化工热力学习题5.pdf

欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 第五章 化工过程的能量分析 第五章 化工过程的能量分析 一 选择题 共46小题 48分 一 选择题 共46小题 48分 1 1分 气体经过稳流绝热过程 对外作功 如忽略动能和位能变化 无摩擦损失 则此过程 气体焓值 A 增加 B 减少 C 不变 D 不能确定 2 1分 要加热50 的水 从热力学角度 用以下哪一种热源 损失功最小 A 60 的热水 B 80 的热水 C 100 的饱和蒸汽 D 120 的过热蒸汽 3 1分 在431 15K与286 15K之间工作的热机的最大效率是 A 91 77 B 50 70 C 33 63 D 39 67 4 1分 体系从同一初态到同一终态 经历二个不同过程 一为可逆过程 一为不可逆过程 此二过程环境熵变存在 A S环 可逆 S环 不可逆 C S环 可逆 S环 不可逆 D S环 可逆 0 5 1分 按第二定律 无论什么过程体系的熵变 A 0 B 0 C 0 D 不确定 6 1分 气体经过稳流绝热膨胀 对外作功 如忽略宏观动能 位能变化 无摩擦损失 则此 过程气体焓值 A 增加 B 减少 C 不变 D 不确定 7 1分 在158 与13 之间工作的热机的最大效率是 A 91 77 B 50 70 C 33 64 D 39 67 8 1分 1 气体经过稳流绝热过程 对外作功 如忽略动能和位能变化 无摩擦损失 则此过 程气体焓值 A 增加 B 减少 C 不变 D 不能确定 9 1分 要加热50 的水 从热力学角度 用以下哪一种热源 损失功最小 A 60 的热水 B 80 的热水 C 100 的饱和蒸汽 D 120 的过热蒸汽 10 1分 在431 15K与286 15K之间工作的热机的最大效率是 A 91 77 B 50 70 C 33 63 D 39 67 11 1分 体系从同一初态到同一终态 经历二个不同过程 一为可逆过程 一为不可逆过程 此二过程环境熵变存在 A S环 可逆 S环 不可逆 C S环 可逆 S环 不可逆 D S环 可逆 0 12 1分 12 按第二定律 无论什么过程体系的熵变 A 0 B 0 C 0 D 不确定 13 1分 气体经过稳流绝热膨胀 对外作功 如忽略宏观动能 位能变化 无摩擦损失 则此 过程气体焓值 A 增加 B 减少 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan C 不变 D 不确定 14 1分 22 体系由状态1 P1 T1 可逆变化到状态2 P2 T2 该过程用 EX的变化等于 A Wid B WL C Wid D T0 S总 15 1分 不可逆过程中孤立体系的 A 总熵是增加的 也是增加的 B 总熵是减少的 也是减少的 C 总熵是减少的 但是增加的 D 总熵是增加的 但是减少的 16 1分 对同一朗肯循环装置 如果提高汽轮机进汽压力 其余条件不变 则其热效率 A 有所提高 乏气干度下降 B 不变 乏气干度增加 C 有所提高 乏气干度增加 D 热效率和干度都不变 17 1分 卡诺制冷循环的制冷系数与 有关 A 制冷剂的性质 B 制冷剂的工作温度 C 制冷剂的循环速率 D 压缩机的功率 18 1分 任何体系在一定状态下的用是从所处状态达到与环境相平衡的可逆过程中 对外界作 出的最大功 A 正确 B 错误 19 1分 44 火用是系统的一种热力学性质 因此 系统某个状态的用的数值与环境状态无关 A 正确 B 错误 20 1分 根据能量守恒定律 在不消耗外部能量的前提下 功可以自发的全部转化为热 热可 以完全自发的转化为功 A 正确 B 错误 21 1分 稳态流动过程的理想功仅取决于体系的初态与终态及环境温度T0 而与具体的变化途 径无关 A 正确 B 错误 22 1分 热力学效率表示能量利用真实过程与可逆过程的差距 因此 热力学效率必然小于1 A 正确 B 错误 23 1分 要对化工过程进行节能改进 就必须对理想功 损失功 热力学效率进行计算和热力 学分析 A 正确 B 错误 24 1 分 根据热力学第一定律 对某过程或系统的能量继续衡算 不仅能确定能量的数量利 用率 而且能全面地评价能量利用情况 A 正确 B 错误 25 1分 能量是由火用和火无两部分组成 A 正确 B 错误 26 1分 不可逆过程中孤立体系的 A 总熵总是增加的 也是增加的 B 总熵总是减少的 也是减少的 C 总熵是减少的 但是增加的 D 总熵是增加的 但是减少的 27 1分 一封闭体系经过一变化 体系从25 恒温水浴吸收热量8000kJ 体系熵增25kJ K 则 此过程是 Thank you 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U T0 S C U T S P V D U T0 S P0 V 40 1分 损失功也是过程可逆与否的标志 因此有 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan