化工热力学课后习题解答分解课件.ppt

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1、习 题 解 答,第 二 章 1. 用R-K方程和普遍化三参数压缩因子法计算1公斤甲烷在273K及400105Pa下的体积。,习 题 解 答,解：,查教材295页 附录二 ，得甲烷,（1）根据R-K方程,(2-22),习 题 解 答第 二 章习 题 解 答解：查,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,将以上各值代入式（2-22），得,迭代求解,习 题 解 答将以上各值代入式（2-22），得迭代求解,习 题 解 答,令,代入方程右边，得,发散！,可以,代入迭代,或用普遍化三参数压缩因子法查图求得Z，代入求解。,迭代结果为,习 题 解 答令代入方程右边，得发散！可以代入迭代或用,习 题 解

2、 答,另一种算法,迭代求解,（2）普遍化三参数压缩因子法,根据 Tr、pr 查图2-7b、图2-8b，得,习 题 解 答另一种算法迭代求解（2）普遍化三参数压缩,习 题 解 答,END,根据Tr、pr判断不应该用普遍化第二维里系数法。,习 题 解 答END根据Tr、pr判断不应该用普遍化第,习 题 解 答,2. 用下列方法计算200及10105Pa下异丙醇气的压缩因子与体积。(1) 取至第三维里项内的维里方程，实验测定的维里系数B = -388cm3/mol, C = -26000cm6/mol2(2)用普遍化第二维里系数法已知：异丙醇 Tc=508.2K Pc =50105Pa =0.700

3、,解：,(1) 维里方程,习 题 解 答 2. 用下列方法计算200及101,习 题 解 答,试差求得,也许下面的解法更方便,习 题 解 答试差求得也许下面的解法更方便,习 题 解 答,(2) 用普遍化第二维里系数法,习 题 解 答(2) 用普遍化第二维里系数法,习 题 解 答,END,习 题 解 答END,习 题 解 答,3. 合成尿素所用二氧化碳压缩机入口气体流量为28200NM3/h，压缩后出口压力为15.5MPa（绝对压力），出口温度为393 K。若吸入气体以纯二氧化碳计，求出口操作状态下的体积流量。,解：,查附录二，得二氧化碳,习 题 解 答3. 合成尿素所用二氧化碳压缩机入口气,习

4、 题 解 答,（1）查图2-9，应使用普遍化压缩因子法计算,根据 Tr、pr 查图2-7b、图2-8b，得,该题不应该使用普遍化第二维里系数法计算。,习 题 解 答（1）查图2-9，应使用普遍化压缩因子法,习 题 解 答,或者,（2）也可以用R-K方程,习 题 解 答或者（2）也可以用R-K方程,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,迭代求解，得,END,习 题 解 答迭代求解，得END,习 题 解 答,4.用下述方法计算10 MPa,743 K时水蒸汽的比容（1）理想气体定律；（2）R-K方程；（3）一种普遍化方法；并将所得结果与水蒸汽表比较。,解： （1）理想气体定律,习 题 解

5、 答 4.用下述方法计算10 MP,习 题 解 答,（2）R-K方程 查表得水的临界参数为：,习 题 解 答（2）R-K方程 查表得水的临界参,习 题 解 答,迭代求解，得,习 题 解 答迭代求解，得,习 题 解 答,（3）用普遍化第二维里系数法,习 题 解 答（3）用普遍化第二维里系数法,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,查过热水蒸汽表：,内插，得470时：,480,440,习 题 解 答查过热水蒸汽表：内插，得470时：48,习 题 解 答,经比较可见，R-K方程和普遍化方法都较准确。,将所得结果与水蒸汽表比较如下：,END,习 题 解 答经比较可见，R-K方程和普遍化方法都

6、较准,习 题 解 答,5.一耐压容器中半充以在正常沸点状态的液氮，然后将容器密闭，加热至295 K。已知正常沸点（77.2K）的液氮摩尔体积为34.7cm3/mol，求加热后的容器中压力。,解：,压力是强度性质，与体系中物质的量无关。假设半充的液氮是1mol，以1mol液氮为计算基准，此时氮的体积为：,查表得氮的临界参数为：,习 题 解 答5.一耐压容器中半充以在正常沸点状态的液,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,END,另一种算法,习 题 解 答END 另一种算法,习 题 解 答,6.试用R-K方程计算含70.5% H2、28.5% N2、1.0% CH4（摩尔分数）的混合气体

7、在30MPa、100条件下的摩尔体积。,解：,查表并计算得混合物的参数如下：,习 题 解 答 6.试用R-K方程计算含70.5% H,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,两式联立，迭代求解,（A）,（B）,习 题 解 答两式联立，迭代求解（A）（B）,习 题 解 答,混合物的摩尔体积,END,习 题 解 答混合物的摩尔体积END,习 题 解 答,第 三 章 1.用普遍化三参数压缩因子法计算15 MPa,555 K时正丁烷的逸度系数和逸度，以及与同一温度，0.1MPa理想气体状态间的焓差、熵差。,习 题 解 答,解：,查教材295页 附录二 ，得正丁烷,习 题 解 答第 三 章习 题

8、 解 答解：查,习 题 解 答,根据 Tr、pr 查图3-13 , 图3-15 得,习 题 解 答根据 Tr、pr 查图3-13 , 图,习 题 解 答,15MPa555K理想气体,0.1MPa555K理想气体,15MPa555K真实气体,第一步：,习 题 解 答15MPa0.1MPa15MPa第一步：,习 题 解 答,第二步：根据 Tr、pr 查图3-3 , 图3-5、图3-7、 图3-9、 得,习 题 解 答第二步：根据 Tr、pr 查图3-3,习 题 解 答,END,该题的计算方法应前后一致。,习 题 解 答END该题的计算方法应前后一致。,习 题 解 答,2、通常计算元素气体的热力学性

9、质时，一种方法规定在298.15K及1*105Pa下这种元素气体的焓与熵为零，试用普遍化第二维里系数法求O2 在300*105Pa，500下的焓，熵和逸度。,设计的计算步骤如下：,298.15K，1*105Pa 的氧可视为理想气体，理想化的一步可省略。,解：,习 题 解 答2、通常计算元素气体的热力学性质时，一种,习 题 解 答,300*105Pa773.15K理想气体,1*105Pa298.15K理想气体H0*=0 S0 *=0,300*105Pa 773.15K真实气体,第一步：,习 题 解 答300*105Pa 1*105Pa300,习 题 解 答,第二步：计算真实化这一步的剩余性质,习

10、 题 解 答第二步：计算真实化这一步的剩余性质,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,END,习 题 解 答END,习 题 解 答,3、一容器内的液体水和蒸汽在1MPa压力下处于平衡状态，质量为1kg。假如容器内液体和蒸汽各占一半体积，试求容器内的液体水和蒸汽的总焓。,查按压力排列的饱和水蒸汽表，1MPa时，,根据题意液体和蒸汽各占一半体积，设干度为x,解：,习 题 解 答3、一容器内的液体水和蒸汽在1MPa压力,习 题 解 答,解得：,则,另一种算法，设容器的体积为 V,解得：,习 题 解 答解得： 则另一种算法，设容器的体积为 V,习 题 解 答,

11、END,则蒸汽的质量为,因此该湿蒸汽的干度为,习 题 解 答END则蒸汽的质量为因此该湿蒸汽的干度为,习 题 解 答,4、 有温度为423.15K，压力为0.15MPa的蒸汽8kg，经过活塞气缸设备等温可逆压缩到正好处于饱和气体状态的终态，试求过程的热效应Q和功W。,解：,该题应该尽量利用水蒸汽表，查表计算。0.15MPa 、423.15K时，是过热水蒸汽。查0.15MPa时过热水蒸汽表， 423.15K时，在120160之间内插,习 题 解 答 4、 有温度为423.15K，,习 题 解 答,查饱和水蒸汽表，423K(150)时：,则,根据封闭体系热力学第一定律,END,此题不能按理想气体计

