2016年化工工程师辅导:物料能量平衡试题(10)

　　1-16 流量为250 kg/h的气体苯从600K、4.053 MPa，降压冷却至300 K、0.1013MPa时的焓变为( )。

　　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.答案正确。

　　假设如下热力学途径：第1步是气体苯在600 K等温下，压力由4.053 MPa降至0.1013 MPa，焓变为ΔH1，第2步是在0.1013 MPa压力下从600 K降温至300 K，焓变为ΔH2，过程总焓变为ΔH。

　　先求ΔH2，即理想气体从600 K降温到300 K的焓变，从常用物质标准焓变数据表中查到：

　　600 K，

　　300 K，

　　所以

　　第2步是计算气体苯在600 K等温下，从4.053 MPa降压到0.1013 MPa的焓变ΔH1，从相关资料中查到苯的临界温度为288.95℃(562.1 K)，临界压力为4.898 MPa(48.34 atm)，因而

　　查焓与对比温度、对比压力图得( -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为负值，说明苯从600 K、4.053 MPa冷却降压到300 K、0.1013 MPa这一过程是放热的。

　　B.答案错误。计算中没有考虑压力对苯状态变化时对焓变的影响，即直接用苯从600 K降到300 K时焓变作为本题答案，即焓变为-118700 kJ/h。

　　C.答案错误。在计算ΔH2时，没有计算苯在同一压力下、不同温度之间的平均热容，即

　　D.答案错误。同样在计算ΔH2时温度T2和T1代错，即

　　1-17 在一个0.05 m3的容器内放置0.5mol的苯蒸气。若温度降至27℃时，则苯此时冷凝量是( )。

　　A.0.2 mol

　　B.0.47 mol

　　C.0.2 kmol

　　D.0.166 mol

　　答案：1-17 A

　　A.答案正确。

　　首先计算苯在27℃时蒸气压，可以用公式计算，也可以查相关手册，从手册中查到27℃时苯蒸气压0.015 MPa(化工工艺设计手册)。

　　再应用理想气体状态方程式，计算此时气体摩尔数

　　PV=nRT

　　冷凝苯的量为：0.5-0.3=0.2 mol。

　　B.答案错误。在计算苯的摩尔数时，苯蒸气压换算错误。解得 ，冷凝苯的量为0.5-0.03=0.47 mol。

　　C.答案错误。计算公式PV=nRT中代错数，且将题中给定的0.5 mol看成0.5 kmol，即冷凝苯的量为0.2 kmol。

　　D.答案错误。计算时温度计算错误，压力也换算错误。解得 ，冷凝苯量为：0.5-0.334=0.166 mol。