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化工热力学_习题集(含答案)

来源:动视网 责编:小OO 时间:2025-10-01 02:12:25
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化工热力学_习题集(含答案)

《化工热力学》课程习题集一、单选题1.在指定温度下,当压力大于该温度下的饱和蒸汽压时,则物质的状态为()。A.饱和蒸汽B.超临界流体C.过热蒸汽D.压缩液体2.T温度下的过热蒸汽的压力p()。A.>pS(T)B.UC.H=UD.不确定9.等于()。A.B.C.D.-10.对于化工热力学的核心问题,以下表达最正确的是()。A.热力学性质的计算、物性参数的测量B.能量的合理利用、过程方向性和限度C.用能过程的经济性D.相平衡或过程的方向与限度11.关于Henry定律,正确的是()。A.适合于理想溶
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导读《化工热力学》课程习题集一、单选题1.在指定温度下,当压力大于该温度下的饱和蒸汽压时,则物质的状态为()。A.饱和蒸汽B.超临界流体C.过热蒸汽D.压缩液体2.T温度下的过热蒸汽的压力p()。A.>pS(T)B.UC.H=UD.不确定9.等于()。A.B.C.D.-10.对于化工热力学的核心问题,以下表达最正确的是()。A.热力学性质的计算、物性参数的测量B.能量的合理利用、过程方向性和限度C.用能过程的经济性D.相平衡或过程的方向与限度11.关于Henry定律,正确的是()。A.适合于理想溶
《化工热力学》课程习题集

一、单选题

1. 在指定温度下,当压力大于该温度下的饱和蒸汽压时,则物质的状态为()。

A.饱和蒸汽        B. 超临界流体

C. 过热蒸汽        D. 压缩液体

2. T温度下的过热蒸汽的压力p()。

A.>pS(T)         B.< pS(T)

C.= pS(T)         D.不能判断

3. 偏心因子的定义是根据()。

A.分子的对称性       B. 蒸汽压性质

C. 分子的极性       D.随便选则

4. 纯物质的第二Virial系数B()。

A.仅是T的函数       B. 仅是T和p的函数 

C.是T和V的函数      D. 是任何两强度性质的函数

5. 纯物质p—V图临界等问线上临界点的特性是()。

A.                B. 

C.                D. 

6. 对于均相系统,等于()。

A. 0          B. cp/cv

C. R          D. 

7. 一气体符合p =RT/(V-b)的状态方程从V1等温可逆膨胀至V2,则系统的ΔS为( )

A. RTln[(V2-b)/(V1-b)]     B. 0

C. Rln[(V2-b)/(V1-b)]     D. Rln(V2/V1) 

8. 对于一均相的物质,其H和U的关系是()。

A. H≤U         B. H>U

C. H=U         D. 不确定

9.等于()。 

A.        B. 

C.       D. -

10. 对于化工热力学的核心问题,以下表达最正确的是()。

A.热力学性质的计算、物性参数的测量

B.能量的合理利用、过程方向性和限度

C.用能过程的经济性

D.相平衡或过程的方向与限度

11. 关于Henry定律,正确的是()。

A. 适合于理想溶液的溶质和溶剂   B. 仅适合于溶质

C. 适合于稀溶液的溶质组分    D. 阶段适合于稀溶液的溶剂

12. 二元非理想溶液在极小浓度的条件下,溶质组分和溶剂组分分别遵循().

A. 两者均是Henry定律     B. Henry定律和Lewis-Randall规则

C. Lewis-Randall规则和Henry定律   D.两者均遵守Lewis-Randall规则

13. 对于理想溶液的性质,下列说法描述不正确的是()。

A. VE=0,∆S =- RTΣxilnxi     B. ∆H=0,∆S=0

C. UE=0,GE=0       D. ∆H=0,∆S=-RTΣxilnxi

14. 下列偏摩尔性质定义式中,正确的是=()。

A.      B. 

C.      D. 

15. 下列式中是关于化学位的定义式正确的是()。

A.      B. 

C.                        D. 

16. 下列说法错误的是()。

A.可用偏摩尔性质来描述系统的性质随组成的改变

B.化学位是偏摩尔自由能

C.混合物的性质与各组元的偏摩尔性质之间呈线性加和关系

D.偏摩尔性质广度性质量,随物质量而改变。

17. 关于理想溶液的物理特征说法中,不正确的是()。

A.混合时没有熵变,即ΔS=0

B.分子结构相似,大小一样,分子间的作用力相同

C.混合时没有热效应

D.混合时没有体积效应

18. 根据偏摩尔性质的定义和特征,下列选项正确的是()。

A. 