A WL T0 S体 B WL T0 S环 C WL T0 S总 D WL T0 S总 41 1分 同一热机在夏天的热机效率比在冬天的热机效率 A 相同 B 低 C 高 D 不一定 42 1分 500 恒温热源下100KJ的热量所具有的有效能为 T0 298K A 100KJ B 约40KJ C 约60KJ D 43 1分 压力相同时 过热蒸汽的火用较饱和蒸汽大 因此其做功的本领也较大 A 正确 B 错误 44 1分 温度相同时 高压蒸汽的火用较低压时蒸汽大 所以通常用高压蒸汽作为工艺加热之 用 A 正确 B 错误 45 1分 蒸汽在透平机作可逆绝热膨胀 体系和环境总的用是守恒的 总的火无是守恒的 A 正确 B 错误 46 1分 能量是守恒的 因此在一切实际过程中火用也是守恒的 A 正确 B 错误 二 填空题 共31小题 41分 二 填空题 共31小题 41分 1 1分 单位质量稳流体系能量平衡方程是 2 1分 单位质量稳流体系能量平衡方程是 3 1分 体系由一状态到另一状态变化过程中以 方式进行时的功效应 称为 此过程的理想功 4 1分 能量平衡时以热力学 为基础 有效能平衡时以热力学 为基础 5 1分 能量平衡是反映系统中能量的 利用情况 有效能平衡是反映系统中能 量 的利用情况 6 1分 根据热力学的观点 体系与环境间由于 作推动力而传递的能量称为热 热力学 第一定律的数学表达式是 规定体系吸热为正值 放热为负值 体系得功为正值 对 环境做功为负值 7 1分 对封闭体系 单位质量能量平衡方程式是 对稳定流动体系单位质量能量的 平衡方程式是 8 1分 当单位质量流体稳定流经水平 等径的阀门时 期能量平衡方程式可以简化为 9 1分 当单位质量的流体经过绝热节流膨胀 忽略功 能和位能的变化 其能量守恒方程为 10 1分 热力学第二定律的表达式是 11 1分 孤立体系的熵增表达式是 12 1分 从热力学的角度分析某流体流动装置必须遵循哪三个原理 13 1分 是么是理想功 损失功 14 1分 考察理想功的作用是是么 15 1分 在化工过程中 动能 位能变化不大的稳定流动过程理想功Wid表达式可简化为什么 16 1分 稳定流动体系物流的火用EX的基本计算式为 17 1分 一定状态下体系的火用指体系由该状态达到与 时 此过程理想功 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 18 1分 体系经过不可逆过程 则过程熵变一定大于过程的 商 19 1分 纯物质T S图两相区水平线段 结线 长度表示 大小 20 2分 单位质量稳定流动体系能量平衡方程是 流体经常通过喷嘴获得高速气体 超音速 该高速气体的速度为 21 1分 稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 所引起的 22 3分 单位质量稳定流动体系能量平衡方程 对流体通 过换热器的过程 能量平衡方程可简化为 对流体通过泵 压缩机等 设备的过程 能量平衡方程可简化为 23 2分 单位质量稳定流动体系能量平衡方程 对流体通 过换热器的过程 能量平衡方程可简化为 24 2分 单位质量稳定流动体系能量平衡方程是 流体经常通过喷嘴获得高速气体 超音速 该高速气体的速度为 25 1分 一定状态下体系的火用指体系由该状态达到与 时 此过程理想功 26 1分 体系经过不可逆过程 则过程熵变一定大于过程的 商 27 1分 纯物质T S图两相区水平线段 结线 长度表示 大小 28 1分 稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 所引起的 29 1分 理想功的两个基本条件是是么 30 5分 在T S图上1 2 3 4表示卡诺循环 问卡诺循环效率用面积比如何表示 31 2分 单位质量稳定流动体系能量平衡方程是 流体经常通过喷嘴获得高速气体 超音速 该高速气体的速度为 三 判断题 共6小题 6分 三 判断题 共6小题 6分 1 1分 对不可逆绝热循环过程 由于其不可逆性 孤立体系的总熵变大于0 2 1分 理想功Wid是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按以完全可逆过程进行时 理论 上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功 因此理想功就是可逆功 同时也是的负值 3 1分 损失功与孤立体系的总熵变有关 总熵变越大 损失功越大 因此应该尽量减少体系 的不可逆性 4 1分 对不可逆绝热循环过程 由于其不可逆性 孤立体系的总熵变大于0 5 1分 理想功Wid是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按以完全可逆过程进行时 理论 上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功 因此理想功就是可逆功 同时也是的负值 6 1分 