完整版化工热力学答案冯新宣爱国课后总习题答案详解

1第二章习题解答一、问答题21为什么要研究流体的PVT关系【参考答案】流体PVT关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。（1）流体的PVT关系可以直接用于设计。（2）利用可测的热力学性质（T，P，V等）计算不可测的热力学性质（H，S，G，等）。只要有了PVT关系加上理想气体的，可以解决化工热力学的大多数问题。IDPC22在PV图上指出超临界萃取技术所处的区域，以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、线、面以及它们的特征。【参考答案】1）超临界流体区的特征是TTC、PPC。2）临界点C的数学特征3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线；4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。5）过冷液体区的特征给定压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。6）过热蒸气区的特征给定压力下蒸气的温度高于该压力下的露点温度。7）汽液共存区在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。23要满足什么条件，气体才能液化【参考答案】气体只有在低于TC条件下才能被液化。24不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同你认为哪些是决定偏离理想气体程度的最本质因素【参考答案】不同。真实气体偏离理想气体程度不仅与T、P有关，而且与每个气体的临界特性有关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子，和。RP25偏心因子的概念是什么为什么要提出这个概念它可以直接测量吗VPT022【参考答案】偏心因子为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。其物理意义为一般流体与球形非极性简单流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。偏心因子不可以直接测量。偏心因子的定义为，由测定01PLG7TSR的对比温度为07时的对比饱和压力的数据计算而得，并不能直接测量。26什么是状态方程的普遍化方法普遍化方法有哪些类型【参考答案】所谓状态方程的普遍化方法是指方程中不含有物性常数A，B，而是以对比参数作为独立变量；普遍化状态方程可用于任何流体、任意条件下的PVT性质的计算。普遍化方法有两种类型（1）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式普遍化压缩因子图法；（2）以两项VIRIAL方程表示的普遍化第二VIRIAL系数关系式普遍化VIRIAL系数法27简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。【参考答案】三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别在于为了提高对比态原理的精度，引入了第三参数如偏心因子。三参数对应态原理为在相同的和下，具有相同值的所有RTP流体具有相同的压缩因子Z，因此它们偏离理想气体的程度相同，即。而两参,PFZR数对应状态原理为在相同对比温度、对比压力下，不同气体的对比摩尔体积（或压缩因RTRPV子Z）是近似相等的，即。三参数对应状态原理比两参数对应状态原理精度高得多。,RP28总结纯气体和纯液体PVT计算的异同。【参考答案】由于范德华方程（VDW方程）最大突破在于能同时计算汽、液两相性质，因此，理论上讲，采用基于VDW方程的立方型状态方程能同时将纯气体和纯液体的性质计算出来（最小值是饱和液体摩尔体积、最大值是饱和气体摩尔体积），但事实上计算的纯气体性质误差较小，而纯液体的误差较大。因此，液体的PVT关系往往采用专门计算液体体积的公式计算，如修正RACKETT方程，它与立方型状态方程相比，既简单精度又高。29如何理解混合规则为什么要提出这个概念有哪些类型的混合规则【参考答案】对于混合气体，只要把混合物看成一个虚拟的纯物质，算出虚拟的特征参数，如TR，PR，并将其代入纯物质的状态方程中，就可以计算混合物的性质了。而计算混合物虚拟特征参数的方法就是混合规则；它是计算混合物性质中最关键的一步。对于理想气体的混合物，其压力和体积与组成的关系分别表示成DALTON分压定律和IIPY3AMAGAT分体积定律。