內容簡介
《化工熱力學(第3版)》是教育部普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。全書共9章。《化工熱力學(第3版)》在第二版基礎上修訂,對內容作了增刪,重新改寫了第二版的第1、2章,把第2章內容進行了擴充和分割,增添了第3章,即純流體的熱力學性質計算,以加強這方面的基礎。另外,部分改寫了6~9章,精練了文字和更換了例題、補充附錄。《化工熱力學(第3版)》包括:緒論、流體的狀態方程、純流體的熱力學性質計算、熱力學第一定律及其套用、熱力學第二定律及其套用、化工過程熱力學分析、溶液熱力學基礎、流體相平衡、化學反應平衡及附錄。
《化工熱力學(第3版)》可作為化學工程與工藝專業本科生教材,也可供從事化學、化工、輕工、材料和熱能動力的教師、研究生和工程技術人員參考。
目錄
第1章緒論1
1.1化工熱力學的範疇和任務1
1.1.1化工熱力學發展簡述1
1.1.2熱力學的基礎1
1.1.3化工熱力學的研究範疇和在過程開發中的作用2
1.2經典熱力學的特點和分子熱力學的興起6
1.2.1經典熱力學的特點6
1.2.2分子熱力學的興起7
1.3化學工程師需要熱力學8
參考文獻10
第2章流體的壓力、體積、溫度關係:狀態方程式11
2.1純物質的pVT行為11
2.2流體的狀態方程式12
2.2.1理想氣體方程式12
2.2.2維里(Virial)方程式13
2.2.3立方型方程式14
2.2.4多參數狀態方程式20
2.3對應態原理的套用21
2.3.1普遍化狀態方程式21
2.3.2兩參數普遍化壓縮因子圖23
2.3.3偏心因子與三參數壓縮因子圖24
2.3.4普遍化第二維里係數關聯式27
2.3.5立方型狀態方程的對比形式29
*2.3.6臨界參數和偏心因子的估算30
2.4液體的pVT關係36
2.4.1Rackett方程式36
2.4.2YenWoods關係式36
2.4.3Lydersen,Greenkorn和Hougen對應態法36
*2.4.4基團貢獻法38
2.5真實氣體混合物41
2.5.1混合規則和組合規則41
2.5.2Amagat定律和普遍化壓縮因子圖聯用42
2.5.3混合物的狀態方程式43
*2.6立方型狀態方程的剖析45
2.6.1vdW方程的合理化分析45
2.6.2RK方程在工程套用中的進程48
2.6.3其他的立方型狀態方程52
習題58
參考文獻58
第3章純流體的熱力學性質計算59
3.1熱力學關係式59
3.1.1熱力學基本方程式59
3.1.2Maxwell關係式59
3.2以T、p為變數的焓變和熵變計算60
3.3剩餘性質61
3.3.1自由焓可作為母函式61
3.3.2剩餘性質的引入62
3.3.3剩餘性質與偏離性質的異同63
3.4用剩餘性質計算氣體熱力學性質63
3.4.1真實氣體的焓和熵63
3.4.2用普遍化關聯計算剩餘性質66
3.4.3用狀態方程計算剩餘性質74
3.5液體的熱力學性質77
3.5.1以T和p為變數表達焓變和熵變77
3.5.2以T和V為變數表達內能、熵的變化78
3.6兩相系統81
3.6.1Clapeyron方程式81
*3.6.2蒸氣壓估算82
*3.6.3汽化焓估算88
習題92
參考文獻93
第4章熱力學第一定律及其套用94
41閉系非流動過程的能量平衡94
42開系流動過程的能量平衡94
43穩流過程的能量平衡96
431開系穩流過程的能量平衡式96
432穩流過程能量平衡式的簡化形式及其套用98
433軸功103
434熱量衡算107
44氣體壓縮過程111
441壓縮過程熱力學分析111
442單級壓縮機可逆軸功的計算112
443多級壓縮功的計算115
444氣體壓縮的實際功耗116
445葉輪式壓縮機117
習題117
參考文獻118第5章熱力循環——熱力學第二定律及其套用119
51熱力學第二定律119
52熵120
521熱力學第二定律用於閉系122
522孤立系統熵平衡式123
523開系熵平衡式124
53熱力學圖表及其套用126
531TS圖的構成和性質127
532焓熵圖(hs圖)132
533壓焓圖(ph圖)132
54水蒸氣動力循環132
541卡諾循環132
542朗肯(Rankine)循環134
543朗肯循環的改進136
55製冷139
551製冷原理與逆卡諾循環139
552蒸氣壓縮製冷循環141
553吸收式製冷循環143
554製冷工質的選擇144
