化工过程地能量分析资料报告.doc

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1、第5章化工过程的能量分析一、是否题1．系统熵增加的过程必为不可逆过程。错2．绝热过程必是定熵过程。错3.热温熵即过程的熵变。错。过程熵变的定义为，即可逆过程的热温商才是熵变。4．对一个绝热不可逆过程，是否可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵变化？否。绝热不可逆过程是自发过程，而绝热可逆过程是平衡过程，两者不能替代。但是对一个不可逆过程的熵变，可以设计一系列可逆过程来计算有相同初、终态的过程熵变。5.不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。否。自发过程一定是不可逆的，但不可逆过程不一定是自发的。例如

2、：理想气体的等外压压缩就不是自发过程，但是不可逆过程。6.功可以全部转变成热，但热一定不能全部转化为功。否。功可以自发地全部变为热，热也可以全部转化为功，但一定会引起其他变化。例如，理想气体等温膨胀是ΔT=0；ΔU=0，Q=W，热全部转化为功，但系统的体积变大了，压力变小了。7.无论流体的温度高于或低于环境温度，其有效能均为正对。根据热力学原理，一切不平衡状态均走向平衡，可以作功。因此所有偏离环境温度的状态应具有正的有效能。二、选择题1．理想气体流过节流阀，其参数变化为。A⊿T＝0,⊿S＝0B⊿T＝0,

3、⊿S＞0C⊿T≠0,⊿S＞0D⊿T＝0,⊿S＜0(B)。系统工质经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故该系统不能与外界交换能量。2．（1）孤立体系的熵永远增加。（2）在绝热的条件下，趋向平衡的过程中，体系的熵增加。（3）孤立体系的熵永不减少。（4）可用体系的熵函数的增加或不变来判断过程是否可逆。上述表述中全部错误的是A(1)(4)B(2)(4)C(2)(3)D(1)(2)A。(1)孤立体系的自发过程向着熵值增大的方向进行，直到体系的熵具有极大值（dS=0）时达到平衡态。(4)熵增原理必须在孤立体系或

4、绝热体系中应用。　3．在△H＋g△Z＋0.5△u2=Q+Ws中，如果u的单位用m/s,则H的单位为:AJ/sBkJ/kgCJ/kgDkJ/g(C)三、计算题1.试确定1kmol的蒸气（1470kPa，过热到538℃，环境温度t0=16℃）在流动过程中可能得到的最大功。解：这是求算1kmol的蒸气由始态（538℃，1470kPa）变化到终态（16℃，101.32kPa）的液体水时所得到的最大功。由过热水蒸气表查得初始态时的焓与熵分别为H1=3543.34kJ/kg，S1=7.6584kJ/（kg·K）由饱

5、和水蒸气表可查得终态时水的焓与熵分别为H2=67.18kJ/kg，S2=0.2389kJ/（kg·K）所以过程的焓变和熵变分别为H=M（H2－H1）=18.02（67.18－3543.34）=－62640.33（kJ/kmol）S=M（S2－S1）=18.02（0.2389－7.6584）=－133.6994（kJ/（kkmol·K））若理想功为所能提供的最大有用功，则Wid=H－T0S=－62640.33＋（16＋273.15）（－133.6994）=－2.398×104（kJ/kmol）2.1kg的

6、水在100kPa的恒压下从20℃加热到沸点，并且在此温度下完全蒸发，如果环境温度为20℃，试问加给水的热量中最大有多少可转变成功量。解：100kPa压力下水的沸点约为100℃，有水蒸气表查得H1=2676.1kJ/kg，S1=7.3549kJ/（kg·K）在环境温度（T0=t0＋273.15=293.15K）下，100kPa压力下水的焓和熵为H0=83.96kJ/kg，S0=0.2966kJ/（kg·K）所以加给水的热量为Qp=H=H1－H0=2676.1－83.96=2592.1（kJ/kg）100k

7、Pa压力下水蒸气转化为20℃的水所能产生的最大功为Wid=H－T0S=－2592.－1293.15（0.2966－7.3549）=－523.0（kJ/kg）加给水的热量中最大可能转变成功量部分所占的百分数为3.确定冷却45kmol/min的空气，从初始温度305K降低到278K所需的最小功率Nmin，环境温度305K。已知空气的比热容为29.3kJ/（kmol·K）。解：在冷却过程中，空气的焓变和熵变分别为过程所需的最小功为Wid=H－T0S=－791.1－305（－2.7158）=37.2（kJ/km

8、ol）所以这一冷却过程所需的最小功率为Nid=nWid=45×37.2=1674.0（kJ/min）=27.9kW4.在一个往复式压气机的实验中，环境空气从100kPa及5℃压缩到1000kPa，压缩机的气缸用水冷却。在此特殊实验中，水通过冷却夹套，其流率为100kg/kmol（空气）。冷却水入口温度为5℃，出口温度为16℃，空气离开压缩机时的温度为145℃。假设所有对环境的传热均可忽略。试计算实际供给压气机的功和该过程的理想功的比值。假设