但对于真实气体，由于气体纯组分的非理想性及混合引起的非IIYNV理想性，使得分压定律和分体积定律无法准确地描述真实气体混合物的PVT关系。为了计算真实气体混合物的PVT关系，我们就需要引入混合规则的概念。混合规则有虚拟临界参数法和KAY规则、立方型状态方程的混合规则、气体混合物的第二维里系数。210状态方程主要有哪些类型如何选择使用请给学过的状态方程之精度排个序。【参考答案】状态方程主要有立方型状态方程（VDW，RK，SRK，PR）；多参数状态方程（VIRIAL方程）；普遍化状态方程（普遍化压缩因子法、普遍化第二VIRIAL系数法）、液相的RACKETT方程。在使用时（1）若计算液体体积，则直接使用修正的RACKETT方程250253，既简单精度又高，不需要用立方型状态方程来计算；（2）若计算气体体积，SRK，PR是大多数流体的首选，无论压力、温度、极性如何，它们能基本满足计算简单、精度较高的要求，因此在工业上已广泛使用。对于个别流体或精度要求特别高的，则需要使用对应的专用状态方程或多参数状态方程。精度从高到低的排序是多参数状态方程立方型状态方程两项截断VIRIAL方程理想气体状态方程。立方型状态方程中PRSRKRKVDW二、计算题（说明凡是题目中没有特别注明使用什么状态方程的，你可以选择你认为最适宜的方程，并给出理由）211将VANDERWAALS方程化成维里方程式；并导出VANDERWAALS方程常数A、B表示的第二维里系数B的函数表达式。42VABRTPZ1RTABBNXX132VCBRTPZ21213232BABRTAZ212维里方程可以表达成以下两种形式。21PBCZRTV1P请证明2RT212VCBRTPZ2P135113322322VCRTBVBRTCVCVBRTPZ25213某反应器容积为，内装有温度为的乙醇。现请你试用以下三种312M027C450KG方法求取该反应器的压力，并与实验值（）比较误差。（1）用理想气体方程；（2）5MPA用RK方程；（3）用普遍化状态方程。解（1）用理想气体方程PAVNRTP381021350489706误差2（2）用RK方程乙醇，KTC2516MPAC38676522108391047804780PRA36663CTB3291870MVMPABVTABRP762109471053058329158383246750误差（3）用三参数普遍化关联（用维里方程关联，）RVMPA762，635043086752CRP9051RT查图212213，0Z1Z78404521MPAVRTP65219138703误差6436214容积1M3的贮气罐，其安全工作压力为100ATM，内装甲烷100KG，问1）当夏天来临，如果当地最高温度为40时，贮气罐是否会爆炸（本题用RK方程计算）2）上问中若有危险，则罐内最高温度不得超过多少度3）为了保障安全，夏天适宜装料量为多少KG4）如果希望甲烷以液体形式储存运输，问其压缩、运输的温度必须低于多少度解1）甲烷的临界参数为TC1906K,PC46MPAA0427480427483221752RP6522104938B0086640086642985C5V1610/MOL160343M又T4050BVABRP1098521061537319821634440514011383ATMP安100ATMPA7故储气罐会发生爆炸。2）P100ATM1013PA70由RK方程用）（5445047109821061T73982163013EXCELL单变量求解得T26125K,即温度不超过119。C03）P100ATM1013PAT40710解法1由RK方程10985215379852340107VV直接迭代得V2259/MOLM解法28547027410RTBBHZZZPH1342116213758用迭代法求解如下迭代次数ZH70101162108876013092087940132130878801321Z08788又PVNZRTMOLRTZ35104278013480MNM442710316103708KG夏天适宜装料量为708KG解法3用EXCELL单变量求解得V2259/MOL43则适宜装料量M708278G7083KG164）要使甲烷以液体形式储存运输，则T0，12/D故与同号。TPS/2X1538辛醇（1）水（2）组成液液平衡系统。在25C时，测得水相中正辛醇的摩尔分数为000007，而醇相中水的摩尔分数为026。试估计水在两相中的活度系数。解由液液平衡准则，对于组分水有醇相醇相水相水相22X因为1930071，水相水相XCOMMENTS13重复，删去99所以12水相又因为60醇相X所以8432醇相53925和10133KPA时乙烷（E）在正庚醇（H）中的溶解度是，且液相0159EX的活度系数可以表示为，并已知25时的HENRY常数（在P21LNXB27,H10132KPA时）；（在P20264KPA时）。