损失功与孤立体系的总熵变有关 总熵变越大 损失功越大 因此应该尽量减少体系 的不可逆性 四 简答题 共9小题 45分 四 简答题 共9小题 45分 1 1分 卡诺定理的主要内容是是么 2 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 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 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Ex 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 序号 P MPa T K S KJ Kg K H KJ Kg 0 水 0 1013 298 0 3674 104 9 1 饱和蒸汽 1 013 453 6 582 2776 2 过热蒸汽 1 013 573 7 13 3053 3 饱和蒸汽 8 611 573 5 787 2783 4 饱和水 8 611 573 3 2534 1344 3 5分 试述理想功的定义 给出稳流过程理想功的计算式 4 5分 在T S图上1 2 3 4表示卡诺循环 问卡诺循环效率用面积比如何表示 T 5 5分 有效能 6 12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 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4 饱和蒸汽的Ex 4 若将4 饱和蒸汽变成5 饱和水 环境温度为298K 请计算此过程所做的理想功 12分 序号 P MPa T K S KJ Kg K H KJ Kg 0 水 0 1013 298 0 3674 104 9 1 饱和蒸汽 1 013 453 6 582 2772 1 2 过热蒸汽 1 013 573 7 13 3053 3 饱和蒸汽 6 868 557 2 5 826 2775 4 饱和蒸汽 8 611 573 5 787 2783 5 饱和水 8 611 573 3 2534 1344 7 5分 试述理想功的定义 给出稳流过程理想功的计算式 5分 8 1分 节流式正气量热计用于测量湿蒸汽的干度 其原理是是么 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 9 1分 如何利用热力学第一定律测量湿蒸汽的干度 五 计算题 共22小题 247分 五 计算题 共22小题 247分 1 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 2 12分 有一股热水流经一段管道 由于保温不良 温度由90 下降到80 试 求此流动过程中 每千克水的理想功和损失功 假设管道的压降可忽略 水的热容 Cp 4 186kJ kg K 环境温度 T0 298K 3 10分 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 4 8分 求将室温空气由常压压缩至0 6MPa的有效能为多少 假设环境温度为298K 5 15分 25 如图是一绝热壁的气缸 其活塞水平方向移动时 可视为无摩擦效应 活塞两边 装有理想气体 其两边的空间体积各为30升升 温度为25 压强为1个大气压 将活塞左边的气 体加压到4个大气压 假设Cv 20 J K mol 1 试计算 1 对气缸左侧气体所做的压缩功是多少 2 压缩后左侧气体的终态温度是多少 3 活塞右边气体的终态温度是多少 6 12分 试求1kmol 300K的空气 由0 1MPa等温可逆压缩到10MPa的轴功和理想功 环境温 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 度取T0为298K 7 10分 1013Mpa的饱和水蒸汽被绝热压缩至 pa 280 蒸汽流率为 g h 环境温度25 计算 压缩机的功率 理想功和热力学效率 0 1013MPa饱和水蒸汽的焓值和熵值分别为 H1 2676 1kJ kg 1 S1 7 3549 kJ kg 1 K 1 0 3MPa和280 过热蒸汽的焓值和熵值分别为 H2 3028 6kJ kg 1 S2 7 6299 kJ kg 1 K 1 8 12分 1 气体由20 2 0m c 3 状态1 经绝热过程到150 1m c 3 状态2 输入功为100kJ 求其内能变化 2 初态同 1 经恒容过程加热到150 状态3 需热量95kj 问此过程内能变化如何 c 3 2 中处于状态3的气体经等温压缩到1 0m3 状态2 同时移走185kj热量 问其内能变 化如何 需功若干 本题按封闭体系计算 9 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 ex 设环境T 293K P 0 1013Mpa 热损失可忽略 有关数据 P bar T k H KJ kg S KJ kg k Hf KJ kg Sf KJ kg k Hg KJ kg Sg KJ kg k 进透平蒸汽 6 89 533 2975 4 7 155 出透平蒸汽 1 38 456 3 1 404 2689 1 7 252 环境水 84 98 0 2964 10 12分 氨冷凝器用冷却水将气态氨冷凝为液氨 冷凝器进出口参数 氨进口 383k 1 2MPa H1 1897kJ kg S1 9 010KJ kg K 氨出口 305k 1 2MPa H2 565 2kJ kg S2 4 689KJ kg K 水进口 293k 0 1MPa H3 84 10kJ kg S3 0 297KJ kg K 水出口 303k 0 1MPa H4 125 81kJ kg S4 0 435KJ kg K 假设冷凝器与周围环境无热交换 环境温度T0 298K 试求 1 冷凝1Kg汽氨耗用冷却水量 4分 2 冷凝1Kg汽氨总损耗功 8分 1 11 3分 化工生产中需0 1MPa 80 热水用于设备保温 此热水由0 2MPa 175 水蒸汽 通入0 1MPa 20 冷水在热水槽中混合得到 请计算 1 制备1吨热水需用多少冷水和水蒸汽 2 此混合过程理想功和损失功是多少 按1吨热水计 3 如果用0 1MPa 95 热水代替水蒸气制备0 1MPa 80 热水 那么损失功又是 多少 按1吨热水计 4 比较 2 和 3 的结果 哪一个损失功小 为什么 设混合过程热损失可忽略 环境温度是20 有关数据列于下 热水 80 热水 95 冷水 20 水蒸气 175 H kJ kg 334 91 397 96 83 96 2819 7 S kJ kg K 1 0753 1 2500 0 2966 7 3931 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 12 12分 1 12分 化工生产中需0 1MPa 80 热水用于设备保温 此热水由0 2MPa 175 水蒸汽通入0 1MPa 20 冷水在热水槽中混合得到 请计算 1 制备1吨热水需用多少冷水和水蒸汽 4分 2 此混合过程理想功和损失功各是多少 按1吨热水计 4分 3 如果用0 1MPa 95 热水代替水蒸气制备0 1MPa 80 热水 那么损失功又是多少 按1吨热水计 2分 4 比较 2 和 3 的结果 哪一个损失功小 为什么 2分 设混合过程热损失可忽略 环境温度是20 有关数据列于下 热水 80 热水 95 冷水 20 水蒸气 175 H kJ kg 334 91 397 96 83 96 2819 7 S kJ kg K 1 0753 1 2500 0 2966 7 3931 13 10分 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Ex 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 序号 P MPa T K S KJ Kg K H KJ Kg 0 水 0 1013 298 0 3674 104 9 1 饱和蒸汽 1 013 453 6 582 2776 2 过热蒸汽 1 013 573 7 13 3053 3 饱和蒸汽 8 611 573 5 787 2783 4 饱和水 8 611 573 3 2534 1344 14 12分 试求将1kg 0 6MPa的空气 按如下条件变化时的热量变化 以及有效能变化 取环 境温度为25 298K 1 等压下由 38 加热至30 2 等压下由30 冷却至 170 15 12分 试求将1kg 0 6MPa的空气 按如下条件变化时的热量变化 以及有效能变化 取 环境温度为25 298K 1 等压下由 38 加热至30 2 等压下由30 冷却至 170 16 10分 试求1kmol 300K的空气 由0 1MPa等温可逆压缩到10MPa的轴功和理想功 环境 温度取T0为298K 17 10分 试求1kmol 300K的空气 由0 1MPa等温可逆压缩到10MPa的轴功和理想功 环境 温度取T0为298K Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 18 12分 有一台空气压缩机 为气动调节仪表供应压缩空气 平均空气流量为500m3 h 1 进气初态为25 0 1Mpa 压缩到0 6Mpa 假设压缩过程可近似为绝热可逆压缩 试求压缩机 出口空气温度 以及消耗功率为多少 19 12分 一汽缸活塞装置中以气体经过不可逆过程后 内能增加了32kJ 在此过程中 体系 从540K的贮热器接受热量100KJ 然后又经过一可逆过程回到始态 此过程也只在体系与540K 的贮热器之间发生 已知经此两过程后 贮热器的熵变为0 01KJ K 试计算 1 在第一个不可逆过程中 体系所做的功 2 在第二个可逆过程中所传递的热量 3 在第二个可逆过程中体系所做的功 20 12分 设有1mol理想气体在恒温下由10atm 300k经不可逆膨胀至1atm时所做的功是1kcal 计算和W t S