化工熱力學習題總結

1、1661專用化工熱力學習題一填空1.維里方程具有堅實的理論基礎，其系數(shù)有著確切的物理意義，如第二維里系數(shù)代表了 碰撞或相互作用導致的與理想行為的偏差。2.經皮策修正后的對比態(tài)原理認為，在相同的對比狀態(tài)下， 表現(xiàn)出相同的性質。 3.根據(jù)熱力學基本定律，對單位質量定組成的均勻流體體系，在非流動條件下，其熱力學性質之間存在以下關系，dH= 。4.熵產生是 所引起的熵變。5.非流動過程的理想功應當按照 計算。6.因溫差傳熱過程引起的火用損失為dEl= 。因此，在低溫工程中，為了減少火用損失，要注意采用 的傳熱溫差。7.當焦耳-湯姆孫效應系數(shù)大于零時，節(jié)流膨脹后溫度將 。二名詞解釋1. 剩余性質：2.

2、理想功：3. 火用分析法：4. 穩(wěn)態(tài)流動過程：三簡答1. 深度制冷操作中，節(jié)流膨脹和絕熱可逆膨脹有什么異同點？2. 利用T-S圖，敘述蒸汽壓縮制冷循環(huán)過程，并寫出制冷系數(shù)表達式。3.試寫出火用平衡方程與能量平衡方程，并分析二者的異同點。（利用封閉體系能量平衡方程，分析熵產生與能耗的關系）4. 影響朗肯循環(huán)熱效率的主要因素是什么？為什么回熱能提高循環(huán)的熱效率？5. 什么是理想功？什么是火用？二者關系如何？6.何為損失功？何為有效能損失？二者關系如何？四證明以T，Vm 為自變量時，焓變?yōu)槲逵嬎?. 某冷庫需要一臺制冷能力為2×105KJ/h，功率為18KW的制冷機，試問：制冷機的冷凍系數(shù)

3、是多少？冷卻冷凝器的熱負荷是多少？若冷凝器的操作溫度為293K，熱負荷不變，(冷凍蒸發(fā)器)所能保持的最低溫度是多少？ 2. 某工廠有兩種余熱可利用，一種是高溫排煙余熱，Q1=41.86×106KJ/h，溫度為800；另一種是低溫排水余熱，Q2=125.56×106KJ/h，溫度為80.設環(huán)境溫度為25.試求兩種余熱的火用各為多少。3.一容器內的水及水蒸氣在1MPa下處于平衡狀態(tài)，質量為1Kg。假如容器內的液體水和水蒸氣各占一半的體積，試問，該氣液混合物的總焓是多少？若將此氣液混合物節(jié)流到0.1MPa，節(jié)流后水及水蒸氣各為多少千克。已知不同壓力下飽和水及水蒸氣的相關數(shù)據(jù)見下表

4、。1MPa0.1MPa比容cm3/g焓KJ/Kg焓KJ/Kg飽和水1.1274762.81417.46飽和水蒸氣194.42778.12675.54.試計算在813K、4.052MPa下1Kmol氮氣在穩(wěn)定流動過程中變至373K、1.013MPa時可能做的理想功。已知環(huán)境大氣的T0=293K、p0=0.1013MPa。N2的等壓熱容（Cp）N2=27.89+4.271*10-3T kJkmol-1K-1。5.求下列過程的火用損失，設環(huán)境溫度T0=298K。1KCal的熱量由200恒溫熱源傳給100恒溫熱源。1KCal的軸功經摩擦轉變成2001KCal的熱量。6.有一貯缸，盛有處于平衡狀態(tài)的液氨

5、和氣氨共1Kg，若氣氨和液氨的體積各占貯缸體積的1/2，缸內壓力為10atm , 該壓力下有關參數(shù)如下表：參數(shù) 狀態(tài)10atm3atm比容m3/kg焓kcal/kg焓kcal/kg飽和氣氨126.9×10-3407.0399.0飽和液氨16.6×10-3128.094.0求（1）缸內物質的總焓值； （2）若將處于該平衡態(tài)的氨節(jié)流至3.0 atm，節(jié)流后氣氨和液氨各為多少？7.1mol理想氣體400K下，在汽缸內進行恒溫不可逆壓縮，由0.1013MPa壓縮到1.013MPa，壓縮過程中，由氣體移出的熱量流到一個300K的蓄熱器中。壓縮實際需要的功較同樣情況下的可逆功大20%，