B. 

C. 

D. 

19. 二元气体混合物的摩尔分数x1=0.3,在一定T,p下,,则此时混合物的逸度系数为(    )。

A.0.9097                                B.0.79

C.0.82                                D.0.9092

20. 某气体在(T1,p1)状态下为理想气体,选定的参考态为(T1,T0)下的理想气体,则它的偏离焓H(T1,p1)-Hig(T1,T0)的大小(   )。

A. RT1ln(p1/p0)                            B. cpln(p1/p0)

C. 0                                        D. RT1ln(p0/p1)

21. 下列选项中错误的是()。

A.理想混合溶液的体积和焓变化为零

B.理想混合溶液的熵和自由能变化不为零

C.M=A,S和G时,超额性质等于混合性质

D.M=V,U,H,Cp,CV和Z时超额性质为混合性质

22. 理想气体流过节流阀,其参数变化为()。

A. ∆T=0,∆S=0       T=0,∆S>0

C. ∆T≠0,∆S>0       T=0,∆S<0

23. 稳定流动系统的能量积累为零,熵积累为()。

A. 大于零        B. 不确定

C. 小于零        D. 等于零

24. 某封闭系统经历一不可逆过程,系统所做功和排出的热量分别为100kJ和45kJ,问系统的熵()。

A. 等于零        B. 大于零

C. 小于零        D. 不能确定

25. 从工程实际出发,合理用能的本质是()。

A. 过程是否经济       B. 能耗是否最小

C. 理想功是否最小      D. 损耗功是否最小

26. 从合理用能角度出发,在流体输送过程中,其他条件都相同的情况下,同样物质的高温流体比低温流体流速()。

A. 大         B. 小

C. 相等         D. 可大可小

27. 关于节流膨胀与做外功的绝热膨胀的说法,其中错误的是()。

A.在相同的条件下,绝热膨胀比节流膨胀产生的温度降大,且制冷量也大;

