秋化工热力学在线考试

秋化工热力学在线考试 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

1.教材中给出了众多的状态方程，请根据本人的工作或者生活选择一个体系、选择一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析，并提出改进的方向和意见。

丙烯的PVT状态分析

近期我正在新疆五家渠一家焦化厂甲醇车间进行培训，在甲醇净化工段丙烯为利用最多的制冷剂，在学习丙烯压缩工段的同时对丙烯的物化性质也有了深入了解。

丙烯的理化学性质：丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体，分子式为

CH3CH=CH2，分子量为，沸点℃，熔点为℃，其密度为空气的

倍，临界温度为℃，临界压力为，爆炸极限为~11％（vol）,闪点为-108℃。（因此，丙烯在贮藏时要特别小心，如果发生泄漏，因为它比空气重，积聚在低洼处及地沟中，如在流动过程中遇到火星，则极易引起爆炸，酿成严重后果。）

选择用R-K状态方程计算对液态丙烯的PVT关系计算准确度进行分析，从《化工热力学、陈光进等编着》中查得丙烯的临界数据为Tc=;pc=*10-1MPa,

下面是上海焦化厂给定的丙烯性质数据。

为了计算方便，用excel换算和简单计算得到新的数据如下:

温度

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 压力

atm）体积

mL/g） 12966 6404 4639 3423 2569 1957 1510 1510 1177 50 922 （℃）（（

温度

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

（℃）

温度（K） 233 243 253 263 273 283 293 303 313 压力P

（1*10-1MPa）

摩尔体积v

(1*10-5m3/mol)

R-K方程：pRT

vba

b

由上表又知道摩尔体积v，故根据R-K方程，用excel可分别计算得到各温

度下的压力值P1：

温度

（℃） -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 压力P

1*10-1MPa）计算压力

1(1*10MPa)

用R-K状态方程计算得数据与给定值比较可得如下数据图： 50 323 50 （

通过计算和上图的数据对比，可得结论：利用《上海焦化厂给定丙烯性质数值》，代入v值，用R-K方程计算所得的压力值P1与给定的P值偏差很小。即对于气态丙烯，利用R-K状态方程计算其PVT关系式很可靠的。

制冷流程简述：

从Recfisol来的丙烯气体与丙烯过冷器壳侧排出的气体混合，压力为，温度为-40℃，进入压缩机入口分离器饱和并计量后，气体压力为温度为-40℃进入，丙烯压缩机一段，由闪蒸罐出来的丙烯闪蒸汽压力为温度为℃，进入丙烯压缩机的中段，两股气体均被压缩到，102℃排出，压缩后的气体被丙烯冷凝器冷凝，液体丙烯进入丙烯贮槽，压力为

温度为45℃，为防丙烯压缩机喘振，在丙烯机气体排出口有一回到入口分离器回路管线补充气量之不足。从丙烯贮槽出来的液体丙烯进入闪蒸槽，闪蒸气进入丙烯机中段，从丙烯压缩机出口处℃引一管线为防喘振二段回路。液体丙烯压力温度为，从闪蒸槽底部引出来，一路进入压缩机入口分离器，通过液位调节以补充进口丙烯气流量，另一路进丙烯深冷器，通过自身丙烯闪蒸以降低温度，壳侧丙烯气与Recfisol来的会合，从管程中来的液体通过旁路进一步调节温度至-20℃，压力为，离开系统进Recfisol，以提供低温甲醇洗所需冷量。为防止丙烯中微量水份在闪蒸过程中冻结，还需向系统注入少量甲醇，甲醇的喷淋是通过计量泵出口甲醇与丙烯贮槽到闪蒸槽的液体丙烯大小，调节喷淋混合来完成的。

由于丙烯易燃易爆，因此，在设备维修前后都必须用N2置换丙烯，然后用空气置换N2，开车时先用N2置换空气，再用丙烯置换N2。

2.根据功热转换的原理，选择一个体系或者工况进行节能过程分析。要求给出详细的计算步骤和过程分析。

空调制冷原理

空调在日常生活中随处可见，下面分别用温熵关系和压焓关系分析其制冷过程和原理。空调制冷原理涉及了了热力学第一定律和热力学第二定律，为逆卡诺循环，以下是用理论制冷循环的分析和计算。

一：逆卡诺循环—理想制冷循环的功能计算：

图1 温熵图

它由两个等温过程和两个绝热过程组成。假设低温热源（即被冷却介质）的温度为T0，高温热源（即环境）的温度为Tk, 则工质的温度在吸热过程中为T0，在放热过程中为Tk, 就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差，即传热是在等温下进行的，压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。其循环过程为：

首先工质在T0下从冷源（即被冷却介质）吸取热量q0，并进行等温膨胀4-1，然后通过绝热压缩1-2，使其温度由T0升高至环境介质的温度Tk, 再在Tk下进行等温压缩2-3，并向环境介质放出热量qk, 最后再进行绝热膨胀3-4，使其温度由Tk 降至T0即使工质回到初始状态4，从而完成一个循环。

对于逆卡诺循环来说，由图可知：

q0=T0(S1-S4）

qk=Tk(S2-S3)=Tk(S1-S4）

w0=qk-q0=Tk(S1-S4)-T0(S1-S4)=(Tk-T0)(S1-S4）

则逆卡诺循环制冷系数εk 为：εk = w0/ qk=(Tk-T0) / Tk

由上式可见，逆卡诺循环的制冷系数与工质的性质无关，只取决于冷源（即

被冷却物体）的温度 T0 和热源（即环境介质）的温度 Tk；降低 Tk，提高 T0 ，均可提高制冷系数。此外，由热力学第二定律还可以证明：“在给定的冷源和热源温度范围内工作的逆循环，以逆卡诺循环的制冷系数为最高”。任何实际制冷循环的制冷系数都小于逆卡诺循环的制冷系数。