l 环境温度T0 300k 按稳流体系考虑 21 16分 试比较如下几种水蒸汽 水和冰的有效能大小 设环境温度为298K 0 15MPa 160 过热蒸汽 0 3MPa 160 过热蒸汽 0 07MPa 100 过冷蒸汽 100 饱和蒸汽 0 1MPa 100 饱和水 0 1MPa 0 冰 22 10分 某人称其能用100 的饱和水蒸汽 提供140 的热能 且每公斤水蒸汽可供热量 1800kJ kg 1 请验证其可靠性 参 考 答 案 一 选择题 共46小题 48分 一 选择题 共46小题 48分 1 1分 B 2 1分 A 3 1分 C 4 1分 A 5 1分 D 6 1分 B 7 1分 C 8 1分 B 9 1分 A 10 1分 C 11 1分 A 12 1分 D 13 1分 B 14 1分 A 15 1分 D Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 16 1分 A 17 1分 B 18 1分 D 19 1分 B 20 1分 B 21 1分 A 22 1分 A 23 1分 A 24 1分 B 25 1分 A 26 1分 D 27 1分 C 28 1分 C 29 1分 D 30 1分 C 31 1分 D 32 1分 A 33 3分 无 34 1分 D 35 1分 C 36 1分 D 37 1分 A 38 1分 C 39 1分 D 40 1分 C 41 1分 B 42 1分 C 43 1分 A 44 1分 B 45 1分 A 46 1分 B 二 填空题 共31小题 41分 二 填空题 共31小题 41分 1 1分 H 1 2 u2 g Z Q WS 2 1分 H 1 2 u2 g Z Q WS 3 1分 完全可逆 4 1分 第一定律 第二定律 5 1分 量 品质 6 1分 温差 E Q W 7 1分 U Q W H 1 2 U 2 g z Q W s 或 H Ek Ep Q Ws 8 1分 H Q 9 1分 H 0 10 1分 ds Q T 11 1分 ds 0 12 1分 质量守恒 能量守恒 熵增原理 13 1分 理想功是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按完全可逆的过程进行时 理论上 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 可以产生的最大功或者必须消耗的最小功 损失功时指给定相同的状态变化时的不可逆实际功 与理想功之间的差值 Wl Wac Wid 14 1分 理想功是一个理论的极限值 用来比较实际功的标准 15 1分 wid H T0 S 16 1分 EX H H0 T0 S S0 T0 S H 17 1分 环境基态完全平衡 18 1分 热温商 19 1分 汽化熵 20 2分 h u2 2 g z q wS 21 2u HH 2 21 1分 不可逆性 22 3分 h u2 2 g z q w S h q h w S 23 2分 h u2 2 g z q wS h q 24 2分 h u2 2 g z q wS 21 2u HH 2 25 1分 环境基态完全平衡 26 1分 热温商 27 1分 汽化熵 28 1分 不可逆性 29 1分 1 体系内部一切变化可逆2 体系只与温度为T0的环境进行可逆的热交换 30 5分 1212 1234 面积 面积 31 2分 h u2 2 g z q wS 21 2u HH 2 三 判断题 共6小题 6分 三 判断题 共6小题 6分 1 1分 2 1分 3 1分 4 1分 5 1分 6 1分 四 简答题 共9小题 45分 四 简答题 共9小题 45分 1 1分 所有工作于等温热源和等温冷源之间的热机 以可逆热机效率最大 所有工作于等温热源和等温冷源之间的可逆热机其效率相等 与工作介质无关 max 1 T2 T1 2 10分 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 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 3 300303 298 0 36745 787 104 92783 1063 x ET SSHHKJ Kg 43043 13442783 298 3 25345 787 684 id WHHT SSKJ Kg 3 5分 理想功是指体系从一状态变化到另一状态过程中 在一定的环境下 以完全可逆方式 进行时 理论上可能产生的最大功或理论上必须消耗的的最小功 稳流过程理想功的计算式是 Wid H2 H1 T 0 S2 S1 式中1 系统进口状态 2 系统出口状态 4 5分 1212 1234 面积 面积 5 5分 体系从所处的状态达到与环境相平衡的可逆过程中 对外界作出的最大有用功称为该 体系在该状态下的有效能 6 12分 1 4 3 2 1 5 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 KgKJHHSSTEx 