《化工熱力學(xué)》吸取國內(nèi)外新教材的精華,參考多數(shù)高校執(zhí)行的48~56學(xué)時安排，在系統(tǒng)介紹化工熱力學(xué)原理的前提下，加強化工過程實用知識與實用計算方法的闡述，以強化學(xué)生利用熱力學(xué)原理解決化工生產(chǎn)實際問題能力的培養(yǎng)。
全書共分10章，首先介紹了熱力學(xué)定律與基本原理、流體的容積性質(zhì)、流體的熱力學(xué)性質(zhì)；將真實氣體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)計算單設(shè)一章，以增強實際流股工況計算訓(xùn)練；接著講述溶液的熱力學(xué)性質(zhì)、流體相平衡與化學(xué)反應(yīng)平衡；后講述流體流動、壓縮、膨脹與節(jié)流過程熱力學(xué)計算，蒸汽動力循環(huán)及制冷循環(huán)過程與計算，及典型化工過程的熱力學(xué)分析。書中各章都配有例題與習(xí)題。習(xí)題設(shè)置注意知識點的覆蓋，并附有答案。
本書可作為高等學(xué)�；ぜ跋嚓P(guān)專業(yè)教材，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。
本書配有《化工熱力學(xué)》（英文版）教材,可供雙語教學(xué)使用。
隨著經(jīng)濟(jì)的全球化和高等教育的國際化，我國高等教育要融入世界高等教育平臺�！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”(簡稱“卓越計劃”)是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》的重大改革，也是促進(jìn)我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措，對全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的意義。伴隨著“卓越計劃”的啟動，高等院校專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求與方法都應(yīng)作出必要的調(diào)整，以適應(yīng)新的工程技術(shù)人才培養(yǎng)要求，為國家培養(yǎng)出具有國際競爭能力、適應(yīng)全球工程技術(shù)發(fā)展、符合國際工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的卓越工程技術(shù)人才。
化工熱力學(xué)是化學(xué)工程的重要分支和基礎(chǔ)學(xué)科，“化工熱力學(xué)”課程是化工專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。目前國內(nèi)外《化工熱力學(xué)》教材多強調(diào)熱力學(xué)理論的闡述與推演，而在熱力學(xué)原理的工程應(yīng)用方面顯得薄弱。工程技術(shù)人員特別需要的是利用化工熱力學(xué)原理解決化工實際問題的能力與實用的熱力學(xué)計算方法。根據(jù)“卓越計劃”的培養(yǎng)方案，本教材在系統(tǒng)介紹化工熱力學(xué)原理的前提下，強化化工過程實用知識與實用計算方法的闡述，以使學(xué)生獲取更多的利用熱力學(xué)原理解決化工生產(chǎn)實際問題的能力。
全書共分10章。內(nèi)容基于讀者已學(xué)完物理化學(xué)課程的熱力學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行組織，編排次序注重課程內(nèi)容更好的銜接。第1章是概述，介紹熱力學(xué)的發(fā)展及復(fù)習(xí)熱力學(xué)、第二定律；第2章闡述流體的容積性質(zhì)；第3章介紹流體的熱力學(xué)性質(zhì)；化工過程物流中絕大部分都是混合物，故混合物物流的熱力學(xué)性質(zhì)尤為重要，本書將此內(nèi)容系統(tǒng)編排，單設(shè)一章，即第4章；第5章闡述溶液熱力學(xué)基礎(chǔ)；第6章闡述流體相平衡，重點闡述了汽液平衡計算，對氣液與液液平衡亦作了適當(dāng)?shù)慕榻B；第7章為化學(xué)反應(yīng)平衡；第8章為流動系統(tǒng)的熱力學(xué)分析，介紹典型化工過程的流體輸運、功能熱轉(zhuǎn)換與計算；第9章闡述流體的動力循環(huán)與制冷循環(huán)；第10章為化工過程的節(jié)能分析。前5章重點闡述化工熱力學(xué)的基礎(chǔ)理論，后5章著重體現(xiàn)了化工熱力學(xué)理論與化工生產(chǎn)實踐的結(jié)合。