B.绝热作功膨胀和节流膨胀适用于任何气体

C.绝热作功的膨胀主要用于大、中型设备,特别是用于深冷循环中

D.节流膨胀在任何制冷循环中都使用。

28. 合理地评价化工过程能量综合利用所采用的方法是()。

A. 热力学第一定律      B. 热力学第二定律       

C. 热力学第一与第二定律     D. 根据实际需要

29. 过热蒸汽通过绝热可逆膨胀,对外做功为WS,过程的理想功是Wid,则()。

A. WS大于Wid                             B. WS小于Wid

C. WS等于Wid                            D. 不能确定

30. 下列说法中关于Carnot循环最正确的是()。

A.Carnot循环的热效率表达了热可能转变为功的最大分率

B.Carnot循环的热效率只与工作的等温热源和等温冷源有关

C.Carnot循环说明了只有低温热源无限接近绝对零度或高温热源无穷大时,热在才能全部转化为功

D.以上描述均正确

31. 下列是关于制冷与热泵问题,叙述不正确的是()。

A. 工作原理类同                            B. 相同条件下制冷系数相同  

C. 操作的温度范围不同                    D. 工作目的不同

32. 工作在-20℃和30℃之间的制冷机的最大制冷系数和工作在相同条件下的热泵的最大制冷系数分别为()。

A.5.06,6.06                            B.6.06, 5.06

C.6.06,6.06                            D.5.06,5.06

33. 单元操作的经济性分析中,功耗费用和下列()有关。

A. 损耗功                                B. 理想功

C. 环境温度                                D. 有效能

34. 在流体流动过程和换热过程中,下列哪一项的大小影响过程的经济性()。

A.过程的理想功                            B.过程的损耗功

C.流体的流速                            D.冷热流体间的温差

35. 下列叙述()是正确的。

A.等熵膨胀的冷冻量要比节流膨胀的冷冻量大

B.任何气体在任何条件下进行节流膨胀,气体的温度必然降低

C.由于使用热泵供热可以获得比所耗轴功大得多的热量,因此在热泵制热过程中实现了无效能向有效能的转化

D.制冷循环中制冷剂做等熵膨胀

36. α β两相达到平衡,系统的热力学性质表达错误的是()。

A. 压力相等                                B. 逸度相等

C. 温度相等                                D. 吉布斯自由能G相等

37. 下列选项中错误的是(    )

A. 纯液体的活度系数γi=0 

B. 正偏差的非理想溶液的活度系数γi>1 

C. 负偏差的非理想溶液的活度系数γi<1 

D. 理想溶液的活度系数γi=1  

38. 有关平衡及平衡移动的说法错误的是()。

A. ∆H0>0,T↑,K ↑

B. ∆H0<0,T↑,K ↓

C. 改变反应物的浓度,平衡常数也随之会改变

D. T一定时,对有气体参与的反应,增加压力,平衡向减小此改变的方向移动,但平衡常数不变。

39. 关于相平衡,错误的有()。

A.各相中某组分i的化学位相等     

B.各相中某组分i逸度相等

C.等温时可用Gibbs-Duhem 方程来检验平衡时实验数据的热力学一致性

D.热力学一致性是检验实验数据的充分条件。

二、计算题

40. 对于给定的Tp条件,假定二元体系的摩尔性质与组成的关系是M=x1M1+x2M2+Ax1x2。其中M1、M2分别为两纯组分的摩尔性质,A是与组成无关的常数,求。

41. 某二元混合物,在T、p时,其摩尔体积表达式为V = 90x1+50x2+(6x1+9x2)x1x2,其中V的单位用cm3/mol。试确定在该温度压力下用x1表示。

42. 某合成氨厂的甲烷蒸汽转化工段转化气量为5160m3·(时间)-1(标准状态下)。因工艺需将其温度从1273K降至653K。用废热锅炉透平机组回收余热.已知通过透平机得到实际功283 kW·h·(时间)-1。试求转化气降温过程的理想功,余热利用动力装置的热利用率(即热机效率)与热力学效率。已知大气温度为303K,转化气降温过程不变;在653K到1273K之间的平均比定压热容kJ·kmol-1·K-1,废热锅炉的热损失不计。

43. 由实验数据得到25℃,1atm下某二元溶液的摩尔焓(H的单位为J·mol-1,x1是组分1的摩尔分数)。试导出和的表达式。

44. 某二元混合物,其逸度系数表达式为lnf=A+Bx2-Cx2,式中A,B,C均为T,p的函数,试确定GE/RT,lnγ1,lnγ2的相应关系式(二组分均以Lewis-Randall规则为标准逸度)。(提示:GE/RT=x1lnγ1+ x2lnγ2)

45. 实验室需要配制1500cm3的防冻液,它含30%(mol%)的甲醇(1)和70%的H2O(2)。试求需要多少体积的25℃时的甲醇和水混合。已知甲醇和水在25℃、30%(mol%)的甲醇的偏摩尔体积:, 

25℃下纯物质的体积:, 

46. 二元气体混合物的和。求。

三、填空题2

47. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均为零,数学上可以表示为()和()。

48. 对于纯物质,一定温度下的泡点与露点。在p-T图上是()的(重叠/分开),而在p-V图上是()的(重叠/分开)。

49. 偏心因子的定义(),其含义()。

50. 对于三元混合物,展开第二Virial系数(),其中涉及下标相同的Virial系数有()。

51. 状态方程p(V-b)=RT的剩余焓和剩余熵分别()和()。

52. 由Van der Waals方程p=RT/(V-b)— a/V2计算,从(T,p1)压缩(T,p2)的焓变为(),其中剩余焓是()。

53. Zr≥2时在描述p-V-T关系时采用(),Vr<2时采用()描述p-V-T关系。

54. 二元混合物的焓的表达式为H=H1x1+H2x2+ax1x2,则=(),=()。(由偏摩尔性质的定义求得)

