化工热力学教程

第1章 绪论

1.1 热力学的由来及发展

1.2 化工热力学的主要内容

1.3 几个典型化工计算中的化工热力学

1.4 化工热力学的发展

1.5 化工热力学的学习方法

第2章 流体的pVT关系

2.1 流体的pVT关系及其重要性

2.2 纯物质pVT的相行为

2.2.1 pVT图

2.2.2 p-V图

2.2.3 T-V图

2.2.4 p-T图

2.3 对比态原理及其在pVT关系中的应用

2.3.1 对比态原理

2.3.2 三参数对比态原理

2.4 流体的状态方程

2.4.1 理想气体状态方程

2.4.2 virial方程

2.4.3 立方型状态方程

2.4.4 多参数状态方程

2.5 普遍化状态方程

2.5.1 普遍化第二virial系数

2.5.2 普遍化立方型状态方程

2.6 流体pVT关系的比较

2.7 真实流体混合物的pVT关系

2.7.1 混合规则

2.7.2 流体混合物的虚拟临界参数

2.7.3 气体混合物的第二virial系数

2.7.4 混合物的立方型状态方程

本章小结

习题

第3章 焓、熵、热容与温度、压力的关系

3.1 化工计算中的焓和熵

3.2 热力学性质间的关系

3.2.1 热力学基本方程

3.2.2 Maxwell关系式

3.3 热容

3.3.1 理想气体热容

3.3.2 真实气体热容

3.3.3 液体和固体热容

3.4 不同温度、压力下的单相流体焓变的计算

3.4.1 真实流体的剩余性质

3.4.2 剩余焓与pVT的关系

3.4.3 利用不同的pVT关系计算剩余焓

3.5 不同温度、压力下的单相流体熵变的计算

3.5.1 剩余熵与pVT的关系

3.5.2 利用不同的pVT关系计算剩余熵

3.6 蒸气压和蒸发焓

3.7 热力学性质图表

3.7.1 两相系统的热力学性质

3.7.2 热力学性质图

3.7.3 热力学性质表

3.7.4 热力学性质图、表的应用及局限性

3.8 化工生产过程中流体pVT及焓变计算举例

本章小结

习题

第4章 偏摩尔性质、逸度和活度

4.1 变组成系统热力学关系

4.2 偏摩尔性质

4.2.1 定义及热力学关系

4.2.2 偏摩尔性质之间的热力学关系

4.2.3 偏摩尔性质的计算

4.2.4 GIbbs-Duhem方程

4.3 逸度和逸度系数

4.3.1 逸度和逸度系数的定义

4.3.2 温度和压力对逸度的影响

4.3.3 逸度和逸度系数的计算

4.3.4 液体的逸度

4.4 混合过程性质变化

4.4.1 混合性质

4.4.2 混合焓变和焓浓图

4.5 理想溶液

4.5.1 概念的提出

4.5.2 理想溶液的模型与标准态

4.5.3 理想溶液的特征及其关系式

4.6 活度与活度系数

4.6.1 定义

4.6.2 标准态的选择

4.6.3 不同标准态活度系数的关系

4.6.4 超额性质

4.7 活度系数与组成关联式

4.7.1 van Laar方程和Margules方程

4.7.2 局部组成型方程

4.7.3 不同活度系数关联式的比较与选择

本章小结

习题

第5章 相平衡

5.1 概论

5.2 相平衡基础

5.2.1 平衡判据

5.2.2 相律

5.3 汽液平衡相图

5.3.1 中、低压下二元汽液平衡相图

5.3.2 高压下汽液平衡相图

5.4 中、低压下汽液平衡的计算

5.4.1 活度系数法

5.4.2 状态方程法

5.4.3 低压（或常压）下汽液平衡简化计算式

5.4.4 泡点和露点的计算

5.5 K值法、闪蒸及高压汽液平衡计算

5.5.1 K值法

5.5.2 烃类系统的K值法

5.5.3 闪蒸及其计算

5.5.4 高压汽液平衡的计算

5.6 液液平衡

5.6.1 液液平衡的热力学基础

5.6.2 平衡相图

5.6.3 液液平衡关系式及计算

5.7 气液平衡

5.7.1 不同压力下的气液平衡

5.7.2 压力对气体溶解度的影响

5.7.3 温度对气体溶解度的影响

5.7.4 气液平衡计算方法

5.8 固液平衡

5.8.1 固液平衡的热力学关系

5.8.2 不同简化情况下固液平衡计算式及相图

5.8.3 生成固体化合物固液平衡相图

5.8.4 固体物质在溶剂中溶解度计算式

5.8.5 三元系固液平衡相图及计算

5.9 气固平衡和固体（或液体）在超临界流体中的溶解度

5.9.1 气固平衡

5.9.2 超临界萃取

5.10 相平衡在化工中的应用实例

本章小结

习题

第6章 反应‘热与反应平衡

6.1 燃烧焓、生成焓与反应热

6.1.1 标准燃烧焓与标准生成焓

6.1.2 标准反应热

6.1.3 温度对标准反应热的影响

6.1.4 工业反应热计算实例

6.2 化学反应平衡

6.2.1 生成Gibbs自由能

6.2.2 反应进度

6.2.3 反应平衡的判据

6.2.4 反应平衡常数

6.2.5 温度对平衡常数的影响

6.2.6 平衡组成计算

6.2.7 平衡计算实例与反应条件选择

本章小结

习题

第7章 化工过程能量分析

7.1 能量守恒与转化——热力学第一定律

7.2 能量的质量和级别

7.2.1 熵产生

7.2.2 熵平衡

7.3 理想功、损失功、有效能

7.3.1 理想功

7.3.2 损失功

7.3.3 有效能

7.4 化工过程能量的热力学分析方法及合理用能

本章小结

习题

第8章 压缩蒸汽动力循环与制冷

8.1 气体的压缩

8.1.1 压缩过程的热力学分析

8.1.2 多级压缩

8.2 膨胀过程

8.2.1 节流膨胀

8.2.2 绝热做功膨胀

8.3 蒸汽动力循环

8.3.1 Rankine循环及其热效率

8.3.2 提高Rankine循环热效率的方法

8.4 制冷循环

8.4.1 理想制冷循环

8.4.2 蒸汽压缩制冷循环

8.4.3 热泵

8.4.4 制冷剂的选择

8.4.5 载冷剂

8.5 深冷循环与气体液化

8.5.1 Linde（林德）循环

8.5.2 Claude（克劳德）循环

8.6 工程热力学在化工中的应用

8.6.1 利用带有膨胀机的装置回收合成氨尾气中的氨

8.6.2 空气分离

8.6.3 乙烯、丙烯的深冷分离

8.6.4 热泵在乙烯精馏工艺中的运用

8.6.5 液化气体的贮存和运输

本章小结

习题

第9章 物性数据的估算

9.1 概述

9.1.1 化工数据的定义及内容

9.1.2 化工数据的“质量”

9.2 估算化工数据的必要性及要求

9.3 对比态法

9.3.1 二参数法

9.3.2 三参数法

9.3.3 使用沸点参数的对比态法

9.3.4 使用第四参数（极性参数）的对比态法

9.3.5 使用量子参数（第五参数）的对比态法

9.3.6 对比态法和状态方程法

9.4 基团贡献法

9.4.1 概述

9.4.2 发展和分类

9.4.3 沸点和临界性质的估算——基团法的一组实例

9.5 UNIFAC法

9.6 辛醇/水分配系数及其估算

9.6.1 定义和表达式

9.6.2 估算方法

本章小结

习题

第10章 化工热力学应用回顾

10.1 一个化工流程计算中的化工热力学

10.1.1 变换反应中的热力学

10.1.2 合成反应中的热力学

10.1.3 气体清净中的热力学

10.1.4 压缩过程中的热力学

10.1.5 甲醇精制过程中的热力学

10.2 化工热力学与化工设计

10.2.1 在物料衡算中的化工热力学

10.2.2 在能（热）量衡算中的化工热力学

10.2.3 在设备计算中的化工热力学

10.3 化工设计软件中的化工热力学

10.4 化工热力学在精细化学品生产中的应用

10.4.1 石油化工与精细化工

10.4.2 化工热力学应用于精细化工时的特点

10.4.3 精细化工过程中的化工数据

10.5 化工热力学在能源与环境中的应用

本章小结

习题

第11章 总览

11.1 化工热力学内容提要

11.2 化工热力学与分子热力学

11.3 特殊系统的化工热力学计算

11.4 化工热力学展望

本章小结

附录

附录一 基本常数表

附录二 常用单位换算表

附录三 一些物质的基本物性数据

附录四 一些物质的标准热化学数据

附录五 一些物质的Antoine方程系数

附录六 一些物质的理想气体热容温度关联式系数

附录七 饱和水和水蒸气表

附录八 过冷水和过热水蒸气表

附录九 空气的T-S图

附录十 氨的t-S图

附录十一 氨的Inp-H图

主要符号表

参考文献

由马沛生主编的《化工热力学教程》是一本比较精练的化工热力学教材。在不削弱有关流体pVT关系、纯物质（流体）的热力学性质、均相混合物热力学性质、相平衡、化工过程能量分析、压缩、动力循环与制冷循环、反应热、反应平衡常数及其计算、物性数据的估算等主干内容的前提下，力求通过与应用的结合使抽象的概念更易理解，并在本书的最后两章中结合化工热力学的应用与发展作出了较为全面的分析和总结。

　　《化工热力学教程》可供化学工程与工艺、环境工程、应用化学等专业学生使用，特别适用于化工热力学少学时或先导课程为物理化学少学时的化工热力学课程教学。也可用作工程硕士的教材，还可供化工企业、设计院及研究院的科技人员参考使用。

目前各高校安排化工热力学课程的教学学时数一般为32～64学时，而常用的教材大都是按64学时安排的，因此少学时(指32学时左右)的学校使用这些教材有一定的困难，而由马沛生主编的《化工热力学教程》是按32～48学时编写的。另外，本书还考虑先导课程(物理化学)少学时的情况，对于这样的学生也需要有不一样的化工热力学教材。由于本书更强调化工热力学的应用，因此也适合工程硕士使用。其主要内容为能量计算和组成计算，前者主要是不同温度、压力下的焓变和冷冻计算，后者主要是相平衡和化学平衡，作为共同的基础是pVT及热力学过程性质，延伸的内容是物性数据的估算。