第六章 化工过程的能量分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六章 化工过程的能量分析
习题课
• 1 某理想气体（分子量为28）在1089K， 0.7091MPa下通过一透平机膨胀到 0.1013MPa，透平机的排气以亚音速排出。 进气的质量流量为35.4Kg/h，输出功率为 4.2Kw，透平机的热损失为6700KJ/h。透 平机进、出口连接钢管的内径为0.016m， 气体的热容为1.005KJ/(Kg· K)，设热容与压 力无关。试求透平机排气的温度及速度。
解题思路： 首先确定题意，求的是透平机排气的温度 及速度，温度与热量或焓有关系。而速度是 能量平衡方程中的一项，因此可以确定此题 用能量平衡方程解。 其次，解能量平衡方程要确定研究体系。 题给出的是理想气体在透平机中的膨胀过程， 因此以稳态物系经透平机为体系列出能量平 衡方程。 第三步，确定能量平衡方程中左右各项 是己知或未知的状态。
u 2 H gZ Q Ws 2
解：以1Kg理想气体物料为计算基准， 以透平机为体系，透平机进、出口的势能变化可忽略不计，设透平机出口温 度为T2，则能量平衡方程为：
u 2 H Q Ws 2 Q 6700 kJ h1 / 35.4kg h1 189.27kJ kg
u2 Biblioteka Baidu
u1 V2 u1 p1T2 0.1433 T22 V1 p2T1
各项代入能量方程解得T2=221.5K u2=31.74m· s-1
• 2 将35kg、温度为700.15K的铸钢件放入135kg 而温度为294.15K的油中冷却，己知铸钢和油的 比热容分别为： • (Cp)钢=0.5kJ· kg· K-1,(Cp)油=2.5kJ· kg· K-1,假设过程 无热损失，试求（1）铸钢件的熵变；（2）油的 熵变；（3）铸钢件与油的总熵变。
3
4 某厂输送90℃水的管道，由于保温效果不好，到 使用单位时水温降至65℃，试求水温降低过程的热 损失与损耗功。大气温度为25℃，水的热容 Cp=4.184kJ· kg· k-1
Ws (4.5kw h1 3600 s) / 35.4kg h1 427.12kJ kg1
H mCp(T2 T1 ) 1 1.005(T2 1089 )
2 u 2 (u2 u12 ) 2 2
u1
mV 35.4 RT1 D 2 1 [( )kg s 1 ] /( ) 22.29m s 1 4 A1 3600 p1M
习题课
• 1 某理想气体（分子量为28）在1089K， 0.7091MPa下通过一透平机膨胀到 0.1013MPa，透平机的排气以亚音速排出。 进气的质量流量为35.4Kg/h，输出功率为 4.2Kw，透平机的热损失为6700KJ/h。透 平机进、出口连接钢管的内径为0.016m， 气体的热容为1.005KJ/(Kg· K)，设热容与压 力无关。试求透平机排气的温度及速度。
解题思路： 首先确定题意，求的是透平机排气的温度 及速度，温度与热量或焓有关系。而速度是 能量平衡方程中的一项，因此可以确定此题 用能量平衡方程解。 其次，解能量平衡方程要确定研究体系。 题给出的是理想气体在透平机中的膨胀过程， 因此以稳态物系经透平机为体系列出能量平 衡方程。 第三步，确定能量平衡方程中左右各项 是己知或未知的状态。
u 2 H gZ Q Ws 2
解：以1Kg理想气体物料为计算基准， 以透平机为体系，透平机进、出口的势能变化可忽略不计，设透平机出口温 度为T2，则能量平衡方程为：
u 2 H Q Ws 2 Q 6700 kJ h1 / 35.4kg h1 189.27kJ kg
u2 Biblioteka Baidu
u1 V2 u1 p1T2 0.1433 T22 V1 p2T1
各项代入能量方程解得T2=221.5K u2=31.74m· s-1
• 2 将35kg、温度为700.15K的铸钢件放入135kg 而温度为294.15K的油中冷却，己知铸钢和油的 比热容分别为： • (Cp)钢=0.5kJ· kg· K-1,(Cp)油=2.5kJ· kg· K-1,假设过程 无热损失，试求（1）铸钢件的熵变；（2）油的 熵变；（3）铸钢件与油的总熵变。
3
4 某厂输送90℃水的管道，由于保温效果不好，到 使用单位时水温降至65℃，试求水温降低过程的热 损失与损耗功。大气温度为25℃，水的热容 Cp=4.184kJ· kg· k-1
Ws (4.5kw h1 3600 s) / 35.4kg h1 427.12kJ kg1
H mCp(T2 T1 ) 1 1.005(T2 1089 )
2 u 2 (u2 u12 ) 2 2
u1
mV 35.4 RT1 D 2 1 [( )kg s 1 ] /( ) 22.29m s 1 4 A1 3600 p1M