矿大(北京)化工热力学练习(计算题)

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1、1、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45％。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。【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：水热容：2、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、27℃绝热压缩到,并经冷凝器冷却至27℃。

2、已知压缩机实际的功耗为,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、损耗功与热力学效率。已知甲烷的焓和熵值如下压力温度（℃）hs0.0980727953.17.0676.66727886.24.717甲烷:.已知:求：压缩.汽化过程解：压缩过程:、(损耗功:或:)3、有一温度为℃、流量为的热水和另一股温度为℃、流量为的水绝热混合。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。大气温度为℃。问此过程用哪个分析方法求有效能损失较简便？为什么？解：求得Q＝0W3＝0ΔH＝0熵分析法有效能分析法4、乙醇（1）—甲苯（2）二元系统的气液平衡实验测得如下数据

3、：K，kPa，，。并已知318K纯组元的饱和蒸气压为kPa,kPa。设蒸气相为理想气体，求（1）液体各组元的活度系数；（2）液相的和的值；（3）如果还知道混合热，可近似用下式表示：试估算在333K，时液体混合物的值。解：（1）根据得：（2）根据得：根据得：（3）已知据得（恒，）将，，代入上式得5、在总压101.3kPa及350.8K下，苯（1）与环己烷（2）形成的恒沸混合物。在此温度下，纯苯的蒸气压是99.40kPa，纯环己烷的蒸气压是97.27kPa。（1）试用vanLaar方程计算全浓度范围内，苯和环己烷的活度系数；（2）用Scatchard和Hildebrand方程计

4、算苯和环己烷的活度系数，并和（1）的结果比较。苯和环己烷的溶解度参数分别等于18.82和14.93,纯组元摩尔体积可取以下数值：，；（3）计算350.8K时与的液体混合物平衡的蒸气组成。解：（1）vanLaar方程，式中和由恒沸点的数据求得。在恒沸点，则，全浓度范围内，苯和环己烷的活度系数为（2）Statchard和Hildebrand方程，，，在恒沸点，，活度系数比（1）中计算偏大。（3）当时，用vanLaar方程：用Scatchard和Hildebrand方程：6、在一定温度和压力下，某二元液体混合物的活度系数如用下式表示式中，和是温度和压力的函数。试问，这二个公式在热

5、力学上是否正确？为什么？解：两个公式在热力学上若正确，须满足恒、的方程，即（）这两个公式在热力学上不正确。7、在303K、105Pa下，苯（1）和环己烷（2）的液体混合物的摩尔体积和苯的摩尔分数的关系如下：试导出和和的表达式。解：根据摩尔性质与偏摩尔性质间的关系，即已知得将及代入和的表达式中得（A）（B）由式（A）当时，得由式（B）当时，得根据则8、采用氟利昂12（R-12）作制冷剂的蒸汽压缩制冷装置，为了进行房屋取暖，将此制冷装置改用热泵，已知蒸发温度为15℃，冷凝器温度为50℃，冷凝器向房屋排放8.4×104kJ·h-1的热量，进入压缩机为饱和蒸汽，压缩机作绝热膨胀，压

6、缩后温度为60℃，进入冷凝器被冷凝成饱和液体后进行节流阀。假定压缩后R-12的过热蒸汽可看作理想气体，其蒸气比热为定值，=0.684kJ·kg-1·h-1，试求：（1）进入蒸发器的R-12的干度；（2）此热泵所消耗的功率；（3）如采用电炉直接供给相同的热量，电炉的功率为多少？解：该过程的T-s图如图7-30题图1所示。由附录10先确定各状态点的热力学参数状态点1：℃，，状态点2：℃，状态点3：℃，假定压缩后过热蒸汽为理想气体，为定值。7-30题图1。，因此为不可逆绝热压缩。（1）以单位质量为基准计算,进入蒸发器的干度为(2)此泵所消耗的功率制冷剂的循环量热泵所消耗的功率（3

7、）电炉的功率为：=R-12的有关热力学参数温度/℃饱和压力/kPa1549150.1193.80.19150.690250121984.9206.50.30370.67979、有人设计了一套装置用来降低室温。所用工质为水，工质喷入蒸发器内部分汽化，其余变为5℃的冷水，被送到使用地点，吸热升温后以13℃的温度回到蒸发器，蒸发器中所形成的干度为98%的蒸气被离心式压气机送往冷凝器中，在32℃的温度下凝结为水。为使此设备每分钟制成750kg的冷水，求（1）蒸发器和冷凝器中的压力；（2）制冷量（kJ/h）；（3）冷水循环所