计算25和20264KPA时乙烷在正6,E庚醇中的溶解度（可以认为正庚醇为不挥发组分）。解由于乙烷在正庚醇中的溶解度很低，所以，液相是一个稀溶液，其中溶质（E）的活度系数适合采用不对称归一化，并将气相作为理想气体看待，即,EHEPYXP在25和10133KPA时，有210593746BE在25和20264KPA时，有21205EBXEX540某一碳氢化合物（H）与水（W）可以视为一个几乎互不相溶的系统，如在常压和20时碳氢化合物中含水量只有，已知该碳氢化合物在20时的蒸汽压021WXKPA，试从相平衡关系得到汽相组成的表达式，并说明是否可以用蒸馏的6520SP方法使碳氢化合物进一步干燥重复，删去541测定了异丁醛（1）水（2）系统在30时的液液平衡数据是10893,X。105X1001由此计算VANLAAR常数；2推算，的液相互溶区的汽液平衡。已知30时，KPA,30T915X1285SPKPA。24SP略542描述下列二元图中的变化过程YXTDCBA略543下列TXY图的变化过程ABCDE和PXY图上的变化过程FGHIJ表示在PT图（组成04）上。略544证明（1）WILSON方程不能应用表达液液平衡关系（以二元系统为例）；2若对WILSON方程进行一个小的改进，即212121LNLNXXCRTGEC是常数，则就能表达液液平衡。证明二元系统超额GIBBS自由能的WILSON模型为EGRT11221LNLNXXX因此系统的混合GIBBS自由能变化为IDET12121LNLNXX由相分离的条件可知，当，溶液是稳定的，不会发生相分离。对21,/0TPGRX上式求二阶偏导数的101222111,/0TPGRXXX所以，WILSON方程不适用于液液分层系统。（2）若对WILSON方程进行一个小的改进，即212121LNLNXXCRTGE这时的二阶偏导数为222111,/0TPGRCXXX可以满足相分离条件。545有人说只有，才可能表达二元系统的液液相分裂。这种说法是否有道理50RTGE略546由组分A、B组成的二元溶液，汽相可看作理想气体，液相为非理想溶液，液相活度系数与组成的关联式表示。ABBALNX,LNX22050580时，组分A、B的饱和蒸汽压分别为551PA,81PASSABPP问此溶液在80时，汽液平衡是否有恒沸物若有，恒沸压力及恒沸组成为多少解对于汽相可看作理想气体，液相为非理想溶液德系统，相平衡关系为SIIPYX组分A、B的相对挥发度A/SBBAP当、时，0X12EXP051648A1B1028014526SBAP当、时1AX0B2EXP05148B1A86109872SBAP由于是的连续函数，当时，由04045变到时的10987，那么中ABX0AXBAX间必通过1的点，即在某组成时一定存在共沸点。由于、均大于1，所以此B溶液在80时汽液平衡形成最大压力共沸物。共沸点组成为SSABPLNLNSSBP228005L11N39SSABAAXX共沸点压力为220EP50105KPASAP547对于某二元溶液，若已知组份1的活度系数可用下式表示1121213LNLXXX问（1）组份1的标准态是LEWISRANDALL规则下的标准态还是HENRY定律下的标准态（2）如果组份1的亨利常数为02MPA，则纯1组份在系统当前温度、压力下的逸度是多少103（3）推导组份2的活度系数表达式（4）求该二元系统的过量GIBBS自由能表达式（5）该二元混合物是否会出现液液分层现象，为什么解（1）根据题意，该二元系统属于WILSON模型，因此组份1的标准态是LEWISRANDALL定则下的标准态。（2）11LFHX10LNIMLLN22693X006771（3）推导组份2的活度系数表达式211213LNLXXX（4）求该二元系统的过量GIBBS自由能表达式EGRT1212LNLN3XX（5）根据相分离的条件进行判断222111,2211/30TPXXX溶液是稳定的，不会发生相分离。第六章思考题10461空气被压缩机绝热压缩后温度是否上升，为什么62为什么节流装置通常用于制冷和空调场合63请指出下列说法的不妥之处不可逆过程中系统的熵只能增大不能减少。系统经历一个不可逆循环后，系统的熵值必定增大。在相同的始末态之间经历不可逆过程的熵变必定大于可逆过程的熵变。如果始末态的熵值相等，则必定是绝热过程；如果熵值增加，则必定是吸热过程。64某封闭体系经历一可逆过程。体系所做的功和排出的热量分别为和。试问体系的熵15KJ变（A）是正（B）是负（C）可正可负65某封闭体系经历一不可逆过程。体系所做的功为，排出的热量为。试问体系的熵变15KJ（A）是正（B）是负（C）可正可负66某流体在稳流装置内经历一不可逆过程。加给装置的功为，从装置带走的热（即流体吸2热）是。