12、算。,习 题 解 答查饱和水蒸汽表，423K(150)时：,习 题 解 答,5、 有人用A和B两股水蒸汽通过绝热混合获得0.5MPa的饱和蒸汽，其中A股是干度为98的湿蒸汽，压力为0.5MPa，流量为1kg/s；而B股是473.15K，0.5MPa的过热蒸汽，试求B股过热蒸汽的流量该为多少？,解：,A股：查按压力排列的饱和水蒸汽表， 0.5MPa（151.9）时，,B股： 473.15K，0.5MPa的过热蒸汽,习 题 解 答 5、 有人用A和B两股水蒸汽通,习 题 解 答,设B股过热蒸汽的流量为 x kg/s，以1秒为计算基准，列能量衡算式,忽略混合过程中的散热损失，绝热混合 Qp = 0，

13、所以,解得：,混合前后焓值不变,根据题意，为等压过程，,习 题 解 答 设B股过热蒸汽的流量为 x,习 题 解 答,该混合过程为不可逆绝热混合，所以,混合前后的熵值不相等。,只有可逆绝热过程，,END,因为是等压过程，该题也不应该用,进行计算。,习 题 解 答该混合过程为不可逆绝热混合，所以 混合前,习 题 解 答,第 四 章 1.用热力学观点分析下列两个关系式是否正确？,习 题 解 答,按照热力学观点，溶液的任一热力学性质应服从Gibbs-Duhem方程,式中a与b是T与P的函数，V1与V2是纯组分1与2的摩尔体积。,解：,习 题 解 答第 四 章习 题 解 答按照热,习 题 解 答,所以,

14、由于V1与V2 在一定的T,p下是常数，,所以,习 题 解 答所以 由于V1与V2 在一定的T,p下是,习 题 解 答,所以从热力学观点分析，这两个关系式是不正确的。,END,而在除此以外的其它情况下，,只有x1=0.5时,即,习 题 解 答所以从热力学观点分析，这两个关系式是不正,习 题 解 答,2、试计算323K和20KPa时等分子混合的甲烷（1）正己烷（2）体系的第二维里系数和两个组分的逸度系数。,解：,查附录二并由式（2-53）式（2-57）计算得出：,习 题 解 答 2、试计算323K和20KPa,习 题 解 答,将表中数据代入式（2-44a ）,（2-44b）和式（2-52 ）计算

15、得到下表:,习 题 解 答ijTrijB0B1BijB111.69,习 题 解 答,由式（4-34）和式（4-35），得,习 题 解 答由式（4-34）和式（4-35），得,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,END,由式（2-50 ）和式（2-51），得混合物的第二维里系数为,习 题 解 答END由式（2-50 ）和式（2-51）,习 题 解 答,3、在25，20105Pa 条件下，二元溶液中组分1的逸度 可表示为式中 的单位为105 Pa，x1为组分1的摩尔分数。试求（1）纯组分1 的逸度f1和逸度系数1；（2）组分1的亨利常数k1；（3）指定温度与压力，且已知 的表达式，如何

16、求得 的表达式。,解：,在25，20105Pa 条件下，,（1）在给定的温度、压力下，当x1=1时,习 题 解 答 3、在25，20105Pa,习 题 解 答,根据定义：,（2）据式（4-54）,得：,习 题 解 答根据定义： （2）据式（4-54）得：,习 题 解 答,（3）由Gibbs-Duhem方程知：,习 题 解 答（3）由Gibbs-Duhem方程知：,习 题 解 答,积分上式：,习 题 解 答积分上式：,习 题 解 答,也可以用下式计算：,END,习 题 解 答也可以用下式计算：END,习 题 解 答,4、在25，0.1013MPa下，n2 mol的NaCl（2）溶于1Kg H2O

