沈阳化工大学化工热力学第六七章习题课--答案

1、第六、七章习题课一、填空题1填空(1)对于稳定流过绝热压缩机的气体，热力学第一定律可简化为 H=Ws 。(2)孤立体系的能量 守恒 。(3)孤立体系中一切自发过程进行的方向一定是 总熵变大于零的方向 。(4)卡诺热机的热效率只与 TH、TL 有关；与 工质 无关。(5)不可逆过程孤立体系的熵是 增加的 的，但过程的有效能是 减少 的。(6)若在相同的始态和终态间，分别进行可逆与不可逆过程，则S体系,不可逆 = S体系,可逆。(7)蒸汽压缩制冷循环是消耗 功 获得制冷效果的。(8)吸收制冷循环是消耗 热能 获得制冷效果的。二、判断题(1)节流过程是绝热不可逆过程。( )(2)当体系熵变小于零时，

2、该过程必不能进行。( )(3)由Q=TdS可得，绝热不可逆过程Ssys=0。( )(4)等焓膨胀总可以产生温度降。( )(5)等熵效率也就是热力学效率。 ( )(6)体系经历了状态变化相同的可逆和不可逆过程后，必有S环,不可逆S环,可逆。 ( )(7)循环过程总是由热得到功。 ( )(8)在流体的不可逆绝热流动过程中，流体的熵必增加。( )三、选择填空(1)理想气体节流过程 。 P=0 T=0 S=0 G=0(2)下列函数中 是状态函数， 是过程函数。 Q H Wid WL(3)某体系进行不可逆循环之后，体系和环境的熵变分别为 。 Ssys0 Ssur=0 Ssys=0 Ssur=0 Ssys

3、0 Ssur0 Ssys=0 Ssur0(4)气体进行节流膨胀后，能够产生温度降低的条件是 。 J0 J =0 J0 S0 (5)下列措施中， 不能提高朗肯循环的热效率。初压不变，提高蒸汽的初温 初温不变，提高蒸汽的初压 降低乏汽的压力 增加工质的循环量 四、绘图题(1)在p-V图上画出初态和终压相同时，理想气体经历等温、绝热、单级多变和三级多变可逆压缩过程。比较功耗和压缩终温，并说明多级多变压缩的优点。12：等温可逆压缩 1：绝热可逆压缩1：单级多变可逆压缩 1：三级多变可逆压缩功耗的比较： 压缩终温的比较：多级多变压缩的优点：(1)节省功耗，(2)降低压缩终温(2)在T-S图上用带箭头的线

4、画出理想朗肯循环的工作过程，写出每一过程、所用设备及其热力学第一定律简化式。41等压可逆吸热：在锅炉和蒸汽过热器中进行； 12绝热可逆膨胀：在汽轮机中进行； 23等压可逆冷凝：在冷凝器中进行； 34绝热可逆压缩：在给水泵中进行。(3)在T-S图上用带箭头的线画出蒸汽压缩制冷循环的工作过程，写出每一过程、所用设备及其热力学第一定律简化式。 12绝热可逆压缩：在压缩机中进行，耗功 234定压放热：在冷凝器中进行，工质放热量 45节流膨胀：在节流阀中进行， 51等温等压蒸发：在蒸发器中进行，工质吸热量制冷量(4)在T-S图上用带箭头的线画出简单林德循环的工作过程，写出每一过程、所用设备及其热力学第一

5、定律简化式。 12等温压缩：在压缩机、冷却器中进行。 等压换热：在换热器中进行。23压缩后的气体等压冷却51分离器返回气等压加热 3 4节流膨胀：在节流阀中进行。气液分离：在分离器中分离气液混合物4，顶部得到状态为5的饱和气体，底部得到状态为0的饱和液体。五、蒸汽由初态p1=3MPa，t1=300 可逆膨胀到p2=0.1MPa，x2=0.9的终态。若膨胀过程在T-S图上为一直线，求膨胀过程中每千克蒸汽与外界交换的热量和功。解：p1=3MPa，t1=300，是过热蒸汽，查表得：H1=2992.3 kJkg-1, S1=6.5354 kJkg-1K-1, p2=0.1MPa，x2=0.9，是湿蒸汽

6、，查表得：t2=99.63HL=417.46 kJkg-1, Hg=2675.5 kJkg-1K, SL=1.3026 kJkg-1K-1, Sg=7.3594 kJkg-1K-1则状态2的焓、熵值为由于过程可逆，且在T-S图上为一直线，则六、一逆流式换热器，利用废气加热空气。空气由0.1MPa、 20被加热到125 ，空气的流量为1.5kgs-1；而废气以0.13MPa、 250进入换热器，流量为1.258 kgs-1。空气的等压热容为1.04 kJkg-1K-1，废气的等压热容为0.84 kJkg-1K-1，假定空气与废气通过换热器的压力与动能变化可忽略不计，而且换热器与环境无热量交换，环

7、境状态为0.1MPa、 20 。试求：(1) 空气和废气的有效能变化；(2)换热器中不可逆传热的有效能损失；(3)换热器的有效能效率。（教材P165例6-12） 解：(1)对换热器作能量衡算(2) 换热器的有效能损失(3)换热器的有效能效率七、某核动力循环如图所示。锅炉从t=320的核反应堆吸入热量Q1产生压力为7MPa温度为360的过热蒸气(点1)，过热蒸气经汽轮机膨胀作功后于0.008MPa压力下排出(点2)，蒸气在冷凝器中向环境(T0=293K )进行定压放热变为饱和水(点3)，然后经泵返回锅炉(点4)完成循环。已知气轮机的额定功率为15l04kW，汽轮机作不可逆的绝热膨胀，等熵效率为0

8、.75，水泵作等熵压缩。试求：(1)每kg蒸汽在汽轮机中所作的功； (2)乏汽的状态； (3)蒸汽的质量流量； (4) 汽轮机的热力学效率；(5)循环的热效率。（教材P177例7-2）解：根据已知条件查水蒸汽表，得到各点的热力学参数如下：1点：7MPa、360的过热蒸气2点：0.008MPa、的湿蒸气由0.008MPa饱和蒸汽：HL=173.88 kJkg-1, Hg=2577.0 kJkg-1K,SL=0.5926 kJkg-1K-1, Sg=8.2287 kJkg-1K-1得 3点：0.008Mpa饱和水H3=173.88 kJkg-1，S3=0.5926 kJkg-1K-1，V3=1.0084 cm3g-14点：7Mpa、S4=S3=0.59