化工热力学习题解答五～七章10级概要

1例题上一内容下一内容回主目录习题解答第五章1.今有94℃的热水连续地从一储桶以0.2273M3/min的速度泵送，泵用电机的功率为1.492kw，热水在途中流经一热交换器，以10080kcal/min的速度放出热量，并输送到比第一储桶高15米的第二储桶中去，试求输往第二储桶的水温。已知：94℃热水的密度为962.8kg/m3习题解答解：212SHgZuQW以1kg水为计算基准，注意单位一致3109.81150.147/gZkJkg（5-13）2/mmJkgs2例题上一内容下一内容回主目录习题解答1.492600.409/0.2273962.8SWkJkg100804.186192.81/0.2273962.8QkJkg21SHHHQWgZ2102u2192.810.4090.147201.05/3934.03.68/HkJkgkcalkg也可以一分钟为计算基准t2=48℃3例题上一内容下一内容回主目录习题解答也可以一分钟为计算基准100804.18642194.88/minQkJ1.4926089.52/minSWkJ39.8115100.2273962.832.2/mingZkJEND4例题上一内容下一内容回主目录习题解答2.设有10kg水被下述热流体加热，从288K加热到333K，计算热流体的熵变，被加热的水的熵变以及总熵变。（1）3.4×105Pa的饱和蒸汽；（2）3.4×105Pa，450K的过热蒸汽；(3)与10kg,333K的热水完全逆流换热；(4)与最小量的370K热水完全顺流换热。假如（1）、（2）两种情况下蒸汽冷凝但不过冷。解：（1）热流体是3.4×105Pa的饱和蒸汽水的平均恒压热容1/4.186/pCkcalkgKkJkgK5例题上一内容下一内容回主目录习题解答3.4×105Pa的饱和蒸汽的冷凝温度为137.84℃（411K）水吸收的热104.1863332881883.7pmCTkJ221ln333104.186ln6.077/288HOpTSmCTkJK1883.74.583/411QSkJKT汽＝2HOSSS总汽＝＝6.077-4.583＝1.494kJ/K6例题上一内容下一内容回主目录习题解答查水蒸汽表，3.4×105Pa时，饱和蒸汽4.585/SkJK汽＝0.8766.9508-1.71642HOSSS总汽＝＝6.077-4.585＝1.492kJ/K2730.98/gHkJkg579.76/lHkJkg1883.70.8762730.98579.76mkg汽＝＝6.9508/gSkJkgK1.7164/lSkJkgK另一种解法7例题上一内容下一内容回主目录习题解答根据能量衡算，确定蒸汽用量（2）热流体是3.4×105Pa，450K的过热蒸汽3.4×105Pa450K的过热蒸汽3.4×105Pa饱和液体112817.66/7.2058/HkJkgSkJkgK22579.76/1.7164/HkJkgSkJkgK21mHH汽＝-1883.71883.70.842579.762817.66mkg汽＝＝3.4×105Pa饱和蒸汽8例题上一内容下一内容回主目录习题解答210.8420.8421.71647.20584.622/SSSkJK汽＝2HOSSS总汽＝＝6.077-4.622＝1.455kJ/KS汽-1883.7＝4509例题上一内容下一内容回主目录习题解答由于冷、热水量相等，平均恒压热容也相等，所以热水终温为288K，是可逆传热过程。(3)与10kg,333K的热水完全逆流换热SS热水冷水S总＝0333K288K333K288K热水冷水换热器10例题上一内容下一内容回主目录习题解答根据能量衡算，所需热水量为(4)与最小量的370K热水完全顺流换热333K370K333K288K热水冷水4.1863703331883.7m水＝1883.712.1624.186370333mkg水＝＝换热器11例题上一内容下一内容回主目录习题解答6.0775.3640.713/SSkJk总冷水热水＝S＝＝33312.1624.186ln5.364/370SkJK热水END12例题上一内容下一内容回主目录习题解答3.1摩尔理想气体在400K由105Pa经等温不可逆压缩至10×105Pa，压缩过程的热被移至300K的储热器。实际压缩功比可逆压缩功多20%，计算气体的熵变，储热器的熵变及总熵变，计算该过程损失功。解：2121ln1018.314400ln76571pRpRPWVdpnRTPJQ因为是理想气体，等温过程0U0H按稳流过程考虑13例题上一内容下一内容回主目录习题解答120%76571.29188SRWWJQ121ln18.314ln19.14/10PSnRJKP气765719.14/400RQSJKT气－或9188400QST气918830.63/300QSJKT储储＝＝14例题上一内容下一内容回主目录习题解答03011.4944703LWTSJ总另一种算法918857423446Lacid19.1430.6311.49/SSSJK总气储0030019.145742idWHTSJEND注意：76575742RidWkJWJ918876571531LWJ可逆等温压缩过热15例题上一内容下一内容回主目录习题解答4.