17、（1）中所形成的溶液的总体积nV(cm3)与n2的关系为,试求n2 = 0.5 mol时，H2O和NaCl的偏摩尔体积,习 题 解 答 4、在25，0.1013MPa,习 题 解 答,解：,习 题 解 答解：,习 题 解 答,根据式（4-11 ）,当n2=0.5mol时,习 题 解 答 根据式（4-11 ）当n2=0,习 题 解 答,当n2=0.5mol时,习 题 解 答当n2=0.5mol时,习 题 解 答,另一种解法,因为,习 题 解 答 另一种解法因为,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,与直接求导的结果一致。,END,习 题 解 答与直接求导的结果一致。END,习 题 解

18、答,5、在473K、5MPa下两气体混合物的逸度系数可表示为：,解：,式中y1和y2为组分1和组分2 的摩尔分率，试求 的表达式，并求出当y1 =y2=0.5时， 各为多少？,已知,习 题 解 答 5、在473K、5MPa下两气,习 题 解 答,当y1=y2=0.5时,习 题 解 答当y1=y2=0.5时,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,已知,另一种解法,习 题 解 答已知 另一种解法,习 题 解 答,当y1=y2=0.5时,习 题 解 答当y1=y2=0.5时,习 题 解 答,END,习 题 解 答END,习 题 解 答,第 五 章 1. 今有94的热水连续地从一储桶以0.2

19、273 M3/min的速度泵送，泵用电机的功率为1.492 kw，热水在途中流经一热交换器，以10080 kcal/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962.8 kg/m3,习 题 解 答,解：,以1kg水为计算基准，注意单位一致,（5-13）,习 题 解 答第 五 章习 题 解,习 题 解 答,也可以一分钟为计算基准,t2=48 ,习 题 解 答也可以一分钟为计算基准t2=48 ,习 题 解 答,也可以一分钟为计算基准,END,习 题 解 答也可以一分钟为计算基准END,习 题 解 答,2. 设有10kg水被下述热流

20、体加热，从288 K加热到333 K，计算热流体的熵变，被加热的水的熵变以及总熵变。（1）3.4105Pa的饱和蒸汽； （2）3.4105Pa，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3.4105Pa的饱和蒸汽,水的平均恒压热容,习 题 解 答 2. 设有10kg水被下述热流体,习 题 解 答,3.4105Pa的饱和蒸汽的冷凝温度为137.84（411K）,水吸收的热,习 题 解 答 3.4105Pa的饱和蒸汽的冷凝温,习 题 解 答,查水蒸汽表， 3.

21、4105Pa时，饱和蒸汽,另一种解法,习 题 解 答查水蒸汽表， 3.4105Pa时，饱和,习 题 解 答,根据能量衡算，确定蒸汽用量,（2） 热流体是3.4105Pa，450K的过热蒸汽,3.4105Pa450K的过热蒸汽,3.4105Pa饱和液体,3.4105Pa饱和蒸汽,习 题 解 答根据能量衡算，确定蒸汽用量（2） 热流体,习 题 解 答,习 题 解 答,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,热水,冷水,换热器,习 题 解 答 由于冷、热水量相等，平均恒,习 题 解 答,根据能

22、量衡算， 所需热水量为,(4) 与最小量的370K热水完全顺流换热,热水,冷水,换热器,习 题 解 答 根据能量衡算， 所需热水量为,习 题 解 答,END,习 题 解 答END,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10105Pa，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：,因为是理想气体，等温过程,按稳流过程考虑,习 题 解 答 3. 1摩尔理想气体在400K,习 题 解 答,或,习 题 解 答或,习 题 解 答,另一种算法,END,注意：,可逆等温压缩过热,习 题

23、 解 答另一种算法END注意：可逆等温压缩过热,习 题 解 答,4. 今有773K，100105Pa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0.04105Pa ，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,湿蒸汽,习 题 解 答 4. 今有773K，100105Pa,习 题 解 答,解得,习 题 解 答解得,习 题 解 答,可逆过程总用守恒。,总无的变化，因为是可逆绝热过程,可逆过程总无也守恒。,习 题 解 答可逆过程总用守恒。总无的变化，因为是可逆,习 题 解 答,（2）