55. 具有正偏差的非理想体系通常具有(),具有负偏差的非理想体系通常具有()。

56. Rankine循环的四个过程:等压加热蒸发、绝热膨胀做功过程、()和()。

57. 制冷剂选择的原则:操作压力要合适;操作压力要合适;价格低;();()。

58. 敞开体系中引起熵改变的原因有两个:一是和环境进行();二是过程为()。

59. 非流动过程的理想功只与体系变化前后状态及环境的温度T0和压力p0(),与具体的路径()。(填有关和无关)

60. 引起过程功损失原因:()和()。

61. 液态溶液逸度的标准态有两种,分别是()和()。

62. 热泵的作用是将()提高到能够被(),达到重新用于工业生产或人工取暖的目的。

63. 绝热作功膨胀的理想情况和极限情况是(),亦即()。

. 可逆热机包括四个过程,它们分别是:自高温热源可逆吸热;();向低温热源可逆放热;()。

65. 理想溶液的热力学特征是:∆Hid = 0;∆Vid = 0;∆Uid = 0;∆Sid =();∆Gid =()。

66. 合理用能原则有( )和( ) 

四、计算题1

67. 试求1.013×105Pa下,298K的水变为273K的冰时的理想功。

设环境温度(1)248K;(2)298K。

已知水和冰的焓熵值如下表:

状态温度(K)

H(kJ·kg-1)

S(kJ·kg-1·K-1)

H2O(l)

298104.80.3666
H2O(s)

273-334.9-1.2265
68. 设有一台锅炉,水流入锅炉是之焓为62.7kJ·kg-1,蒸汽流出时的焓为2717 kJ·kg-1,锅炉的效率为70%,每千克煤可发生29260kJ的热量,锅炉蒸发量为4.5t·h-1,试计算每小时的煤消耗量。

状态p/MPat/℃

U/m·s-1

H/(kJ·kg-1)

进口0.196702292.98
出口蒸汽0.09811052002683.8
69. 甲烷由98.06kPa,300K压缩后冷却到6.667kPa,300K。若压缩过程耗功1021.6kJ,试求:(1)冷却器中需要移走的热量;(2)压缩与冷却的损失功;(3)压缩与冷却过程的理想功。环境温度T0=300K。

已知:

98.06kPa,300K时,H1 = 953.74 kJ·kg-1,S1=7.0715 kJ·kg-1·K-1。

6.667kPa,300K时,H2 = 886.76 kJ·kg-1,S2=4.7198 kJ·kg-1·K-1

70. 逆卡诺(Carnot)循环供应35kJ·s-1的制冷量,冷凝器的温度为30℃,而制冷温度为-20℃,计算此制冷循环所消耗的功率以及循环的制冷系数。

71. 某朗肯循环的蒸汽参数为:进汽轮机的压力,温度,汽轮机出口压力。如果忽略所有过程的不可逆损失,试求:(1)汽轮机出口乏气的干度与汽轮机的作功量;(2)水泵消耗的功量;(3)循环所作出的净功;(4)循环热效率。

五、计算题2

72. 温度为232℃的饱和蒸汽和水的混合物处于平衡,如果混合相的比容是0.0416 m3·㎏-1,试计算蒸汽表中的数据:(1)混合相中蒸汽的含量;(2)混合相的焓;(3)混合相的熵。(10分)已知232℃时饱和水蒸汽的热力学性质如下表:

232℃

V/ m3·㎏-1

H/(kJ·㎏-1)

S/(kJ·㎏-1·K-1)

饱和水(l)

0.001213999.392.6283
饱和蒸汽(g)

0.065992803.26.19
73. 如图所示,有人设计一种程序,使得每kg 温度为373.15 K 的饱和水蒸气经过一系列的复杂步骤后,能连续的向463.15 K 的高温储热器输送1900 kJ 的热量,蒸汽最后在1.013×105 Pa、273.15 K 时冷凝为水离开装置。假设可以无取得273.15 K 的冷凝水,试从热力学观点分析,该过程是否可能?已知:373.15 K 时的水蒸气 H1 = 2676.1 kJ·kg-1,S1 = 7.3549 kJ·kg-1·K-1;1.013×105 Pa、273.15 K 的冷凝水:H2 = 0, S2 = 0。(12分)

