化工热力学第五章复习

58第五章复习一、选择题1.蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定制冷剂冷却和冷凝放出的热量（C）A大于B等于C小于2.卡诺制冷循环的制冷系数与有关。(B)A制冷剂的性质B制冷剂的工作温度C制冷剂的循环速率D压缩机的功率二、名词解释：1热效率：锅炉供给的热量中转化为净功的分率，1234114()SPHHHHWWQHH2.等熵效率：对膨胀作功过程，不可逆绝热过程的作功量与可逆绝热过程的作功量之比，即’1212SSWHHWHH不可。3.能量利用系数：LHqq循环中所做的功量与利用的热量循环中输入的总热量。4.制冷系数：制冷装置提供的单位制冷量与压缩单位质量制冷剂所消耗的功量之比，01421SqHHWHH三、简答题1.从制冷原理和生产应用方面说明制冷剂的选择原则。（1）潜热要大。因为潜热大，冷冻剂的循环量可以减小。氨在这方面具有显著的优点，它的潜热比氟里昂约大10倍，常用于大型制冷设备。（2）操作压力要合适。即冷凝压力（高压）不要过高，蒸发压力（低压）不要过低。因为冷凝压力高将增加压缩机和冷凝器的设备费用，功率消耗也会增加；而蒸发压力低于大气压力，容易造成空气漏入真空操作的蒸发系统，不利于操作稳定。在这方面氨和氟里昂也是比较理想的。（3）冷冻剂应该具有化学稳定性。冷冻剂对于设备不应该有显著的腐蚀作用。氨对铜有强烈的腐蚀作用，对碳钢则腐蚀不强；氟里昂则无腐蚀。（4）冷冻剂不应有易燃和易爆性。（5）冷冻剂对环境应该无公害。氟里昂F11、F12对大气臭氧的破坏已被公认，将逐渐被禁用，无公害的氟里昂替代品已大量应用。综合以上各点，氨作为冷冻剂常用于大型冷库和工业装置。而无公害氟里昂常用于小型冷冻机和家用电器2.某蒸汽压缩制冷过程,制冷剂在２5０K吸收热量QL,在３００K放出热量-QH,压缩和膨胀过程是绝热的，向制冷机输入的功为Ws，判断下列问题的性质。A可逆的B不可逆的C不可能的5945’1TS2356(1).QL=2000kJWs=400kJ（A）2505300250可逆20005400LsQW可逆该制冷过程是可逆的(2).QL=1000kJQH=－1500kJ(B)2505300250可逆1000215001000LLsHLQQWQQ可逆该制冷过程是不可逆的(3).Ws=100kJQH=－700kJ(C)2505300250可逆7001006100HsLssQWQWW可逆该制冷过程是不可能的3．实际蒸汽压缩制冷装置中的膨胀过程，为何采用节流阀而不用膨胀机？如果用膨胀机，请在T—S图上标出哪些面积代表膨胀机回收的功？解：制冷装置的膨胀过程，采用节流元件（如阀、孔板等）主要考虑到节流设备简单，装置紧凑。对于中小型设备而言，这个膨胀功是不值得回收的，功量不大，但是设备投资要增加许多。因此，大多不采用膨胀机。在下面的T—S图上，节流元件膨胀过程如3→4，是等焓过程，而膨胀机膨胀过程如3→4，是等熵过程。膨胀机回收的功量如阴影部分积分四、计算题1.某蒸汽动力循环操作条件如下：冷凝器出来的饱和水，由泵从0.035Mpa加压至1.5Mpa进入锅炉，蒸汽离开锅炉时被过热器加热至280℃。求：(1)上述循环的最高效率。(2)在锅炉和冷凝器的压力的饱和温度之间运行的卡诺循环的效率，以及离开锅炉的过热蒸汽温度和冷凝器饱和温度之间运行的卡诺循环的效率。(3)若透平机是不可逆绝热操作，其焓是可逆过程的80%。求此时的循环效率。60解：(1)各状态点的热力学性质，可由附录水蒸汽表查得16303.46HKJkg123611612()1.024510(1.50.035)101.5PPHHVdPVPPkJkg115.146.303kgkJH（由于液体压力增加其焓增加很少，可以近似16HH）142992.7HKJkg46.8381S11KkgkJ该循环透平机进行绝热可逆操作，增压泵也进行绝热可逆操作时效率最高。546.8381SS，由0.035Mpa，查得气相，117153.7KkgkJSg（查饱和蒸汽性质表）液相，119852.0KkgkJSl（查饱和水性质表内插）气相含量为x5(1)7.7153(1)0.98526.8381glSxSxSxx87.0x15(1)0.872631.4(10.87)303.462328.77glHxHxHkJkg45412992.72328.770.2472992.7303.96HHHH（2）冷凝器压力0.035Mpa，饱和温度为72.69℃；锅炉压力1.5Mpa，饱和温度为198.32℃。卡诺循环运行在此两温度之间，卡诺循环效率267.027332.19869.7232.198高低高卡TTT若卡诺循环运行在实际的二个温度之间，其效率为375.027328069.72280高低高卡TTT(3)不可逆过程的焓差为0.80(H4-H5)，而吸收的热仍为41HH，因此效率45410.80()0.800.2470.198HHHH2．某蒸汽压缩制冷循环，制冷量Q0为3×104kJ·h-1，蒸发室温度为-15℃，冷凝器用水冷却，进口为8℃。若供给冷凝器的冷却水量无限大时，计算制冷循环消耗的最小功为多少？如果冷凝器用室温（25℃）空气冷却时，其消耗的最小功又是多少？解：首先需要明确的是：在所有的制冷循环中，逆卡诺循环的制冷效率最高，即功耗最小。循环效率有如下的关联式：610121()()()()cQTTTWs制冷量蒸发温度冷凝温度净功按照传热原理，如果进出冷却器的冷却水量无限大，则不仅冷却水进出口温度接近相同，而且被冷介质的温度也相同。因此当冷却水量无限大时，冷凝温度T2=(8+273)K，所以最少净功41(8273)(15273)3102674.415273WsKJh当冷凝器用空气冷却时，冷凝温度近似等于室温25℃最小净功41(25273)(15273)3104651.215273sWkJh由计算结果可见，冷却温度越低，消耗功越小。但是空气冷却所用设备简单，如家用空调器，冰箱采用散热片空气冷却，不过它们的能耗要比水冷却高许多。