24、不可逆绝热膨胀,状态1,状态2,饱和蒸汽,习 题 解 答（2）不可逆绝热膨胀状态1状态2饱和蒸,习 题 解 答,总无的变化，因为是绝热过程，,不可逆过程总用减少。,不可逆过程总无增加。,END,习 题 解 答总无的变化，因为是绝热过程，不可逆过程总,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40105，440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36 kJ/kmolk，转化气的流量为5160 NM3/吨氨

25、。 现若令产生的过热蒸汽通过汽轮机作功，作功后的乏汽为1.0105的饱和蒸汽，试求此过程的理想功，损失功和热力学效率。,习 题 解 答 5、某化肥厂用废热锅炉回,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,55的水,440 的过热蒸汽,1000转化气,380,习 题 解 答解：以1吨氨为计算基准（1）产汽量的计算,（2）传热过程的损失功和热力学效率,习 题 解 答,转化气的用变化,蒸汽的用变化,（2）传热过程的损失功和热力学效率习 题 解 答转化气,另一种算法,习 题 解 答,另一种算法习 题 解 答,习 题 解 答,此传热过程热力学效率,另一种算法,习 题 解

26、 答此传热过程热力学效率另一种算法,习 题 解 答,（3）对外作功过程的理想功和热力学效率,饱和蒸汽,以1公斤蒸汽为计算基准,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。,习 题 解 答（3）对外作功过程的理想功和热力学效率饱,习 题 解 答,另一种算法,该作功过程的热力学效率,END,习 题 解 答另一种算法该作功过程的热力学效率END,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， 4.5105Pa的饱和蒸汽冷凝成同压下的水时的散热损失和损

27、失功，假定环境温度为25。并说明为何两者的数值不同？,解：,查水蒸汽表，4.5105Pa的饱和蒸汽（421.05K）,习 题 解 答 6. 蒸汽常因管路保温不,习 题 解 答,损失功,习 题 解 答损失功,习 题 解 答,热损失表示的是由于管道保温不良而散失到大气中的热量，其本质是热，是低质量的能量。 损失功表示的是由于保温不良使蒸汽冷凝而丧失的作功能力，而作功能力是高质量的能量。 将散失的热量用卡诺循环的热效率折算成热的用，其值就等于这个过程的损失功。,END,习 题 解 答 热损失表示的是由于管道保,习 题 解 答,7. 一车间要利用300K、8.1105Pa（8大气压）的空气和195.9

28、5的液氮来产生20kg/s 、162.15、1.55105Pa的低温空气。拟采取的方案有两个： （1）空气先经节流阀节流膨胀到1.55105Pa，再经冷却器，用液氮冷却至所需温度162.15（111K）; （2）不采用节流膨胀，而是使空气先在等熵效率为80的透平机中膨胀做功，然后进入换热器冷却至162.15。 试求（1）、（2）两方案中冷却器的热负荷以及过程的总熵增，两种方案的损失功，将它们进行比较并分析原因。液氮的汽化潜热自查。T0=298K,习 题 解 答 7. 一车间要利用30,习 题 解 答,以 1 秒钟为计算基准,解：,过程（1）,空气8.1105Pa300K,1.55 105PaT

29、2=?,1.55 105Pa-162.15(111K),液氮-195.9577.2K,节流,根据p2= 1.55 105Pa，H1=H2，查空气的T-S图,汽氮-195.95,冷却器,习 题 解 答以 1 秒钟为计算基准解：过程（1）空气,习 题 解 答,冷却器的热负荷,根据能量衡算，计算液氮的蒸发量：,195.95时液氮的汽化潜热为199.2kJ/kg（查表）,另一种算法,习 题 解 答冷却器的热负荷根据能量衡算，计算液氮的蒸,习 题 解 答,空气在1.55 105Pa，-162.15(111K)时，S3 = 0.63kcal/kgK,习 题 解 答空气在1.55 105Pa，-162.,习