74. 在烟道气预热的预热器中,通过的烟道气和空气均为常压,其流量分别为45 000 kg·h-1和42 000 kg·h-1。烟道气进入时的温度为315℃,出口温度为200℃。设在此温度范围内,比定热容为1.090 kJ·kg-1·K-1。空气进口温度为38℃,设在有关温度范围内,比定压热容为1.005 kJ·kg-1·K-1。试计算此预热器的损耗功WL和热力学效率。已知大气温度为25℃,预热器完全保温。(按理想气体计算)

75. 一个Rankine循环蒸汽动力装置的锅炉,供给2000 kPa,400℃的过蒸汽透平机,其流量为25200kg·h-1,泛气在15kPa压力下排至冷凝器,假定透平机是绝热可逆操作的,冷凝器出口为饱和液体,循环水泵将水打回锅炉也是绝热可逆,求:(1)透平所做的功;水泵所做的功;(3)每千克蒸汽从锅炉中获得的热量。

已知2000kPa,400℃过热蒸汽的热力学性质为:H=3247.6J·g-1,S=7.1271J·g-1·K-1。15kPa压力、t=53.9℃下的泛气热力学性质为:

比容/(cm3·g-1)

H/(J·kg-1)

S/(J·kg-1·K-1)

饱和水饱和蒸汽饱和水饱和蒸汽饱和水饱和蒸汽
1.015110117.2225.572598.90.75368.0102
六、判断分析题

(略)……

答案

一、单选题

1. D

2. B

3. B

4. A

5. A

6. D

7. C

8. B

9. B

10. D

11. C

12. B

13. B

14. A

15. A

16. D

17. A

18. C

19. B

20. C

21. C

22. B

23. D

24. D

25. A

26. A

27. B

28. C

29. C

30. D

31. B

32. A

33. A

34. B

35. A

36. D

37. A

38. C

39. D

二、计算题

40. 解:因M=x1M1+x2M2+Ax1x2,

所以存在nM=nx1M1+nx2M2+nAx1x2(2分)

即:

nM=n1M1+n2M2+A(n1n2/n)(1分)

根据偏摩尔性质的定义,则:

(1分)

同样(1分)

41. 解:因V=90x1+50x2+(6x1+9x2)x1x2,则存在:

nV=90n1+50n2+(6n1+9n2)n1n2/n          (1分)

根据偏摩尔性质定义,有:

  (2分)

      (2分)

42. 解:a.以每吨氨为计算基准,则生产每吨氨需转化气的物质的量为

n=5160/22.4=230.4(kmol)tNH3-1)(1分)

(kJ·t-1)

     =-1.538(Kw·h·t-1·K-1)(1分)

Wid=-∆H+T0∆S=-(-1428.2)+303×(-1.538)=962.2(Kw·h·t-1·K-1)(1分)

b.热机效率

  (2分)

热力学效率

  (2分)

43. 解:因为 x1+x2 = 1,因此     (2分)

               (1分)

(J·mol-1)    (1分)

(J·mol-1)          (1分)

44. 解:解:由题意,存在nlnf=nA+nBx2-nCx2,即nlnf=nA+Bn2-nCn22/n,则根据偏摩尔性质定义有:         (1分)

       (1分)

取Lewis-Randall规则为标准逸度,则(1分)

而       (1分)

所以GE/RT=x1lnγ1+x2lnγ2=Cx1x2                                            (1分)

45. 解:混合物的摩尔体积与偏摩尔体积间关系:

(1分)

需防冻液物质的量: 

需要甲醇物质的量: 

需要水物质的量:  

需要甲醇的体积:       (2分)

需要水的体积:      (2分)

46. 解:对于二元体系

          (2分)

         (2分)

=         (1分)

三、填空题2

47.; 

48. 重叠;分开

49., 

50. ;