试问流体的熵变10KJ（A）是正（B）是负（C）可正可负67某流体在稳流装置内经历一个不可逆绝热过程，加给装置的功是24KJ，从装置带走的热量（即流体吸热）是10KJ。试问流体的熵变（A）是正（B）是负（C）可正可负68热力学第二定律的各种表述都是等效的，试证明违反了克劳休斯说法，则必定违反开尔文说法。69理想功和可逆功有什么区别610对没有熵产生的过程，其有效能损失是否必定为零611总结典型化工过程热力学分析。习题61压力为，温度为的水蒸气通过一根内径为75的管子，以的速度15MPA32013MS进入透平机。由透平机出来的乏气用内径为25的管子引出，其压力为，温度为。假5KPA80定过程无热损失，试问透平机输出的功率为多少【解】查593K和353K过热水蒸气焓值，11328JGH12645KJGH由3131765CMG0765KGV2442进口截面积22104MAD、113075KGS6UAMVVAU12222408M11536KJGH105忽略位能变化，则0Z223117812056KJGUSQWMHU107516205347KJS473KWS62有一水泵每小时从水井抽出的水并泵入储水槽中，水井深，储水槽的水位89KG6M离地面，水泵用功率为的电机驱动，在泵送水过程中，只耗用该电机功率的183M3KW45。储水槽的进、出水位的质量流量完全相等，水槽内的水位维持不变，从而确保水作稳态流动。在冬天，井水温度为,为防止水槽输出管路发生冻结现象，在水的输入管路上安设一台加热器45对水进行加热，使水温保持在，试计算此加热器所需净输入的热量。72【解】流动体系由水井、管路、泵、加热器和储水槽组成。计算基准以一小时操作记，稳流过程21SQWMHGZU981739KJGZ02U31145680JG368KJG1892SNQ水热容31KKPC1729JHTSMWHGZU11118923690857KJKJ46KJS63水蒸气在透平机中等熵膨胀，其状态由6MPA、600变为10KPA。如果水蒸气的质量流量为，试计算透平机的输出功率。12KJS【解】水蒸气在透平中为等熵膨胀，查水蒸气表知6MPA、600过热水蒸气熵和焓值分别为,1176KJGKS136584KJGH出口处为湿蒸汽，查10KPA的饱和水蒸气和饱和水的熵和焓值为，10493L19L，82JGS2JG由以上数据可确定出口处水蒸气的干度122760438X106208X出口处水蒸气的焓值为12219358025871983KJGLGLHH等熵膨胀为绝热可逆过程，忽略动、位能变化，由能量平衡方程知21736406WSWHMH64某特定工艺过程每小时需要0138MPA，品质（干度）不低于096、过热度不大于7的蒸汽450KG。现有的蒸汽压力为1794MPA、温度为260。（A）为充分利用现有蒸汽，先用现有蒸汽驱动一蒸汽透平，而后将其乏汽用于上述特定工艺工程。已知透平机的热损失为5272KJH1，蒸汽流量为450KJH1，试求透平机输出的最大功率为多少KW。（B）为了在透平机停工检修时工艺过程蒸汽不至于中断，有人建议将现有蒸汽经节流阀使其降至0138MPA，然后再经冷却就可得到工艺过程所要求的蒸汽。试计算节流后的蒸汽需要移去的最少热量。65某理想气体（分子量为28）在07MPA、1089K下，以354KGH1的质量流量进入一透平机膨胀到01MPA。若透平机的输出功率为35KW，热损失6710KJH1。透平机进、出口连接钢管的内径为0016M，气体的热容为1005KJ/（KGK），试求透平机排汽的温度和速度。【解】以透平机为研究对象，1KG理想气体为计算基准，忽略动、位能变化16710895KJG34QQ5SW1010IDPHCTT由理想气体状态方程知MR3137281648KGM4109T2PRT对于稳流过程221144MDUDU因此112235606MS8714UD11222436TT10722210145601538UTT由热力学第一定律表达式2SHQW210589015381953TT解得3K12479MSU66气体在，时稳流经过一个节流装置后减压至。试求CO15MPA30013MPA节流后的温度及节流过程的熵变。2解（1）等焓过程2121IDRPHCTH气体可看成理想气体、所以A03021RIDPTTC查附表、2O349CK738CPA028所以、16RT1R由普遍化第二维里系数关联RH10011111626425211164214750783390980238RRRCRRRRRRRRDBDBPTTTPT16427093084611645JMOLRH查附表CO2热容352831439007410560IDPCTTTT估算下的值015KIDPC172JOLIDP所以64305286TK平均温度8945AM求出16JOLIDPC108重算与前面一致2T61453028658K求T22865K下的热容，12JMOLIDPC平均热容77IDP2求S02R11112652126520775023499RRRRDBPPTT114JKRS1803LNLN167JKMOL305IDPC6725MPA、200的乙烷气体在透平中绝热膨胀到02MPA。