30、 题 解 答,过程（2）,空气8.1105Pa300K,1.55 105PaT2=?,1.55 105Pa-162.15(111K),液氮-195.9577.2K,透平机,根据p2= 1.55 105Pa，S1=S2，查空气的T-S图，可逆绝热膨胀至1.55 105Pa时，,冷却器,汽氮195.95,习 题 解 答过程（2）空气1.55 105Pa1.,习 题 解 答,根据p2= 1.55 105Pa，H2=100.16kcal/kg，查空气的T-S图，不可逆绝热膨胀至1.55 105Pa时，,可回收的功为,习 题 解 答 根据p2= 1.55 105Pa,习 题 解 答,而S空气不变,冷却器

31、的热负荷：,习 题 解 答而S空气不变冷却器的热负荷：,习 题 解 答,将此两种过程进行比较如下：,由于空气通过透平机膨胀过程的不可逆程度小，产生的温度降大，可回收功；冷却器的热负荷减小，氮气的熵变明显降低；且空气与液氮的传热过程温差减小，传热过程的不可逆程度小；所以过程（2）的损失功小得多。,END,习 题 解 答将此两种过程进行比较如下：,习 题 解 答,8. 某换热器完全保温。热流体的流量为0.042kg/s，进、出换热器时的温度分别为150、35，其等压热容为4.36kJ/kg.K。冷流体进、出换热器时的温度分别为25、110，其等压热容为4.69kJ/kg.K。试计算冷、热流体用的变

32、化、过程的损失功和热力学效率。 若将热流体进口温度改为287，其余条件不变，计算此时冷、热流体用的变化、过程的损失功和热力学效率，比较计算结果并分析原因。,习 题 解 答 8. 某换热器完全保温。热流体,习 题 解 答,根据能量衡算， 热流体放出热冷流体吸收热，以 1 秒钟为计算基准,热流体,冷流体,解：,逆流换热器,（1） 第一步,习 题 解 答 根据能量衡算， 热流体放出,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,另一种算法,习 题 解 答另一种算法,习 题 解 答,根据能量衡算， 热流体放出热冷流体吸收热，以1秒钟为计算基准,热流体,冷流体,逆流换热器,（2） 第二步,习 题 解

33、答 根据能量衡算， 热流体放出,习 题 解 答,习 题 解 答,习 题 解 答,另一种算法,习 题 解 答另一种算法,习 题 解 答,将以上计算结果进行比较如下：,由于第二步热流体进口温度高，使传热温差加大，传热过程的不可逆程度增大，因此第二步的损失功大，过程的热力学效率低。,END,第五章完,习 题 解 答将以上计算结果进行比较如下：热流体进口温,习 题 解 答,1、一蒸汽动力装置的锅炉供应30105Pa，430的过热蒸汽给汽轮机，汽轮机的额定功率为15104KW。乏汽在0.10105Pa的压力下排至冷凝器，假定汽轮机的等熵效率为80，冷凝器出口的是饱和液体，循环水泵将水打回锅炉是可逆绝热过

34、程，求： (1) 每公斤蒸汽对外所做的功; (2) 此动力循环中蒸汽的质量流量 ； (3) 蒸汽从锅炉吸收的热量; (4) 水泵消耗的功; (5) 循环的热效率。,第 六 章,习 题 解 答1、一蒸汽动力装置的锅炉供应30105,习 题 解 答,0.10105Pa时,解：,1点：30105Pa, 430的过热蒸汽,查过热水蒸汽表，内插得,作出此动力循环T-S图,习 题 解 答0.10105Pa时解：1点：301,习 题 解 答,每公斤蒸汽通过汽轮机所作的功,习 题 解 答每公斤蒸汽通过汽轮机所作的功,习 题 解 答,蒸汽的质量流量,水泵消耗的功,对外所作净功,习 题 解 答蒸汽的质量流量 水泵

