析 200

6.1热力学第一定律及其应用 200

6.1.1能量的种类 200

6.1.2能量守恒的基本关系式 201

6.1.3封闭系统的热力学第一定律 202

6.1.4敞开系统中质量守恒定律和热力学第一定律的表达 202

6.1.5轴功 207

6.1.6热量衡算 208

6.2热力学第二定律及其应用 209

6.2.1热力学第二定律的发现与表述 210

6.2.2熵与熵增加原理 211

6.2.3熵流与熵产 215

6.2.4熵平衡 215

6.3理想功、损耗功和热力学效率 218

6.3.1理想功 218

6.3.2损耗功 221

6.3.3热力学效率 223

6.4有效能 224

6.4.1化工生产中几种主要的能量形式 224

6.4.2能量的级别 226

6.4.3有效能 226

6.4.4有效能的计算 229

6.4.5有效能与理想功的异同 236

6.4.6无效能 237

6.4.7有效能平衡方程与有效能效率及损失 238

6.5典型化工单元过程热力学分析 242

6.5.1流体流动过程 242

6.5.2传热过程 243

6.5.3分离过程 245

6.5.4化学反应过程 248

6.6化工过程热力学分析的三种基本方法 250

6.6.1热力学分析的三种方法 251

6.6.2能量衡算法 252

6.6.3熵分析法 254

6.6.4有效能分析法 256

6.7合理用能基本原则 258

习题 260

第7章 压缩、膨胀、动力循环与制冷循环 265

7.1气体压缩过程 265

7.1.1压缩过程的热力学分析 265

7.1.2等温压缩过程 266

7.1.3绝热压缩过程 267

7.1.4多变压缩过程 269

7.1.5多级压缩 272

7.1.6气体压缩的实际功耗 274

7.1.7叶轮式压缩机 275

7.2气体的膨胀 275

7.2.1节流膨胀 275

7.2.2对外做功的绝热膨胀 277

7.3蒸汽动力循环 280

7.3.1卡诺蒸汽循环 280

7.3.2 Rankine循环 281

7.3.3蒸汽参数对Rankine循环热效率的影响 285

7.3.4 Rankine循环的改进 287

7.4制冷循环 291

7.4.1理想制冷循环 291

7.4.2蒸汽压缩制冷循环 293

7.4.3制冷工质的选择 297

7.4.4吸收式制冷 299

7.4.5热泵 300

7.5深冷循环与气体液化 303

7.5.1林德循环 303

7.5.2克劳德循环 305

习题 307

第8章 化学反应平衡 311

8.1化学反应进度 311

8.2化学反应平衡分析 315

8.3温度对化学反应平衡常数的影响 318

8.4化学反应平衡计算 321

8.4.1气相反应 321

8.4.2液相反应 324

8.4.3压力、原料组成及惰性组分对平衡组成的影响 327

8.4.4气液反应 330

8.4.5气固反应 334

8.5化学反应系统的相律与Duhem定理 336

8.5.1独立反应的确定 336

8.5.2化学反应系统的相律与Duhem定理 337

8.6复杂化学反应平衡 338

8.6.1通过确定系统中线性无关反应进行计算 338

8.6.2用总吉布斯函数极值法计算 339

8.6.3绝热反应平衡 341

习题 343

附录 345

附表A单位换算表 345

附表B某些物质的临界常数和偏心因子 345

附表C一些物质Antoine方程的系数 347

附表D水蒸气热力学性质表（水蒸气表） 351

附表E物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵和标准摩尔热容 358

附表F一些物质的液体热容温度关联式系数 362

附表H主要无机和有机化合物的标准摩尔化学有效能E以及温度修正系数ξ 365

附图I常用物质的热力学性质图 367

参考文献 371

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