试求绝热可逆膨胀（等熵）至中压时乙烷的温度与膨胀过程产生的轴功。乙烷的热力学性质可分别用下述两种方法计算（A）理想气体方程；B合适的普遍化方法。解A用理想气体方程22110LNL0IDPTPSCR21LN83457IDPR257EX619IDPTCR查附表2乙烷热容3528314417820610610270IDPTTT迭代计算2222222350884463519671435670937670847IDIDIDPPPIDIDIDPPPCCCTKKKKRRRTTT4绝热过程,忽略动、位能变化0Q2211352831478106107096JMOLTTIDSPWHCRDTB用普遍化关联109乙烷3052CTK487CPMA09初态1479R12513R00116421642970898330052103685457RRRRCRRRHDBDBPTT167JMOLRH0126522652705139146474RRRRSDBPPTT109JKOLRS为初步求,先假定2237T2163RT01RP012265226520775419833RRRRRRSDBPT120JKMOLRS过程为等熵过程，同（A）22111NL0IDRPTPCS20LN8314L40953755IDPTC278EXP6IDP用与（A）相同的方程迭代22222234753045431951389061887IDIDIDPPPIDIDPPTKTKCTKCTKC重新求出与原始估计值相近19JMOLRS故22R1100022221642216429789833000410134RRRRCRRRHDBDBPTT21JMOLRH2121213528314411478060270067JOL9JMOLTIDRSPWCHTTD68某化工厂转化炉出口高温气体的流率为,温度为，因工艺需要欲将其36NH降温到。现用废热锅炉机组回收其余热。已知废热锅炉进水温度为，产生、35437MPA的过热蒸汽。可以忽略锅炉热损失以及高温气体降温过程压力的变化，已知高温气体在有关4温度范围的平均等压热容为，试求136JKOLK（A）每小废热锅炉的产气量（B）蒸汽经过透平对外产功，透平输出的功率为多少已知乏气为饱和蒸汽，压力为，可以忽略透平的热损失。0149MP解（A）,0SWQ水高气HQHKJTMCHP高气1H汽相水低气查HS图水1230KGKJHC05112KG17低高低气HM1673854KM高气（B）蒸汽经透平对外做功乏气饱和气MPAP1090Q132680KGKJH123268KGKJHWHSW75669丙烷从、被压缩至。假定压缩过程为绝热可逆（等熵）压缩，01A045MPA试计算丙烷所需要的压缩功（丙烷在此状态下不能视为理想气体）。KMOL解21IDRPSRHCTH先求2T丙烷3698CK48CPA1520初态10R0231R1164216420970898330251039RRRRCRRRHDBDBPTT1111102685JMOLRH1265211126520770388998RRRRSDBPPTT115JKOLRS查附表丙烷352831438470607910790IDPCTTTT对于等熵过程24LNL51IDRPSCS因为未知为求先假定2TR2K82981RR01221265222650775138989RRRRRSDBTT12304JKMOLRS1T10JOLIDPC21862I18594LIDPC22111LNL80594534LN308421506IRPTSSP可用2故KT216422164209708983310561RRCRRHPTT4JMOL11221214803528314354117060790790697JMOLKJOLTIDRSPWHCHRTTTTD610某理想气体经一节流装置（锐孔），压力从196MPA绝热膨胀至009807MPA。求此过程产生的熵。此过程是否可逆解理想气体的节流过程焓不变温度也不变0HTFH121987LN34LN24JKOL16PSR611设有一股温度为90，流量为20KG/S的热水与另一股温度为50，流量为30KGS1的温水绝热混合。试求此过程产生的熵。此绝热混合过程是否可逆解9020KGS1和5030KGS1在绝热条件下混合成温度为T3的水，求S混合过程232131212311SMSMS焓换算CTTCTHHPP60323132（或设水的热容相等CTKMTTTTTP63902632133221121321SSM或3460LNLN21TCPMPG148JKGKPC查附表水909572S69053S所以1230102JSGS612140饱和水蒸气以4KGS1的流率进入换热器，加热20的空气，水蒸气与空气逆向流动。