6、試計算氣體的熵變、蓄熱器的熵變以及總熵變。8.例3-1 將 S 表示成p、V、T、CV 的函數(shù)。例3-2 將 S 表示成 p、V、T、Cp 的函數(shù)。化工熱力學參考答案一 填空題1.當微分節(jié)流效應系數(shù)大于零時，節(jié)流膨脹后溫度將 下降 。2.經皮策修正后的對比態(tài)原理認為，在相同的對比狀態(tài)下， 一切偏心因子 相同的物質均表現(xiàn)出相同的性質。3.從純流體的p-V圖上可以看出，臨界等溫線在臨界點上的斜率和曲率在數(shù)學上表示為 和 。4.根據(jù)熱力學基本定律，對單位質量定組成的均勻流體體系，在非流動條件下，其熱力學性質之間存在以下關系，dH= TdS+Vdp 。5.因溫差傳熱過程引起的有效能損失為dEl= 。

7、因此，在低溫工程中，為了減少有效能損失，要特別注意采用 較小 的傳熱溫差。6.熵產生是 由于過程的不可逆性 所引起的熵變。7.維里方程具有堅實的理論基礎，其系數(shù)有著確切的物理意義。如第（二）三維里系數(shù)代表了 （兩）三分子之間 碰撞或相互作用導致的與理想行為的偏差。二名詞解釋（略）三間答1.深度制冷操作中，節(jié)流膨脹和絕熱可逆膨脹有什么異同點？1）在相同的條件下，絕熱做功膨脹比節(jié)流膨脹產生的溫度降大，且制冷量也大；2）絕熱做功膨脹適用于任何氣體，而節(jié)流膨脹是有條件的，對少數(shù)臨界溫度極低的氣體（如 H2 、He 和 CH4），必須預冷到一定的低溫進行節(jié)流，才能獲得了冷效應；3）膨脹機設備投資大，運行

8、中不能產生液體，而節(jié)流膨脹所需的設備僅是一個節(jié)流閥，其結構簡單，操作方便，可用于汽、液兩相區(qū)的工作，甚至可直接用于液體的節(jié)流。因此絕熱做功膨脹主要用于大、中型設備，特別是用于深冷循環(huán)中，此時能耗很大，用等熵膨脹節(jié)能效果突出；4）節(jié)流膨脹則在任何制冷循環(huán)中都要使用，即使在采用了膨脹機的深冷循環(huán)中，由于膨脹機不適用于溫度過低和有液體的場合，還是要和節(jié)流閥結合并用。2.略3.試寫出火用平衡方程與能量平衡方程，并分析二者的異同點。普通能量衡算的依據(jù)是熱力學第一定律，而有效能衡算的依據(jù)是第一、第二定律，因此有效能衡算的結果能更全面、更深刻地反映出過程進行時能量的變化情況；能量是守恒的，但在一切實際過程中

9、有效能并不守恒，由于過程的不可逆性，使部分有效能轉化為無效能而損失掉了；普通能量衡算是不同品位能量總量的數(shù)量衡算，它只能反映出系統(tǒng)中能量的數(shù)量利用情況，而有效能衡算是相同品位能量的數(shù)量衡算，它能夠反映出系統(tǒng)中能量的質量利用情況。4.影響朗肯循環(huán)熱效率的主要因素是什么？為什么回熱能提高循環(huán)的熱效率？循環(huán)的平均吸熱溫度不高是影響其效率的主要因素。Rankine循環(huán)熱效率不高的原因是供給鍋爐的水溫低，這不僅降低了蒸汽等壓加熱過程的平均吸熱溫度，而且也增加了鍋爐內高溫煙氣和供水之間溫差傳熱所引起的不可逆損失，采用回熱措施可以有效解決這問題。所謂回熱是利用汽輪機中部分蒸汽來加熱鍋爐供水，使壓縮水的低溫預熱階段在鍋爐外的回熱器中進行，從而提高循環(huán)的平均吸熱溫度。四證明（略）五計算1.解：假設制冷劑的循環(huán)量為m，1.制冷機的冷凍系數(shù)為： 由圖可見，冷卻冷凝器的熱負荷即為：由于在相同的溫度區(qū)間工作時，制冷系數(shù)以逆向Carnot循環(huán)為最大，亦即，制冷系數(shù)不變時，冷凍所能保持的最低溫度以逆向Carnot循環(huán)工作時 解得，TL=225K2解：有 所以，高溫排煙余熱中的有效能為： 低溫排水余熱中的有效能為 3.與下面的7題類似做