1063 27839 104 787 53674 0 298 404004 4 KgKJSSTHHWid 684 787 52534 3 298 27831344 45045 7 5分 理想功是指体系从一状态变化到另一状态过程中 在一定的环境下 以完全可逆方式 进行时 理论上可能产生的最大功或理论上必须消耗的的最小功 稳流过程理想功的计算式是 Wid H2 H1 T 0 S2 S1 式中1 系统进口状态 2 系统出口状态 8 1分 采用节流原理 当湿蒸汽充分节流后变为过热蒸汽 测定过热蒸汽的温度 压力得知 过热蒸汽的焓值 从而求得湿蒸汽的干度 9 1分 采用节流原理 当湿蒸汽充分节流后变为过热蒸汽 测定过热蒸汽的温度 压力得知 过热蒸汽的焓值 从而求得湿蒸汽的干度 五 计算题 共22小题 247分 五 计算题 共22小题 247分 1 13分 1 如右图 08 5 16441866 6 5141644 4 28 2 8214 16441866 37 3 37 6 5141644 41800 41800 2 12510 12 5100 HHHHWq KWhKJ HHmmWP hKg HHqQm s sT 2 T S 5 4 1 4 3 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 2 12分 WL Wid 7 033 kJ kg 3 10分 解 按题意 稳流过程中Q 0 忽略动能和势能的影响 H Ws 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 水可近似为不可压缩液体 rs WvdpH 163 12 6 90210 1 00 1 100029 1 kgJPPVW rs 实际功率 1 3 1504 6 0 6 902 kgJWs 4 8分 解 若假设空气为理想气体 则压力对焓变化无影响 压力对熵变化为 0 ln P P RS 则有效能变化 0 0000 ln0 P P RTSTSTHBBBB 1 2 4439 1 0 6 0 ln298314 8 molJ 5 15分 1 W左 3949 5 J 2 T2 375 6K 3 T2 2009 5K 6 12分 解 由空气的T S图可查得 在300K下 各压力状态下的焓值和熵值如下 0 1MPa H1 13577 kJ kmol 1 S1 126 kJ kmol 1 K 1 10MPa H2 1300 kJ kmol 1 S2 87 kJ kmol 1 K 1 稳流系统 H Q WS 可逆过程 WS Qrev H 其中可逆热Qrev T S T S2 S1 300 87 126 11700 kJ kmol 1 所以 1 11123 135771300 11700 kmolkJHQW revS 理想功 HSTWid 0 1 11045 1357713000 12687 298 kmolkJ 计算结果表明 等温下将空气从0 1MPa压缩至10MPa时 其消耗的理想功比可逆轴功要少 一些 这是因为压缩时放出的热量可逆地传递给环境 环境获到了部分功 消耗的功最少 7 10分 1 Ws H1 H2 2676 1 3028 6 352 5 kJ kg 1 2 Wid T0 S H 298 15 7 6299 7 3549 3028 6 2676 1 270 4 kJ kg 1 8 12分 解 对封闭体系 WQU 1 Q kjWQ100 0 kjWQU100 1 2 此过程为恒容过程 W 0 kjQU95 2 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 3 20 2 0m c 3 1 1m 150 1 U绝热 绝热 c 3 2 容 恒 容 恒 2 U 3 U 等温等温 150 3 c QU是状态函数 kjUUU595100 213 又Q kjQ185 kjUQW1905185 3 答 kJU100 1 kJU95 2 kJU5 3 W 190kJ 9 12分 解 1 按等熵s1 s2 蒸汽进1点出2点 x s2 s2f s2g s2f 7 155 1 404 7 252 1 404 0 9834 H2 H2gx2 H2f 1 x2 2689 1 0 9834 0 0166 456 3 2652kg kJ WS H1 H2 2975 4 2652 323 4kg kJ 忽略动能变化 WS 323 4 kg Kj 2 B B 1 H1 0 T S1 0 2975 4 84 98 293 7 155 0 2964 2890 4 2009 6 880 8 kg Kj B2 2562 84 98 293 7 155 0 2964 2567 2009 6 557 4 3 B B B W B s B2 B1 323 4 557 4 880 8 100 忽略动能变化 10 12分 第一定律 Q 0 W 0 H 0 1 1897 565 22 G水 125 81 84 1 G水 31 93kg 氨冷凝器作孤立体系 SL G水 