如果饱和水蒸气离开换热器时冷凝为140的饱和水。求热流体传热过程的熵产生量。【解】选择水蒸汽未研究体系，因为是稳流过程，作功为零，且忽略动、位能变化。则能量平衡方程简化为21SHMGZUQWH由稳流系统的熵平衡式得熵产生得表达式FINIOUTJJGSSMSS21QT113由水蒸气表查得140下的饱和蒸汽，112738KJGH169302KJGKS140下的饱和水，59427得121854SQM1736085KJS93GSST613设有10KG水被下述热流体从288K加热到333K，水的平均恒压热容为41868KJKG1K1,试计算热流体与被加热的水的熵变。（A）用0344MPA的饱和水蒸气加热。冷凝温度为41146K；（B）用0344MPA、450的过热蒸汽加热。已知0344MPA饱和蒸汽的冷凝热为21491KJKG1K1，411K450K水蒸气的平均恒压热容为1918KJKG1K1。（假设两种情况下蒸汽冷凝但不过冷）【解】将水从288K加热到333K所需热量104863281406KJPQHMCT（A）用0344MPA的饱和水蒸气加热，所需蒸汽量M为冷21490876KG1213LN0486LN08KJK2PTSMC水19175H冷热（B）用0344MPA、450的过热蒸汽加热。所需蒸汽量M为PTQ冷19845012491806M7KG12145219LN79LN457KJK6PHSCT冷热6141MOL理想气体在400K由01013MPA经等温不可逆压缩到1013MPA，压缩过程的热被移到300K的贮热器，实际压缩功比同样的可逆压缩功多20，计算气体与贮热器的熵变及总熵变。【解】理想气体等温过程的可逆轴功为121103LN834LN76548JMOLRPWT114不可逆轴功为可逆轴功的12倍112765489176JMOLSRW由热力学第一定律知0SHQW9JOLSQ气体熵变121P3LN84N94JOLK1气设储热器温度不变则976S0MLQT贮总熵变1434JOS贮气615某蒸汽动力装置，进入蒸汽透平的蒸汽流量为，温度为,压力为8KGH430，蒸汽经透平绝热膨胀对外做功。产功后的乏汽分别为372MPA的饱和蒸汽；0149、的蒸汽。试求此两种情况下,蒸汽经透平的理想功与热力学效率已B60知大气温度。5，饱和蒸汽1372PAP143TC20149MPAP【解】理想功，实际功0IDWHTSSWHQ查HS图1180KJGH16KJG26273S101IDMT31889692180KJH绝热，0Q32108KJHSWHH31028ADB26KJGH12KJGS3139802690KJHD311806JSWH32519A61612MPA、700的水蒸气供给一个透平机，排出的水蒸气的压力为06MPA。（A）在透平机中进行绝热可逆膨胀，求过程理想功和损失功。（B）如果等熵效率为088，求过程的理想功、损失功和热力学效率。【解】（A）入口水蒸气性质可由水蒸气HS图查得，11705KJGS113854KJGH115绝热可逆膨胀为等熵过程121705KJGS出口为过热蒸汽，由压力和熵值由HS图查得出口焓值12904KJGH由热力学第一定律21943853SWH理想功105KJGIDWHTS绝热可逆膨胀的损失功0LIDSW（B）等熵效率为088时1894389JKS对于该绝热过程2156GHW由HS图查得不可逆绝热过程的出口熵值127S设环境温度为298K，1021984059KJIDWHTS损失功1356KJGLID热力学效率0SAID617以煤、空气和水为原料制取合成甲醇的反应按下式进行298K22322013MPA8171857LLGGCONOCHON此反应在标态下进行,反应物与产物不相混合,试求此反应过程的理想功。【解】、DWHTS3164KJMOLLCH201395KJMOLGCO84LH0012386495284607KJOLFRFPZ30126JOLKCHOLS21JMOLKGCOS59MKCS294ML0不参加反应,而且不混合,故无焓变和熵变N000PRSS12683425694238102531JOLK10786KJMOLIDWHTS618某厂有输送的管道，由于保温不良，到使用单位时水温已降至。试求水温降6低过程的热损失与损耗功。大气温度为。25【解】水的热容不变，过程不做功14KJGKPC0SW4186906TP116121T3815LN4L02984KJGK6PSC10562JKIDWHS15KJGLI619为远程输送天然气,采用压缩液化法。若天然气按甲烷计算，将天然气自G、27绝热压缩到,并经冷凝器冷却至27。已知压缩机实际的功耗为0987MPA69MPA,冷却水温为27。