56熱泵145
習題146
參考文獻147
第6章化工過程熱力學分析149
61基礎理論149
611能量的級別149
612理想功Wid151
613不可逆過程的損耗功WL157
62化工單元過程的熱力學分析160
621流體流動過程160
622傳熱過程161
623分離過程163
624化學反應過程164
63三種常規的過程熱力學分析法167
631與167
632兩種損失和兩種效率174
633三種常規的熱力學分析法匯總176
64節能理論進展和合理用能184
641分析法的理論進展184
*642非平衡熱力學分析法簡介186
643過程系統節能的夾點技術簡介191
644合理用能基本原則194
習題194
參考文獻196
第7章溶液熱力學基礎197
71溶液的熱力學性質197
711均相敞開系統的熱力學關係式和化學位197
712偏摩爾性質199
713偏摩爾性質的計算200
72逸度和逸度係數203
721定義203
722純氣體逸度204
723凝聚態物質的逸度209
724混合物中組分的逸度和逸度係數210
725溫度和壓力對逸度的影響216
73理想溶液和標準態217
74流體均相混合時的性質變化219
741混合體積變化220
742混合過程的焓變和焓濃圖221
743過量熱力學性質224
75活度和活度係數226
751定義226
752標準態和歸一化227
753溫度和壓力對活度係數的影響228
76吉布斯杜亥姆(GibbsDuhem)方程229
77活度係數模型231
771非理想溶液的過量自由焓與活度係數231
772正規溶液理論232
773Wohl型方程234
774聚合物溶液的似晶格理論(QuasiLattice Theory)235
775局部組成型方程236
78電解質溶液熱力學簡介238
781活度、活度係數和標準態238
782滲透係數和過量自由焓239
783電解質溶液的活度係數模型240
習題241
參考文獻243
第8章流體相平衡244
81相平衡基礎244
811相平衡的判據244
812Gibbs相律245
813狀態方程法處理相平衡246
814活度係數法處理相平衡247
815兩類相平衡處理方法的比較250
82汽液平衡250
821相平衡處理方法的簡化250
822二元汽液平衡相圖252
823汽液平衡計算類型254
824活度係數法計算汽液平衡256
*825狀態方程法計算汽液平衡263
826熱力學一致性檢驗264
83氣液平衡268
831含超臨界組分系統的熱力學268
832用狀態方程計算氣液平衡272
84液液平衡273
841部分互溶系統的熱力學274
842液液平衡相圖276
843液液平衡計算277
*844物質的萃取和分配——液液平衡的套用281
85液固平衡和氣(汽)固平衡283
851液固平衡及固體在液體中的溶解度283
*852氣(汽)固平衡及固體在氣體中的溶解度287
*853液體或氣體在固態聚合物中的溶解度288
86基團貢獻法估算相平衡289
861相平衡的估算方法290
*862基團貢獻法估算相平衡290
習題293
參考文獻295
第9章化學反應平衡296
91化學計量學和反應進度296
92均相化學反應平衡299
921化學反應平衡的判據和約束條件300
922化學反應平衡常數與溫度的關係300
923真實氣體混合物中的反應平衡302
924液相混合物中的反應平衡305
93非均相化學反應平衡308
931不考慮相平衡的非均相化學反應309
932考慮相平衡的非均相化學反應310
933締合或溶劑化系統的相平衡熱力學316
94複雜化學反應平衡320
941化學反應系統的相律320
942複雜化學反應平衡問題的分析323
943複雜化學反應平衡計算——平衡常數法325
944複雜化學反應平衡計算——最小自由焓法326
習題329
參考文獻331附錄一附表332
附表1臨界常數和偏心因子332
附表2理想氣體熱容333
附表3水蒸氣熱力學性質(水蒸氣表)334
附表4一些物質的熱力學函式342
附表5龜山吉田環境模型的元素化學346
附表7流體的普遍化數據348
附表8單位換算表357
附表9*推算298K時有機化合物的偏心因子和液體摩爾體積所用的一階基團貢獻值358
附表10*推算298K時有機化合物的偏心因子和液體摩爾體積所用的二階基團貢獻值359
附錄二熱力學平均溫度的推導360
附錄三組分逸度係數方程式的推導361