S水 1 S氨 31 93 0 435 0 297 4 689 9 010 0 0853kJ kg氨冷凝水 WL T0 SL 298 0 0853 25 41 kJ kg氨冷凝水 11 3分 1 334 1 1000 83 96 1000 m汽 2819 7 m汽 m汽 91 73 kg 12 12分 1 334 1 1000 83 96 1000 m汽 2819 7 m汽 m汽 91 73 kg 2 Sg 1000 1 0753 0 2966 908 27 7 3931 91 73 127 74 kg K W L 37446 kJ W id W L 37446 kJ 3 334 1 1000 83 96 1000 m95水 397 96 m95水 m95水 799 20 kg Sg 1000 1 0753 0 2966 200 80 1 2500 799 20 16 743 kg K W L 4908 kJ W id W L 4908 kJ 3 损失功较小 因为传热温差较小 过程不可逆程度较低 功的损失较少 13 10分 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 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 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 36745 787 104 92783 1063 x ET SSHHKJ Kg 43043 13442783 298 3 25345 787 684 id WHHT SSKJ Kg 14 12分 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 H1 11620 J mol 1 S1 104 J mol 1 K 1 30 303K H2 13660 J mol 1 S2 111 J mol 1 K 1 170 103K H3 7440 J mol 1 S3 77 J mol 1 K 1 1 等压加热热量 kJHp3 701162013660 29 1 有效能变化 kJSTHB586 1 104111 2982040 29 1 0 2 等压冷却热量 kJHp5 214 136607440 29 1 有效能变化 kJSTHB9 134 11177 2986220 29 1 0 15 12分 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 H1 11620 J mol 1 S1 104 J mol 1 K 1 30 303K H2 13660 J mol 1 S2 111 J mol 1 K 1 170 103K H3 7440 J mol 1 S3 77 J mol 1 K 1 1 等压加热热量 kJHp3 701162013660 29 1 有效能变化 kJSTHB586 1 104111 2982040 29 1 0 2 等压冷却热量 kJHp5 214 136607440 29 1 Thank you for your support 会员 会员 newsusan for berg 欢迎大家来到欢迎大家来到共享资源共享资源 会员 会员 newsusan 有效能变化 kJSTHB9 134 11177 2986220 29 1 0 16 10分 解 由空气的T S图可查得 在300K下 各压力状态下的焓值和熵值如下 0 1MPa H1 13577 kJ kmol 1 S1 126 kJ kmol 1 K 1 10MPa H2 1300 kJ kmol 1 S2 87 kJ kmol 1 K 1 稳流系统 H Q WS 可逆过程 WS Qrev H 其中可逆热Qrev T S T S2 S1 300 87 126 11700 kJ kmol 1 所以 1 11123 135771300 11700 kmolkJHQW revS 理想功 HSTWid 0 1 11045 1357713000 12687 298 kmolkJ 计算结果表明 等温下将空气从0 1MPa压缩至10MPa时 其消耗的理想功比可逆轴功要少 一些 这是因为压缩时放出的热量可逆地传递给环境 环境获到了部分功 消耗的功最少 17 10分 解 由空气的T S图可查得 在300K下 各压力状态下的焓值和熵值如下 0 1MPa H1 13577 kJ kmol 1 S1 126 kJ kmol 1 K 1 10MPa H2 1300 kJ kmol 1 S2 87 kJ kmol 1 K 1 稳流系统 H Q WS 可逆过程 WS Qrev H 其中可逆热Qrev T S T S2 S1 300 87 126 11700 kJ kmol 1 所以 1 11123 135771300 11700 kmolkJHQW revS 理想功 HSTWid 0 1 11045 1357713000 12687 298 kmolkJ