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12KJG热力学效率。已知甲烷的焓和熵值如下压力温度（）H1KJGS1KJGK009807279531706766672788624717甲烷10987APMP10122769QATCPMP237QTTC已知2KJGSW0求压缩汽化过程QIDLWA解压缩过程11953JH176KJGKS286KG24108953070638KJGIDHTS、SQW11619H6KJG173KJGK0SWRS1047063829KJGLSYSWRTS68251IDASW损耗功或118JLSID6201水在的压力下，从20恒压加热到沸点，然后在此压力下全部汽化。环KGA37MP境温度为10。问水吸收的热量最多有百分之几能转化为功水加热汽化过程所需要的热由120的燃烧气供给，假定加热过程燃烧气温度不变，求加热过程的损耗功。1水APPALCMPG01TC求C【解】下的水的沸点为水的热容MPA95C1486KJGKP水201951148620736KJGPHCT1171211468LNLN9KJGK23PTSC水汽化,0211VRH已知正常沸点1674925706KJGV03812570JV43CTK46823RT105764RT2190KJGKS1329102659KJGH16461025980674KJGIDWHTS937IC16KJGK120SWRQST10836820563KJGKLSWRS621有一理想气体经一锐孔从绝热膨胀到，动能和位能的变化可忽9MPA987MPA略不计。求绝热膨胀过程的理想功与损耗功。大气温度为。【解】节流过程，以一摩尔理想气体为计算基准0HT0Q121987LN34LN24JMOLK16PSR00IDWS010LWTSTS1KJL5JLLT1742KJMOL256OID622设在用烟道气预热空气的预热器中，通过的烟道气和空气的压力均为常压，其流量分别为45000和。烟道气进入时的温度为,出口温度为。设在此温度范围内10GH3120。空气进口温度为,设在有关温度范围内，。试计算19JIDPCK815KJGIDPCK此预热器的损耗功与热力学效率。已知大气温度为，预热器完全保温。25【解】以1小时为基准,先求空气出口温度,常压下两种气体，因为预热器完全保温,故0H2459235420138T67690T2180TC11820315287LNHMTK1763872LNLMTK1096440KJH378LIDLMWQ1021515HIDHT2470394KJHLLIID0651IAHDW623设空气的组成为79和21。环境状态为、。分别求由空气2N2O25013MPA制取下列两种产品的最小功。ID产品是纯氧和纯氮；A产品是98和50富氧空气。B2【解】以为基准1MOL2O,理想气体在恒温下分离及混合098TK0IDWHTS0H0IDS空气分离时L11LN2983142LN1079L12734JMOLIIIRY得氧气需空气量为则MOL0634JOIDIW产品为和富氧空气B02N5生产氧气需空气,所得为1LZMOL2N1ZML,得为21Z56OL256O将空气完全分离时11562734JLIDIW由纯氧和纯氮混合形成和两种产品时的02O0298IDW2198LN5L345260LN2098LN208JMOLID1311JMO624乙烯气在、下和理论上完全燃烧所需空气的400混合。进入燃烧5C03MPA炉内燃烧后的烟道气经过冷却也在、下排出，求燃烧过程的理想功。20A空气过量422CHOH4541OL2MOLCO52MH119013AMP245MOLN29MOLO013MPA45N【解】反应物,产物均为混合物,均小于,故要对反应物和产物进行压力校正013MPA0LNIIIPSR反应物243174A5CH203209P8O2178MA5NP产物230134910A94CO257PA581也要校正23HOP2N查表401KJMOLC40195JMOLKCHS223O01395LO016L28KJOH29JOHS22400001352854214098KJMOLCHOC反应物2411795LNJMLKSR290318O03O产物21416LN264JLCS2399L75MOLK01HOR2157053LN2JLS141693248152079JMOLK01108903KLIDWTS625在题624中，若燃烧过程在绝热条件下进行，试求燃烧过程的损耗功。已知在绝热条件下，生成物的温度为7485。解上题在绝热下进行，产物需对T，P校正，25K00LNLMIPPTSCR22N211P01N37JMOL,38JMOL96C9S14LCOHOPC，120231102549101367LN83LN287JMOLK9COS28JMOKHO2110250536LN67L98OS21451943N297JOL8N1S87212534285553LNJMOLK81L0WT9460360KJOL62610KG水由15加热到60。