化工热力学习分享题解答五～七课时10级.ppt

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1、习题解答第五章1.今有94℃的热水连续地从一储桶以0.2273M3/min的速度泵送，泵用电机的功率为1.492kw，热水在途中流经一热交换器，以10080kcal/min的速度放出热量，并输送到比第一储桶高15米的第二储桶中去，试求输往第二储桶的水温。已知：94℃热水的密度为962.8kg/m3习题解答解：以1kg水为计算基准，注意单位一致（5-13）习题解答也可以一分钟为计算基准t2=48℃习题解答也可以一分钟为计算基准END习题解答2.设有10kg水被下述热流体加热，从288K加热到333K，计

2、算热流体的熵变，被加热的水的熵变以及总熵变。（1）3.4×105Pa的饱和蒸汽；（2）3.4×105Pa，450K的过热蒸汽；(3)与10kg,333K的热水完全逆流换热；(4)与最小量的370K热水完全顺流换热。假如（1）、（2）两种情况下蒸汽冷凝但不过冷。解：（1）热流体是3.4×105Pa的饱和蒸汽水的平均恒压热容习题解答3.4×105Pa的饱和蒸汽的冷凝温度为137.84℃（411K）水吸收的热习题解答查水蒸汽表，3.4×105Pa时，饱和蒸汽另一种解法习题解答根据能量衡算，确定蒸汽用量（2）

3、热流体是3.4×105Pa，450K的过热蒸汽3.4×105Pa450K的过热蒸汽3.4×105Pa饱和液体3.4×105Pa饱和蒸汽习题解答习题解答由于冷、热水量相等，平均恒压热容也相等，所以热水终温为288K，是可逆传热过程。(3)与10kg,333K的热水完全逆流换热热水冷水换热器习题解答根据能量衡算，所需热水量为(4)与最小量的370K热水完全顺流换热热水冷水换热器习题解答END习题解答3.1摩尔理想气体在400K由105Pa经等温不可逆压缩至10×105Pa，压缩过程的热被移至300K的储热

4、器。实际压缩功比可逆压缩功多20%，计算气体的熵变，储热器的熵变及总熵变，计算该过程损失功。解：因为是理想气体，等温过程按稳流过程考虑习题解答或习题解答另一种算法END注意：可逆等温压缩过热习题解答4.今有773K，100×105Pa的过热蒸汽进入高压汽轮机绝热膨胀做功，设冷凝器的压力为0.04×105Pa，试求：(1)可逆绝热膨胀（乏汽为湿蒸汽）(2)不可逆绝热膨胀（乏汽为饱和蒸汽）时体系与环境总用和总无的变化。解：状态1状态2（1）可逆绝热膨胀湿蒸汽习题解答解得习题解答可逆过程总用守恒。总无的变化

5、，因为是可逆绝热过程可逆过程总无也守恒。习题解答（2）不可逆绝热膨胀状态1状态2‘饱和蒸汽习题解答总无的变化，因为是绝热过程，不可逆过程总用减少。不可逆过程总无增加。END习题解答5、某化肥厂用废热锅炉回收二段转化气的热量，转化气进、出废热锅炉的温度为1000℃和380℃，废热锅炉进口水温55℃，产生40×105，440℃的过热蒸汽，若不计散热损失，问废热锅炉产汽量为多少公斤？求这一回收余热过程的损失功和热力学效率。已知转化气在1000℃和380℃间平均恒压热容为36kJ/kmol·k，转化气的流量为

6、5160NM3/吨氨。现若令产生的过热蒸汽通过汽轮机作功，作功后的乏汽为1.0×105的饱和蒸汽，试求此过程的理想功，损失功和热力学效率。习题解答解：以1吨氨为计算基准（1）产汽量的计算根据能量衡算55℃的水440℃的过热蒸汽1000℃转化气380℃（2）传热过程的损失功和热力学效率习题解答转化气的用变化蒸汽的用变化另一种算法习题解答习题解答此传热过程热力学效率另一种算法习题解答（3）对外作功过程的理想功和热力学效率饱和蒸汽以1公斤蒸汽为计算基准440℃的过热蒸汽只要始、终态一定（T0、p0基本是常数

7、），则过程的理想功就一定。理想功的大小与完成相同状态变化的实际过程作的功无关，也与实际过程是否作功无关。习题解答另一种算法该作功过程的热力学效率END习题解答6.蒸汽常因管路保温不善，在输送过程中冷凝，试计算1kg，4.5×105Pa的饱和蒸汽冷凝成同压下的水时的散热损失和损失功，假定环境温度为25℃。并说明为何两者的数值不同？解：查水蒸汽表，4.5×105Pa的饱和蒸汽（421.05K）习题解答损失功习题解答热损失表示的是由于管道保温不良而散失到大气中的热量，其本质是热，是低质量的能量。损失功表示的

8、是由于保温不良使蒸汽冷凝而丧失的作功能力，而作功能力是高质量的能量。将散失的热量用卡诺循环的热效率折算成热的用，其值就等于这个过程的损失功。END习题解答7.一车间要利用300K、8.1×105Pa（8大气压）的空气和－195.95℃的液氮来产生20kg/s、－162.15℃、1.55×105Pa的低温空气。拟采取的方案有两个：（1）空气先经节流阀节流膨胀到1.55×105Pa，再经冷却器，用液氮冷却至所需温度－162.15℃（111K）;（2）不采用节