51. H—H* = bp;S—S* =-Rlnp/p0

52. H(T,p2)-H(T,p1)=[H(T,p2)- H*(T)]-[ H(T,p1)- H*(T)];

H-H*=RTV/(V-b)-(2a/V)-RT

53. 普遍化维里方程;普遍化压缩因子法

54.; 

55. 最低温度共沸点;最高温度共沸点

56. 等压冷却过程、绝热压缩过程

57. 潜热要大;对环境应该无公害

58. 热交换;非可逆过程

59. 有关;无关

60. 过程的不可逆而引起的熵增加造成的;过程的热损失所造成的

61. Lewis-Randall规则;Henry定律

62. 低品位的能量;利用的较高温度

63. 绝热可逆膨胀;等熵膨胀

. 自等熵膨胀,等熵压缩。

65. -RΣxilnxi; RTΣxilnxi

66. 按质用能,按需用能

四、计算题1

67. 解:(1)T0=298K时:

      (3分)

(2)T0=298K时:

      (2分)

68. 解:锅炉中的水处于稳态流动过程,可由稳态流动体系能量衡算方程:

      (3分)

体系与环境间没有功的交换:,并忽略动能和位能的变化,

所以:               (1分)

设需要煤mkg,则有:   (1分)

解得:             (2分)

69. 以1kg为计算基准。由稳定流动过程的能量方程,不计动能和位能后从冷却器中移去热:

由∆H=Q-Ws                                                        (1分)

得Q=∆H+Ws=(H2—H1)+Ws = 866.76—953.74—1021.6=1088.6kJ  (2分)

损失功计算   

WL=T0(∆St)=T0(∆S环境+∆S系统)

 T0[(S2-S1)+(-Q/T0)]

=300×[(4.7198-7.075)+1088.6/300]

=383.09 kJ              (2分)

理想功计算

 Wid=T∆S+∆H=300×(4.7198—7.0715)—(886.76—953.74)=-638.53 kJ (2分)

70. 解:逆向Carnot循环的制冷系数:  

     (2分)

单位制冷剂耗功量:设制冷剂循环量为m kg·s-1,单位制冷剂提供的冷量为q0

           (1分)

           (2分)

     (2分)

代入已知得: 

解得:            (1分)

71. 解:朗肯循环在T-S图上表示如下: 

()朗肯循环T—S图

(1分)

1点(过热蒸汽)性质(1分):  

,,

 

2点(湿蒸汽)性质(2分):

, 

  

   

1-2过程在膨胀机内完成,忽略过程的不可逆性,则该过程为等熵过程,

(1)设2点干度为x,由汽液混合物的性质计算可知: 

2点汽液混合物熵值:

汽轮机向外作功: 

(2)水泵消耗的功率:

 (2分)

(3)循环所做净功

    (1分)

(4)循环热效率

    (1分)

五、计算题2

72. 解:已知232℃时饱和水和饱和蒸汽的物性参数:

232℃

V/ m3·㎏-1

H/(kJ·㎏-1)

S/(kJ·㎏-1·K-1)

饱和水(l)

0.001213999.392.6283
饱和蒸汽(g)

0.065992803.26.19
(1)设1㎏湿蒸汽中蒸汽的含量为x㎏,则在232℃的比容应为气体和液体两者之和,即:

0.04166=0.069x+(1-x)(0.001213)   

得,x=0.5968

即混合物中含有蒸汽59.68%,液体40.32%。        (3分)

(2)混合相中的焓(两相体系热力学性质)

H=xHg +(1-x)Hl=(0.5968)×2803.2+(1-0.5968)×999.39=2075.9(kJ·㎏-1)(1分)

(3)混合物中的熵

 g +(1-x)Hl=0.5968×6.19 +(1-0.5968)× 2.6283=4.7592(kJ·㎏-1·K-1)(1分)

73. 解:若判断装置设计是合理的,则总的结果必须遵守热力学第一定律和第二定律。(1分)

蒸汽通过装置后在0.1013KPa、273K时冷凝,因冷凝温度已达环境中可能的最低温度(冷却水的温度),所以蒸汽得到了最大限度的利用。但这是蒸汽也不可能将全部热量都输向高温热源,总有部分热量Q低传递给冷却水,则热量就可由低向高传输而不发生任何变化了。

