2011化工工程師輔導：物料能量平衡試題講解(10)

　　1-16 流量為250 kg/h的氣體苯從600K、4.053 MPa，降壓冷卻至300 K、0.1013MPa時的焓變?yōu)? )。 $lesson$

　　A.-1.03×105 kJ/h

　　B.-1.19×105 kJ/h

　　C.-1.96×105 kJ/h

　　D.1.35×105 kJ/h

　　答案：1-16 A

　　A.答案正確。

　　假設如下熱力學途徑：第1步是氣體苯在600 K等溫下，壓力由4.053 MPa降至0.1013 MPa，焓變?yōu)棣1，第2步是在0.1013 MPa壓力下從600 K降溫至300 K，焓變?yōu)棣2，過程總焓變?yōu)棣。

　　先求ΔH2，即理想氣體從600 K降溫到300 K的焓變，從常用物質(zhì)標準焓變數(shù)據(jù)表中查到：

　　600 K，

　　300 K，

　　所以

　　第2步是計算氣體苯在600 K等溫下，從4.053 MPa降壓到0.1013 MPa的焓變ΔH1，從相關資料中查到苯的臨界溫度為288.95℃(562.1 K)，臨界壓力為4.898 MPa(48.34 atm)，因而

　　查焓與對比溫度、對比壓力圖得( -H)/Tc=2.1 cal/(mol•K)=8.786 J/(mol•K)，所以

　　-H=8.786×562.1=493 9 J/mol=4 939 kJ/kmol

　　因此 ΔH=ΔH1+ΔH2=15 830-118 700=-102 871.0 kJ/h≈-1.03×105 kJ/h

　　焓差ΔH為負值，說明苯從600 K、4.053 MPa冷卻降壓到300 K、0.1013 MPa這一過程是放熱的。

　　B.答案錯誤。計算中沒有考慮壓力對苯狀態(tài)變化時對焓變的影響，即直接用苯從600 K降到300 K時焓變作為本題答案，即焓變?yōu)?118700 kJ/h。

　　C.答案錯誤。在計算ΔH2時，沒有計算苯在同一壓力下、不同溫度之間的平均熱容，即

　　D.答案錯誤。同樣在計算ΔH2時溫度T2和T1代錯，即

　　1-17 在一個0.05 m3的容器內(nèi)放置0.5mol的苯蒸氣。若溫度降至27℃時，則苯此時冷凝量是( )。

　　A.0.2 mol

　　B.0.47 mol

　　C.0.2 kmol

　　D.0.166 mol

　　答案：1-17 A

　　A.答案正確。

　　首先計算苯在27℃時蒸氣壓，可以用公式計算，也可以查相關手冊，從手冊中查到27℃時苯蒸氣壓0.015 MPa(化工工藝設計手冊)。

　　再應用理想氣體狀態(tài)方程式，計算此時氣體摩爾數(shù)

　　PV=nRT

　　冷凝苯的量為：0.5-0.3=0.2 mol。

　　B.答案錯誤。在計算苯的摩爾數(shù)時，苯蒸氣壓換算錯誤。解得 ，冷凝苯的量為0.5-0.03=0.47 mol。

　　C.答案錯誤。計算公式PV=nRT中代錯數(shù)，且將題中給定的0.5 mol看成0.5 kmol，即冷凝苯的量為0.2 kmol。

　　D.答案錯誤。計算時溫度計算錯誤，壓力也換算錯誤。解得 ，冷凝苯量為：0.5-0.334=0.166 mol。

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