化工热力学习题课67章解答.docx

第五、六章习题解答
一、填空
1 .稳流系统的热力学第一定律的表达式为△/z+gAz + f △/ =g+w$ 2. 流体经节流膨胀过程时，恰变AH = 0, AP < 0, AS > 0；流体经做外功的 绝热可逆膨胀过程时，焙变< 0, AP < 0, AS 二0o
4. 流体流经压缩机或膨胀机时，忽略动、位能变化的热力学第一定律可简化为
= Q + 流体流经换热器设备吋，忽略动、位能变化的热力学第一定律可简化
为△H = Q 。

5. 在所有的热机屮， 卡诺 热机的效率最大。

6. 等爛效率是指：膨胀作功过程，不可逆绝热过程的作功量与可逆绝热过程 的作功量Z 比.
7•可以采用回热 循环和 再热
循环对Rankine 循环进行改进.
8. Joule-Thomson 效应系数“丿> 0,说明节流后温度
降低 ・
9. 相同条件下，做外功的绝热膨胀比节流膨胀的降温程度 大 ・。

（大、小 或相等）
10. 吸收式制冷是消耗热能 的制冷循环。

11. 在0.0080MPa 吋，干度为0.7的水蒸气的悄值是一 5.9385 KJ/Kg ・K 。

（已知饱和水的爛值是0.5925KJ/Kg. K,饱和蒸汽的爛值是8.2296 KJ/Kg. K ） 二、判断
1. 理想功就是可逆功。

（X ）
2. 功可以全部转化为热，热不能自发的全部转化为功。

（V ）
3. 理想气体的Joule-Thomson 效应系数"丿>0. （ X ）
4. 等爛膨胀效应系数总是大于零.（V ）
5. 气体进行等爛膨胀时，对外作功，膨胀后气体的温度总是下降，产生冷效应.
3.稳流体系爛平衡方程式为 j out （加心）-AS r
6.蒸汽动力循环的热效率越高，做功越大。

（V ）
7.制冷循环来的制冷效能系数越大，耗功越少。

（V ）
8.爛产生永远不会小于零。

（V ）
三、
1.在T-S图上用带箭头的线表示物质从几Pi经过仃）绝热可逆膨胀（2）绝热不可逆
膨胀过程到P2的过程。

Pl
1・2过程：绝热可逆膨胀
1・2,过程：绝热不可逆膨胀
2.在T-S图上用带箭头的线表示实际Rankine循环的各过程，并写出每一过程的热力学第一定律简化式。

4—1:锅炉中恒压吸热：q()二A/? = ]\ - /?4
1-*2 ':汽轮机中等爛膨胀：w s = A/? = © - h、
2 J3：冷凝器中等压等温冷凝放热：q2=\h = h,-
的
3—4：在水泵中等爛压缩：w p = A/? = /?4 - hy
实际Rankine循环的T—S图
四、计算
1(6-27). 2MPa> 700°C的水蒸气供给一个透平机，排出的水蒸气的压力为0.6MPa。

(a)在透平机屮进行绝热可逆膨胀，求过程理想功和损失功。

(b)如果等爛效率为0.88,求过程的理想功、损失功和热力学效率。

热力学参数如下：
压力/ MPa 温度/ °C H /kj-kg1S/kJ-kg1.^1
2 700 3858.4 7.0757
0.6 2904」7.0757
0.6 3081.6 7.2946
解：
(1)理想功比.〃=\H- T{}\S = \H= -954.3 kJ- kg 1
过程可逆，所以损失功W L=0
(2)绝热可逆膨胀为等爛过程52=^=7.0757 kJ kg-^k-'
绝热可逆膨胀过程做功：叱出=\h =何•- h\ = 2904.1 - 3858.4 = -
954.3R • kg」等爛效率为0.88 吋，实际做功=0.8x(-9543 ) = -
839.8kJ-kg 1 对于该绝热过程他 f +w$ = 3858.4 - 839.8 = 3081.6H - kg
由表中数据査得不对逆绝热过程的出口=7.2946 kJ-kg^-k-1
设环境温度为298K,
W id =AH-TQS =(免一础一 298(7.2946 - 7.0757)= -905 kJ- kg" 损失功叱=W s.-比= -839.8 + 905 = 65.2 kJ- kg d 热力学效率久=翌=邑竺= 0.928
"% 905
2(6・29).为远程输送天然气，采用压缩液化法。

若天然气按甲烷计算，将1畑天然 气自0.09807MPa > 27°C 绝热压缩到6.669MPa Jt*经冷凝器冷却至27°C 。

已知压 缩机实际的功耗为1021 kJ-kg 1,冷却水温为27°C O 试求冷凝器应移走的热量，压 缩、液化过程的理想功、损耗功与热力学效率。

已知甲烷的焙和爛值如下：
已知:叱=1021kJ ・kg" %=2TC
求：e 2=?压缩.汽化过程比〃=? w L =?久=? 解：压缩过程： % = 953.1 kJ- kg 1
® = 7.067 kJ- kg 1- K 1
h 2 = 886.2 kJ-kg 1 52 =4.717 kJ-kg 1-K 1
W id =AH-TQS = (886.2-953.1)-300(4.717-7.067)= 638.1 kJ- kg 1 \H = Q + W s Q =0、\H = 886.2-953.1 = -66.9kJ-kg 1 Q = \H-W s = -66.9-1021 = -1087.9 kJ-kg'1 W L = W S -W id =1021-638.1 = 382.9V 或 AS vur = + 竺=3.63 kJ. kg'1 • K'1
]
w 300
I
W L =^(AS vn + AS vu/. ) = 300(4.717 - 7.067 + 3.63) = 382.9 kJ-kg 1
3. 某一 Rankine 循环，锅炉压力为
4. OMPa,冷凝器压力为0. 005MPa,冷凝温度为 32. 56°C,进入汽轮机的蒸汽是饱和蒸汽，求(1)汽轮机出口的乏气的干度；(2)汽 轮机的作功量；(3)乏气冷凝时放出的热量.
热力学数据参考值: _______________________________________________________
P(MPa) H(KJ ・KgJ) S(KJ ・KQ ・L)
饱和蒸汽 4?0 2801.4 6.0701 饱和蒸汽 0.005 2560.9 8.4025 饱和液体 0.005 136.5 0.4718
W id = 638.1
W 1021
= 0.625
解:
(1)求乏气的焙值
S3=S4=x ・ Sg+(l-x)・ Si
即 6.0701 =8. 4025 ・ x+(l~x) 0.4718
解出x=0. 706
因为H4二x ・ Hg+仃—x) • H,
所以H4=0. 706X2560. 9+(1-0. 706) X136. 5=1848. 13KJ/Kg
=AH = H4-H3=—953.27 KJ / Kg (2)放热量:Q = H5-H4 = 136.5-1848.13 = (1)做功量：叱
一1711.63KJ / Kg。