化工热力学题库56计算

难度： 中 分值：10

章节：第五章 化工过程的能量分析 知识点：功热转化，热力学效率，理想功 备注：南工大试题

答案：

（1）3#>2#>1#>4# 因为温度压力越高，蒸汽的作功本领越大；温度相同时，压力越高，蒸汽的作功本领越大；压力相同时，温度越高，蒸汽的作功本领越大； 任何温度压力下的饱和蒸汽比任何温度压力下的饱和水作功本领大。

（2）应尽可能利用高压蒸汽来做功，低压蒸汽来加热。 （3）

300303()()298(0.3674 5.787)(104.92783)1063/x E T S S H H KJ Kg =---=---=43043()()(13442783)298(3.2534 5.787)684/id W H H T S S KJ Kg =---=---=-

1. （10分）设有压力为1.013MPa 、 6.868MPa 、 8.611MPa 的饱和蒸汽和1.013MPa ， 573K 的过热蒸汽和8.611MPa ，573K 的饱和水，若这些蒸汽和水经充分利用后，最后排出0.1013MPa ， 298K 的冷凝水（即环境状态）。

（1）将它们做功本领从大到小排序，并说出如此排序的理由。（不需要计算） （2）简要阐述如何合理利用蒸汽。 （3）计算3#（序号见下表）饱和蒸汽的

E x 。

(4) 若将3#饱和蒸汽变成4#饱和水，环境温度为298K ，请计算此过程所做的理想功。

难度： 易 分值：13

章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：制冷循环 备注：南工大试题 答案：

1、1） 如右图

08

.5)16441866/()6.5141644()/()(/)428.2/8214)16441866(37)()3/37)6.5141644/(41800)/(41800/)212510125100=--=--====-=-===-=-==H H H H W q KW

h KJ H H m mW P h

Kg H H q Q m s s T ε

2. （13分）设有一制冷能力（冷冻量）为41800 kJ/h 的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15℃，冷凝温度25 ℃，过冷度为5℃ 。假设压缩机可逆绝热运行，膨胀为节流（等焓）过程。求： 1）在T-S 图上表示此循环过程； 2）每小时制冷剂的循环量； 3）压缩机功耗； 4）循环制冷系数。（已知压缩机进出口处氨的焓分别为1644 kJ/kg ，1866 kJ/kg ，冷凝器出口过冷氨的焓是 514.6 kJ/kg.）

难度： 中 分值：12分

章节：第五章 化工过程的能量分析 知识点： 平衡 备注：南工大试题

答案：解：

(1)按等熵s 1=s 2 蒸汽进1点出2点，x=(s 2-s 2f )/(s 2g -s 2f )=(7.155-1.404)/(7.252-1.404)=0.9834 H 2=H 2g x 2+H 2f (1-x 2)=2689.1*0.9834+0.0166*456.3=2652kg/kJ W S =( H 1- H 2)=-(2975.4-2652)=-323.4kg/kJ 忽略动能变化，W S =323.4 kg/Kj

（2）B 1=∆H 1-0+T ∆S 1-0=（2975.4-84.98）-293*（7.155-0.2964）=2890.4-2009.6=880.8 kg/Kj B 2=（2562-84.98）-293*（7.155-0.2964）=2567-2009.6=557.4

（3）ηB =∑B -/∑B +=（│W s │+B 2）/B 1=（323.4+557.4）/880.8=100% 忽略动能变化 3.（12分）压力0.689Mpa, 温度260˚C 的过热蒸汽，以一定线速度进蒸汽动力装置透平作功，乏气为0.138MPa ，设此为可逆绝热膨胀过程。求： （1）每kg 蒸汽的轴功（不计动能变化）； （2）进、出蒸汽的火用（不计动能变化）； （3）火用 效率ηex

难度： 易 分值：12分

章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：蒸汽动力循环 备注：南工大试题 答案：解：

01

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

S

T

4.（12分）在T-S 图上画出下列各过程所经历的途径（注明起点和方向），并说明过程特点：如ΔG=0

（1）饱和液体节流膨胀； （2）饱和蒸汽可逆绝热膨胀； （3）从临界点开始的等温压缩；

（4）过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体（压力变化可忽略）。

难度： 易 分值：20分

章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：制冷循环 备注：南工大试题 答案：

1） 如左图

07

.4)16445.1921/()6.5141644()'/()(/)441.3/9.12284)16445.1921(27.44)'()3/27.44)6.5141644/(50000)/(50000/)2/5.19218.0/)16441866(1644/)(';

)

'()

(1251012510012121212=--=--====-=-===-=-===-+=-+=--=

H H H H W q KW

h KJ H H m m W P h Kg H H q Q m Kg KJ H H H H H H H H s s T s s εη

η

5（20分）.设一制冷能力（冷冻量）为50000 kJ/h 带节流阀的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15˚C ，冷凝温度25˚C ，过冷度为5˚C 。假设压缩机绝热不可逆运行，其等熵效率为80%。求 （1）在T —S 图上表示此循环过程；（5分） （2）每小时制冷剂的循环量（5分） （3）压缩机功耗；（5分） （4）循环制冷系数。（5分）

（已知压缩机进口处氨的焓为1644 kJ/kg ，如果经可逆绝热压缩出口处 氨的焓为1866 kJ/kg ，冷凝器出口过冷氨的焓是 514.6 kJ/kg.）

难度：易 分值：10

章节：第五章 化工过程的能量分析 知识点：功热转化 备注：南工大试题

答案：

解：按题意，稳流过程中Q=0，忽略动能和势能的影响，ΔH=-W s 由热力学基本关系式可知，dH=TdS+VdP 对绝热可逆过程，即等熵过程，dS=0

⎰

-==∆r s W vdp H ,，水可近似为不可压缩液体，

16312,6.90210)1.00.1(100029

.1)(--⋅-=⨯-⨯⨯-=--=kg J P P V W r s 实际功率 13.15046

.06

.902-⋅==

kg J W s 6．用液体输送泵，将温度为25℃的水，从0.1Mpa 加压到1.0Mpa ，进入锅炉去产生蒸汽，假设加压过程是绝热的，泵的实际效率相当于绝热可逆过程效率的0.6，求需要的功为多少？ 难度：中 分值：12

章节：第五章 化工过程的能量分析 知识点：功热转化 备注：南工大试题 答案：

解：由空气的T —S 图可查得0.6MPa 下各温度状态的焓及熵值如下： -38℃（235K ），H 1=11620 J ·mol -1 S 1=104 J ·mol -1·K -1