35、消耗的功对外所作净功,习 题 解 答,循环热效率,蒸汽从锅炉吸收的热量,END,习 题 解 答循环热效率蒸汽从锅炉吸收的热量END,习 题 解 答,2、 1kg 273K, 6MPa的空气，通过节流阀减压至1MPa，求减压后空气的温度。如果通过膨胀机也减压至1MPa，膨胀机的效率是80%，则空气膨胀后的温度是多少？设环境温度是298K，计算这两个过程的损失功。,习 题 解 答2、 1kg 273K, 6MPa的空气,习 题 解 答,这题的解法与第五章习题第 7 题很相似。 也与教材146页例6-6的解法相似。这题的错误也与例6-6的错误相似。,解：,习 题 解 答 这题的解法与第五章习题第,习

36、 题 解 答,3、 某氨蒸汽压缩制冷循环蒸发温度为15（Hg =1423.24kJ/kg），冷凝温度为27(Hl=305.58kJ/kg)，离开蒸发器的蒸汽为饱和蒸汽，压缩为不可逆绝热过程，其定熵效率为0.85，已知可逆绝热压缩终态的焓为1657.66kJ/kg,计算冷冻系数及冷冻量为1.4104kJ/h时压缩所需的功率。,习 题 解 答3、 某氨蒸汽压缩制冷循环蒸发温度为1,习 题 解 答,解：,查氨的T-S图,（教材上氨的饱和蒸汽表与氨的P-H 图数据不符，说明不同来源的数据最好不要混用）,15时：,27 时：,作出此制冷循环的T-S图,习 题 解 答解：查氨的T-S图（教材上氨的饱和蒸汽

37、表,习 题 解 答,冷冻系数：,膨胀前后压力相同时：,习 题 解 答 冷冻系数：膨胀前后压力相同时：,习 题 解 答,制冷剂循环量：,压缩所需功率：,END,习 题 解 答制冷剂循环量： 压缩所需功率：END,习 题 解 答,4. 试用T-S图求空气初温分别为300K及230K时，下列条件等焓及等熵膨胀过程的终温，以及产生的温度降TH及Ts，列表比较两种情况的降温效果。（1） 从80atm膨胀至20atm （2） 从20atm膨胀至5atm,习 题 解 答 4. 试用T-S图求空气初温分别为3,习 题 解 答,解：,习题6-4,习 题 解 答解：习题6-4,习 题 解 答,等焓及等熵膨胀过程产

38、生的温度降TH及Ts比较,END,条件相同时，等熵膨胀比等焓膨胀产生的温度降大得多。,等焓膨胀初温低降温效果好，而等熵膨胀初温高好。,习 题 解 答等焓及等熵膨胀过程产生的温度降TH及,习 题 解 答,1. 丙酮（1）甲醇（2）二元溶液超额自由焓的表达形式为，纯物质的Antoine（安妥因）方程表示如下： t 单位 试求：（1）假如气相可看作理想气体，B=0.75，温度为60下的p-x-y数据。（2）气相可看作理想气体，B=0.64，压力为75kPa下的t-x-y数据。,第 七 章,习 题 解 答1. 丙酮（1）甲醇（2）二元溶液超额,（1）假如气相可看作理想气体，B=0.75，温度为60下的

39、p-x-y数据。因为lni是 GE/RT 的偏摩尔性质,(4-83),（1）,同理,（2）,习 题 解 答,解：,（1）假如气相可看作理想气体，B=0.75，温度为60下的,习 题 解 答,习 题 解 答,设x1 = 0.5时,可认为该体系汽相是理想气体，液相是非理想溶液：,习 题 解 答,设x1 = 0.5时 可认为该体系汽相是理想气体，液相是,习 题 解 答,用不同 xi 值代入（1）（2），可得温度为60下的p-x-y数据，该体系在60时汽液平衡是形成最大压力的恒沸物。,习 题 解 答用不同 xi 值代入（1）（2），可得温,若已知 t 、yi ，求 p、 xi，试差方法如下：,输入t、