试求（A）加热过程需要的热量和理想功；（B）上述过程中的有效能和无效能。（C）若此热量分别由06865MPA和03432MPA的饱和蒸汽加热（利用相变热），求加热过程的有效能损失。大气温度为25。解1）（1）加热工段所需热量112201CH53KJGS083KJGK56945按饱和水查2HQM18J（）（2）ID00WTS290831245180KJ（取环境温度为25）184734KI若取环境温度为水温150CIDW184218324513KJ（3）0XQMTE21T60539627LN/LK734KJXIDW183089KJNQXA2）所需热量Q由06865MPA饱和汽的相变热提供，求有效能损失有效能损失即为损耗功，作有效能衡算，得与环境无热交换，直接混合热121IJLXXXOUTNWEE12312MEME15水0C69S0245H125486711X0101EET则1X29803425684KJ96查06865MPA饱和蒸汽的参数1GGH276KJS714KJGK需冷凝加热水蒸汽量15吸收的热应该等于蒸汽放出的热0C2HO02GF6Q8M0532XG0GE75HTS148927698674185746KJ求60水0C3X2120303MHS7548925198674031286KJ则123LXXWE675KJ用03432MPA的饱和汽直接混合加热，需蒸汽量03432MPA饱和汽1GHKJG6947KS02684076KG2315GFCQM293942506KJXE17831850843264KJLW若采用饱和蒸汽间接加热06865MPA饱和汽、1CT。1GH76KG1674KJGKGS、6937EH9842ES80923GEQM11122LXXEE84KJ12220914827698036741869723KJXE15102468497238097426KJLW03432MPA饱和蒸汽1CT5KJGGH1GKGS8132L720KJL24857M2059319364972586KJXE82014136408645KJLW627有一温度为、流量为的热水和另一股温度为、流量为917GH50的水绝热混合。试分别用熵分析和有效能分析计算混合过程的有效能损失。大气温度10KGH为。问此过程用哪个分析方法求有效能损失较简便为什么25解求得131231PPMCTCT36CTQ0W30H0熵分析法12123132123GSSMSSMS33312LNLPPTCC1997048LN08L408KJH6P0XLGEWTS517KJG有效能分析法312X1203010102020MHSMHTSMHTS232LNLNLNPPPTCCC63367084162598L748958L91233210845098LN66551971407KJH628某厂因生产需要，设有过热蒸汽降温装置，将的热水和、20510KGH7MPA的蒸汽等压绝热混合。大气温度为。求绝热混合过程有效能损失。3050KGH解XIDEW设39315K时水的下标用A表示，57315K时过热蒸汽的下标用B表示，混合后的性质用下标M表示由饱和水、饱和水蒸汽表及过热蒸汽表查得HA50371KJKG1SA72965KJKG1K1HB3059KJKG1SB72965KJKG1K1混合过程为绝热则（先判断混合后所处状态）（AB）HMAHABHB551521037103928JG由HM的数据可知混合器中为压力700KPA的液体水和蒸汽的混合物此时由饱和水和饱和水蒸气查得水和蒸汽的焓、熵分别为HF69721KJKG1SF19922KJKG1K1HG27635KJKG1SG67080KJKG1K1在水和蒸汽的混合物中，水的摩尔分数为238976502131MGWFX习题七及答案一、问答题71RANKINE循环与卡诺循环有何区别与联系实际动力循环为什么不采用卡诺循环答两种循环都是由四步组成，二个等压过程和二个等熵（可逆绝热）过程完成一个循环。但卡诺循环的二个等压过程是等温的，全过程完全可逆；RANKINE循环的二个等压过程变温，全过程只有二个等熵过程可逆。卡诺循环中压缩机压缩的是湿蒸汽，因气蚀损坏压缩机；且绝热可逆过程难于实现。因此，实际动力循环不采用卡诺循环。72RANKINE循环的缺点是什么如何对其进行改进答RANKINE循环的吸热温度比高温燃气温度低很多，热效率低下，传热损失极大。可通过提高蒸汽的平均吸热温度、提高蒸汽的平均压力及降低乏汽的压力等方法进行改进。12473影响循环热效率的因素有哪些如何分析答影响循环热效率的因素有工质的温度、压力等。具体可利用下式1LHT分析确定哪些