今有773K，100×105Pa的过热蒸汽进入高压汽轮机绝热膨胀做功，设冷凝器的压力为0.04×105Pa，试求：(1)可逆绝热膨胀（乏汽为湿蒸汽）(2)不可逆绝热膨胀（乏汽为饱和蒸汽）时体系与环境总用和总无的变化。解：状态1状态2（1）可逆绝热膨胀0S体＝2?H13373.3/HkJkg16.5952/SkJkgK520.0410PPa湿蒸汽0Q16例题上一内容下一内容回主目录习题解答12222218.47460.422616.5952glSSSxSxxx20.767x22212554.40.76710.767121.461986.53/glHHxHxkJkg0211986.533373.31386.77/xEHTSHHHkJkg体X汽＝E＝解得17例题上一内容下一内容回主目录习题解答1386.771386.770xxxEEEHH环总体可逆过程总用守恒。总无的变化，因为是可逆绝热过程000TSTS环体可逆过程总无也守恒。1386.77/RxEWHkJkg环－＝21RWHHH00SS环体，18例题上一内容下一内容回主目录习题解答（2）不可逆绝热膨胀状态1状态2‘13373.3/HkJkg16.5952/SkJkgK0Q52'0.0410PPa饱和蒸汽2'2554.4/HkJkg2'8.4746/SkJkgK02'102'12554.43298373.38.47466.59521378.96/xEHTSHHTSSkJkg体19例题上一内容下一内容回主目录习题解答818.9/xSEWkJkg环2'12554.43373.3818.9/SWHHHkJkg1378.96818.9560.06/xxEEkJkgx环总体＋E＝＋＝总无的变化，因为是绝热过程，002988.47466.5952560.06/TSTSkJkg环体不可逆过程总用减少。不可逆过程总无增加。0S环＝END20例题上一内容下一内容回主目录习题解答5、某化肥厂用废热锅炉回收二段转化气的热量，转化气进、出废热锅炉的温度为1000℃和380℃，废热锅炉进口水温55℃，产生40×105，440℃的过热蒸汽，若不计散热损失，问废热锅炉产汽量为多少公斤？求这一回收余热过程的损失功和热力学效率。已知转化气在1000℃和380℃间平均恒压热容为36kJ/kmol·k，转化气的流量为5160NM3/吨氨。现若令产生的过热蒸汽通过汽轮机作功，作功后的乏汽为1.0×105的饱和蒸汽，试求此过程的理想功，损失功和热力学效率。21例题上一内容下一内容回主目录习题解答解：以1吨氨为计算基准（1）产汽量的计算根据能量衡算51603610003803307.1230.2322.4G55℃的水1230.23/HkJkg10.7679/SkJkgK54010Pa440℃的过热蒸汽23307.1/HkJkg26.9041/SkJkgK1670Gkg1000℃转化气380℃Q22例题上一内容下一内容回主目录（2）传热过程的损失功和热力学效率习题解答0xEmHTS转转转0xEGHTS汽汽汽＝转化气的用变化蒸汽的用变化38036380100036516027329822.4273ln100063.49110idkJW3307.1230.232986.90410.71667790＝kJ6＝2.0851023例题上一内容下一内容回主目录另一种算法习题解答00LWTSTSS总汽转LxxxWEEE总汽转－27338029836ln6.90410.767927315160167022.000461.40610kJ63.4912.09510－61.40610kJ24例题上一内容下一内容回主目录习题解答59.73xxTxxEEEE6汽6转被加热2.08510＝＝＝％3.49110被冷却此传热过程热力学效率另一种算法661.4061011100%59.74%3.49110LTidWW＝－1SWQ25例题上一内容下一内容回主目录习题解答（3）对外作功过程的理想功和热力学效率5110Pa饱和蒸汽32675.5/HkJkg37.3594/SkJkgK以1公斤蒸汽为计算基准032032idWHTSHHTSS23307.1/HkJkg26.9041/SkJkgK440℃的过热蒸汽只要始、终态一定（T0、p0基本是常数），则过程的理想功就一定。理想功的大小与完成相同状态变化的实际过程作的功无关，也与实际过程是否作功无关。2675.53307.12987.35946.9041767.28/kJkg26例题上一内容下一内容回主目录习题解答另一种算法该作功过程的热力学效率322675.53307.1631.6/SWHHHkJkg631.6767.28135.68/Lacid000322987.35946.9041135.68/LWTSTSTSSkJkg总汽＝acTidW631.682.3%W767.28产功＝END27例题上一内容下一内容回主目录习题解答6.蒸汽常因管路保温不善，在输送过程中冷凝，试计算1kg，4.5×105Pa的饱和蒸汽冷凝成同压下的水时的散热损失和损失功，假定环境温度为25℃。并说明为何两者的数值不同？解：查水蒸