本書主要作為化工及相關(guān)專業(yè)本科生教材，也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。
本書由大連理工大學(xué)于志家、李香琴、蘭忠與大連工業(yè)大學(xué)黃德智共同編著，具體分工為：于志家編寫第1、第5、第6章，李香琴編寫第2～4章，蘭忠編寫第8～10章，黃德智編寫第7章。全書由于志家統(tǒng)稿。在本書編寫過程中得到了張乃文、陳嘉斌、張艷、鮑軍江、張寧老師與研究生佟詩宇、姜營營、李群、張凱博、姜睿、徐威、溫榮福、鄭毅、趙小航、于得旭、王松、程惠遠(yuǎn)及本科生叢陽、楊筱恬、周昊等在內(nèi)容、例題、習(xí)題、文檔處理等方面提供的諸多幫助，得到了大連理工大學(xué)教務(wù)處、化工與環(huán)境生命學(xué)部有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持,在此深表謝意。
本書編寫過程中參閱了多部國內(nèi)外同行編著的教材，特向相關(guān)作者表示感謝。由于作者水平有限，疏漏與不當(dāng)之處在所難免,衷心希望讀者批評指正。
編著者
2016年6月
于志家，大連理工大學(xué)化學(xué)工程系老師，長期從事化學(xué)工程基礎(chǔ)、化工傳遞、單元操作、多相流動與化工熱力學(xué)等方面的科學(xué)研究與教學(xué)。負(fù)責(zé)完成國家自然科學(xué)基金項目2項，遼寧省自然科學(xué)基金項目2項，完成企業(yè)工程設(shè)計等多項，對化工熱力學(xué)的基礎(chǔ)理論及其在相關(guān)研究與工程實際中的應(yīng)用有深層次的理解與心得。
主講本科生《化工熱力學(xué)》與《化工計算》課程，雙語教學(xué)，獲大連理工大學(xué)優(yōu) 秀課程與教學(xué)質(zhì)量優(yōu) 秀獎。
第1章概述1
1.1化工熱力學(xué)的發(fā)展歷程1
1.2系統(tǒng)與環(huán)境2
1.3化學(xué)狀態(tài)與流體性質(zhì)2
1.4熱力學(xué)第一定律3
1.4.1控制質(zhì)量系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律4
1.4.2控制體積系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律4
1.5熱力學(xué)第二定律8
1.5.1熱量向功轉(zhuǎn)化的上限9
1.5.2熵11
1.5.3熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)12
思考題14
習(xí)題14
第2章流體的容積性質(zhì)16
2.1純物質(zhì)的p-V-T行為16
2.2流體的狀態(tài)方程18
2.2.1理想氣體狀態(tài)方程18
2.2.2維里(Virial)方程19
2.2.3立方型方程21
2.3氣體的普遍化關(guān)聯(lián)30
2.3.1對應(yīng)狀態(tài)原理31
2.3.2普遍化的立方型狀態(tài)方程31
2.3.3兩參數(shù)對應(yīng)狀態(tài)原理33
2.3.4三參數(shù)對應(yīng)狀態(tài)原理35
2.3.5普遍化第二維里系數(shù)關(guān)聯(lián)式37
2.4液體與似液體通用立方型狀態(tài)方程的根40
2.5液體普遍化關(guān)聯(lián)42
思考題44
習(xí)題45
第3章流體的熱力學(xué)性質(zhì)46
3.1均相流體系統(tǒng)的熱力學(xué)基本關(guān)系式46
3.2焓和熵的計算48
3.3剩余性質(zhì)50
3.4剩余性質(zhì)的計算52
3.4.1由狀態(tài)方程求剩余性質(zhì)52
3.4.2由普遍化壓縮因子關(guān)系求剩余焓和剩余熵54
3.4.3由普遍化維里系數(shù)求剩余焓和剩余熵57
3.5液體焓和熵的計算63
3.6熱力學(xué)性質(zhì)圖表64
3.6.1TS圖65
3.6.2pH圖68
3.6.3HS圖68
思考題71
習(xí)題72
第4章真實氣體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)74
4.1混合規(guī)則74
4.2真實氣體混合物普遍化壓縮因子和摩爾體積的計算76