由题知,蒸汽通过装置能连续地向高温传热Q1,饱和蒸汽经过装置这一系统,应用稳流过程热力学第一定律关系式:∆H=Q-Ws。由于没有轴功,即Ws=0,所以蒸汽经过该装置所放出的总热量为Q=ΔH=H2-H1=Q高+Q低=0-2680=-2680kJ,所以

Q2=Q-Q1=-2680+1680=-820kJ                                    (1分)

每1kg蒸汽通过该装置所发生的熵变:ΔS1=0-7.37= -7.37kJ·k-1                (1分)

高温热源处的熵变:ΔS2=1680/450=4.13kJ·k-1                                (1分)

冷却水的熵变(冷却水用量不限,古假设温度为273K,保持不变))为:ΔS3=820/273=3. 0kJ·k-1

总的熵变为ΔS=ΔS1+ΔS2+ΔS3 =-7.37+4.13+3.0=-0.24kJ·k-1                    (2分)

根据熵增原理,总熵变应ΔS≧0。但现在总熵变为负值,所以从理论上分析来看,该装置的设计是不合理的。             (1分)

74. 解:由题烟道气的物理量有:

m1=45000 kg·h-1,Cp1==1.090 kJ·kg-1·K-1,T1=315+298.15=613.15K,T1’=200+298.15=498.15K,

空气的物理量: m2=42000 kg·h-1,Cp2==1.005 kJ·kg-1·K-1,T2=38+298.15=336.15.15K,T2’=?K,

根据热力学第一定律 ∆H=Q-WS=0(因为Q=0;WS=0)     (1分)

由于预热器完全保温,既烟道气和空气进行热交换时,烟道气放出的热完全用来提高空气的温度,因此:m1(T1’-T1)+ m2(T2’-T2)=0,代入数据得T2'=468.75K (1分)

预热器为一封闭系统,因此(2分)

WL=T0∆S=(298.15+25)×4410.3=1314260(KJ)     (1分)

Wid=    (1分)

热力学效率:          (1分)

75. 解:Rankine循环蒸汽动力装置的T-S图如下:

由水蒸气表和已知条件有相应各点的热力学数据:

点1 H1=3247.6 J·g-1,S1=7.127 J·g-1·K-1

点2 对应的汽相性质为:HV=2599.1 J·g-1,SV=8.0085 J·g-1·K-1(1分)

点3液相性质:HL=225.94 J·g-1,SL=0.7549 J·g-1·K-1,VL=0.001014m3·㎏-1(1分)

1→2为等熵膨胀过程,点2的湿蒸汽湿度为x,则SV·x+SL·(1-x)=S1,即

8.005x+0.7549(1-x)=7.1271,解得:x=0.8785(1分)

点4等熵压缩,H4=H3+VL·Δp=225.94+0.001014×(2000-15)=227.95 J·g-1(1分)

则水泵所消耗功:

WS,pump=m(H4-H3)=25200/3600×(20000-15)×0.001014=14.09k J(1分)

点2的H2=HV·x+HL·(1-x)=2599.1×0.8785+225.94×(1-0.8785)=2310.8 J·g-1(1分)

透平对外所做的功为Ws=m(H1-H2)=25200/3600×(3247.6-2310.8)=6557.6 kJ(1分)

每1kg蒸汽从锅炉中获得的热量为Q=H2-H4=3247.6-227.95=3019.65 kJ·kg-1(1分)

六、判断分析题

(略)……

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化工热力学_习题集(含答案)

《化工热力学》课程习题集一、单选题1.在指定温度下,当压力大于该温度下的饱和蒸汽压时,则物质的状态为()。A.饱和蒸汽B.超临界流体C.过热蒸汽D.压缩液体2.T温度下的过热蒸汽的压力p()。A.>pS(T)B.UC.H=UD.不确定9.等于()。A.B.C.D.-10.对于化工热力学的核心问题,以下表达最正确的是()。A.热力学性质的计算、物性参数的测量B.能量的合理利用、过程方向性和限度C.用能过程的经济性D.相平衡或过程的方向与限度11.关于Henry定律,正确的是()。A.适合于理想溶
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