第5章_化工过程的能量分析习题(20210320223557).docx

《第5章_化工过程的能量分析习题(20210320223557).docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第5章化工过程的能量分析、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Q即过程的熵变。T错。过程熵变的定义为SQ可逆，即可逆过程的热温商才是熵变。T4•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-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：理想气体的等外压压缩就不是自发

2、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△T=0;△U=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,"S>0C"T工0,"S>0D"T=0,"Sv0(B)。系统工质经历一个

3、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绝热体系中应用。3.在△H+g△Z+0.5Au2=Q+Ws中，如果u的单位用m/s,则H的单位为：AJ/s2m(

4、C)2sBkJ/kgkgm2kgs2CJ/kgDkJ/gNmkgJkg三、填空题1能量衡算式一般形式d(mE)体系(H1/2u2gZ)1m,(H1/2u2gZ)2m2QWS2封闭体系能量衡算式UQW3稳定流动体系能量衡算式H1/2u2gZQWs4非流动体系理想功的计算式WidUToSpoV或者WidH(pV)T。SpoV2流动体系理想功的计算式WidH—gzToS，忽略动能和势能变化2WdHT°S，稳态流动过程损失功的计算式wlToSQ.四、计算题1•试确定Ikmol的蒸气(1470kPa,过热到538C,环境温度to=16C)在流动过程中可

5、能得到的最大功。解：这是求算Ikmol的蒸气由始态(538C,1470kPa)变化到终态(16C,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)=

6、—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)=—2.398x104(kJ/kmol)2.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T2HCpdTCp仃2T1)29.3(287305)791.1(kJ/kmol)T2T2278S(Cp/T)dTCpln」29.3ln2.7

7、158(kJ/(kmolgK))t1T1305过程所需的最小功为Wid=H—T0S=—791.1—305(—2.7158)=37.2(kJ/kmol)所以这一冷却过程所需的最小功率为Nid=nWid=45X37.2=1674.0(kJ/min)=27.9kW3.在一个往复式压气机的实验中，环境空气从100kPa及5C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5C,出口温度为16C，空气离开压缩机时的温度为145C。假设所有对环境的传热均可忽略。试计算实际供

8、给压气机的功和该过程的理想功的比值。假设空气为理想气体，其摩尔定压热容Cp=29.3kJ/(kmol•K)。解：以被压缩的空气为系统，以1kmol空气作为基准。假设