4.2.1Amagat定律(分體積定律)和普遍化壓縮因子圖聯(lián)用76
4.2.2真實氣體混合物的狀態(tài)方程77
4.3真實氣體混合物剩余焓和剩余熵的計算83
4.3.1由RK方程計算真實氣體混合物的剩余焓和剩余熵83
4.3.2由普遍化第二維里系數(shù)計算真實氣體混合物的剩余焓和剩余熵83
4.3.3由普遍化關(guān)聯(lián)圖計算真實氣體混合物的剩余焓和剩余熵85
思考題88習(xí)題89
第5章溶液熱力學(xué)90
5.1敞開系統(tǒng)的熱力學(xué)關(guān)系式與化學(xué)勢91
5.2偏摩爾性質(zhì)92
5.3逸度和逸度系數(shù)96
5.3.1純氣體的逸度計算97
5.3.2純液體的逸度計算101
5.3.3溶液中組分的逸度計算103
5.3.4利用Microsoft Excel進(jìn)行熱力學(xué)性質(zhì)計算108
5.4理想溶液與標(biāo)準(zhǔn)態(tài)112
5.5過量性質(zhì)與混合過程中的性質(zhì)變化114
5.5.1過量性質(zhì)114
5.5.2混合過程中的性質(zhì)變化115
5.5.3焓濃圖116
5.6活度和活度系數(shù)117
5.6.1Wohl型方程120
5.6.2基于局部組成概念的活度系數(shù)方程123
5.6.3UNIQUAC和UNIFAC模型125
思考題128
習(xí)題129
第6章相平衡131
6.1相平衡的判據(jù)131
6.2汽液平衡132
6.2.1低壓下的汽液平衡134
6.2.2中壓下的汽液平衡142
6.2.3高壓下的汽液平衡157
6.3氣液平衡159
6.4液液平衡161
6.4.1液液平衡相圖161
6.4.2溶液的穩(wěn)定性162
6.4.3液液平衡計算164
6.5汽液液平衡(VLLE)165
思考題168
習(xí)題168
第7章化學(xué)反應(yīng)平衡171
7.1反應(yīng)坐標(biāo)172
7.2化學(xué)反應(yīng)平衡判據(jù)的應(yīng)用174
7.3標(biāo)準(zhǔn)Gibbs能的變化及平衡常數(shù)175
7.4溫度對平衡常數(shù)的影響177
7.5平衡常數(shù)的估算180
7.6平衡常數(shù)與組成的關(guān)系182
7.6.1氣相反應(yīng)182
7.6.2液相反應(yīng)183
7.7單一反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率184
7.7.1均相反應(yīng)185
7.7.2非均相反應(yīng)186
7.8反應(yīng)系統(tǒng)的相律和Duhem定理187
7.9多個反應(yīng)平衡189
7.10燃料電池195
思考題199
習(xí)題199
第8章流動系統(tǒng)的熱力學(xué)分析200
8.1質(zhì)量守恒201
8.2能量守恒202
8.3熵衡算205
8.3.1熵的概念205
8.3.2熵的衡算205
8.4熱力學(xué)方法的過程分析208
8.4.1流體流動過程分析209
8.4.2壓縮過程211
8.4.3膨脹過程217
8.4.4節(jié)流過程218
思考題222
習(xí)題222
第9章熱力學(xué)循環(huán)224
9.1卡諾循環(huán)及其逆循環(huán)224
9.2朗肯循環(huán)和蒸汽動力裝置225
9.2.1卡諾熱機的改進(jìn)226
9.2.2朗肯循環(huán)的改進(jìn)230
9.3蒸汽壓縮制冷循環(huán)233
9.4吸收式制冷循環(huán)234
9.5熱泵循環(huán)236
9.6吸收式熱泵237
思考題239
習(xí)題239
第10章化工過程的節(jié)能分析241
10.1理想功241
10.2損耗功242
10.3典型過程的分析244
10.3.1管內(nèi)流動過程24410.3.2換熱過程244
10.3.3逆流換熱和順流換熱245
10.4能量最優(yōu)原則246
思考題248
習(xí)題248
附錄250
附錄A單位換算系數(shù)與通用氣體常數(shù)250
附錄B純物質(zhì)的性質(zhì)250
附錄C比熱容與物質(zhì)生成性質(zhì)253
附錄DLee-Kesler普遍化關(guān)聯(lián)表257
附錄E水蒸氣表272
附錄F熱力學(xué)圖301
習(xí)題參考答案303
參考文獻(xiàn)306
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