40、yi 所有参数假设p，令所有i=1,计算 xi,是,否,计算所有的xi,计算pis,归一化所有的xi计算所有的i,打印结果p， xi,是,否,调整p,若已知 t 、yi ，求 p、 xi，试差方法如下：输入t、,（2）气相可看作理想气体，B=0.64，压力为75kPa下的t-x-y数据。,需用试差法求解，设t = 50 ，x1= 0.3时，,习 题 解 答,（2）气相可看作理想气体，B=0.64，压力为75kPa下,若 yi 1，则重新假设温度进行试算。不同 xi 值时，压力为75kPa下的 t-x-y 数据：,END,习 题 解 答,若 yi 1，则重新假设温度进行试算。ENDx10.1,习

41、 题 解 答,2.（1）混合物的组成（摩尔分率）如下：甲烷0.05，乙烷0.10，丙烷0.30，异丁烷0.55。试确定该混合物在26.7时的泡点压力和露点压力。 （2）确定上述混合物在26.7与1.033MPa时汽相所占的比率及汽相组成。,习 题 解 答 2.（1）混合物的组成（摩尔分率）如下, 该混合物在26.7时的泡点压力。,试差方法如下：,已知t、xi,由p-T-K列线图求Ki,是,否,设p,调 整 p,露点压力,泡点压力,yi,26.7,xi,解：,即是泡点压力, 该混合物在26.7时的泡点压力。试差方法如下：已知由,求出泡点压力为18.5绝对大气压（1.911MPa）。,习 题 解

42、答,求出泡点压力为18.5绝对大气压（1.911MPa）。假设压, 该混合物在26.7时的露点压力。,试差方法如下：,已知t、yi,由p-T-K列线图求Ki,否,设p,调 整 p,是,习 题 解 答,P即是露点压力, 该混合物在26.7时的露点压力。试差方法如下：已知由p,求出露点压力为5.7绝对大气压（0.5888MPa）。,习 题 解 答,求出露点压力为5.7绝对大气压（0.5888MPa）。假设压, 确定上述混合物在26.7与1.033MPa时汽相所占的比率及汽相组成。,试差方法如下：,已知p、t、Zi,由p-T-K列线图求Ki,否,设V,调 整 V,是,V、yi即是,若 F = 1mo

43、l ，则汽相所占的比率 V/F = V,习 题 解 答, 确定上述混合物在26.7与1.033MP,试差结果：上述混合物在26.7与1.033MPa时汽相所占的比率为0.21，汽相组成如上表。,END,习 题 解 答,试差结果：上述混合物在26.7与1.033MP,习 题 解 答,第 七 章 用直角等腰三角形法绘出下表示出的KCl-NaCl-H2O系统25相图，标出各相区，指出相图上点、线、面的意义。现有100公斤不饱和溶液M，其组成为KCl 7%, NaCl 16%, H2O 77%,若将此溶液等温蒸发，最多单独析出NaCl多少公斤？此时蒸出水多少公斤？（分别用图解法和待定系数法求解）,习

44、题 解 答第 七 章,习 题 解 答,根据溶解度数据画出相图，如右图,解：,指出相图上点、线、面的意义,习 题 解 答 根据溶解度数据画出相图，如右图 解,习 题 解 答,(1) 图解法 利用杆杠规则，在相图上量出各有关线段的长度计算之。,蒸出的水量：,等温蒸发不饱和溶液M，从M点蒸到N点时，NaCl饱和，再蒸发，至L点时，单独析出NaCl最多。,习 题 解 答 (1) 图解法蒸出的水量：,习 题 解 答,析出的NaCl量：,L点物料的重量,母液 C 的重量:,习 题 解 答析出的NaCl量：L点物料的重量母液 C,习 题 解 答,(2) 待定系数法,解得，蒸出水量：,析出的NaCl量：,母液C的重量:,先列出总的物料衡算式,END,习 题 解 答 (2) 待定系数法解得，蒸出水量：,习 题 解 答,习 题 解 答 完,习 题 解 答习 题 解 答 完,