化工热力学习题课6.7章解答

一、填空

1.稳流系统的热力学第一定律的表达式为 

2. 流体经节流膨胀过程时，焓变= 0， ＜ 0， ＞ 0；流体经做外功的绝热可逆膨胀过程时，焓变＜ 0， ＜ 0， = 0。

3.稳流体系熵平衡方程式为                .。

4. 流体流经压缩机或膨胀机时，忽略动、位能变化的热力学第一定律可简化为      ；流体流经换热器设备时，忽略动、位能变化的热力学第一定律可简化为。

5. 在所有的热机中，  卡诺   热机的效率最大。

6. 等熵效率是指: 膨胀作功过程, 不可逆绝热 过程的作功量与 可逆绝热 过程的作功量之比.

7. 可以采用   回热      循环和    再热     循环对Rankine循环进行改进.

8. Joule-Thomson效应系数, 说明节流后温度   降低     . 

9. 相同条件下, 做外功的绝热膨胀比节流膨胀的降温程度  大      .。 (大、小或相等)

10.吸收式制冷是消耗 热能   的制冷循环。

11. 在0.0080MPa时，干度为0.7的水蒸气的熵值是   5.9385 KJ/Kg．K       。（已知饱和水的熵值是0.5925KJ/Kg．K，饱和蒸汽的熵值是8.2296 KJ/Kg．K）

二、判断

1. 理想功就是可逆功。（×）

2. 功可以全部转化为热，热不能自发的全部转化为功。（ √ ）

3. 理想气体的Joule-Thomson效应系数.（ × ）

4. 等熵膨胀效应系数总是大于零. （ √ ）

5. 气体进行等熵膨胀时,对外作功, 膨胀后气体的温度总是下降, 产生冷效应. （√）

6. 蒸汽动力循环的热效率越高，做功越大。（ √ ）

7.制冷循环来的制冷效能系数越大，耗功越少。（ √ ）

8.熵产生永远不会小于零。（ √ ）

三、

1.在T-S图上用带箭头的线表示物质从T1,P1经过(1)绝热可逆膨胀 (2)绝热不可逆膨胀过程到P2的过程。

1-2过程: 绝热可逆膨胀

1-2’过程: 绝热不可逆膨胀

T

2. 在T-S图上用带箭头的线表示实际Rankine循环的各过程，并写出每一过程的热力学第一定律简化式。

4→1: 锅炉中恒压吸热: 

1→2‘: 汽轮机中等熵膨胀: 

2‘→3：冷凝器中等压等温冷凝放热: 

3→4：在水泵中等熵压缩：

四、计算

1(6-27). 2MPa、700℃的水蒸气供给一个透平机，排出的水蒸气的压力为0.6MPa。

  （a）在透平机中进行绝热可逆膨胀，求过程理想功和损失功。

  （b）如果等熵效率为0.88，求过程的理想功、损失功和热力学效率。      

热力学参数如下：                  

（1）理想功 

过程可逆，所以损失功WL=0

（2）绝热可逆膨胀为等熵过程 

1

绝热可逆膨胀过程做功： 

等熵效率为0.88时，实际做功

2

对于该绝热过程

2‘

由表中数据查得不可逆绝热过程的出口熵值

设环境温度为298K，

损失功

热力学效率 

2(6-29).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℃。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：

已知: 

求： 压缩.汽化过程 

解：压缩过程:

   、

或

3.某一Rankine循环,锅炉压力为4.0MPa,冷凝器压力为0.005MPa, 冷凝温度为32.56℃,进入汽轮机的蒸汽是饱和蒸汽, 求(1) 汽轮机出口的乏气的干度;(2) 汽轮机的作功量;(3) 乏气冷凝时放出的热量.

热力学数据参考值:

(1)求乏气的焓值

S3=S4=x﹒Sg+(1-x)﹒S1   

即 6.0701 =8.4025﹒x+(1-x) 0.4718

解出x=0.706    

因为H4=x﹒Hg+(1-x)﹒H1

所以 H4=0.706×2560.9+(1-0.706) ×136.5=1848.13KJ/Kg

(1)做功量: 

(2)放热量: