化工热力学习题总结

1、11661专用化工热力学习题一填空1. 维里方程具有坚实的理论基础，其系数有着确切的物理意义，如第二维里系数代表了碰撞或相互作用导致的与理想行为的偏差。2.经皮策修正后的对比态原理认为，在相同的对比状态下，表现出相同的性质。3.根据热力学基本定律，对单位质量定组成的均匀流体体系，在非流动条件下，其热力学性质之间存在以下关系，dH=。4.痼产生是所引起的痼变。5. 非流动过程的理想功应当按照计算。6.因温差传热过程引起的火暇失为 dE=。因此，在低温工程中，为了减少火皿失，要注意采用的传热温差。7. 当焦耳-汤姆孙效应系数大于零时，节流膨胀后温度将。二名词解释1.剩余性质：2.理想功：3.火易析

2、法：4.稳态流动过程：三简答1.深度制冷操作中，节流膨胀和绝热可逆膨胀有什么异同点?2.利用 T-S 图，叙述蒸汽压缩制冷循环过程，并写出制冷系数表达式。3.试写出火用衡方程与能量平衡方程，并分析二者的异同点。 （利用封闭体系能量平衡方程,分析痼产生与能2耗的关系）4,影响朗肯循环热效率的主要因素是什么？为什么回热能提高循环的热效率?5.什么是理想功？什么是火用？二者关系如何?6,何为损失功？何为有效能损失？二者关系如何?四证明以 T,Vm 为自变量时，粉变为;:P;:P;:PdHm=Cv,mVm()vdTT()vVm()TdVmTT；:Vm五计算1,某冷库需要一台制冷能力为 2X105KJ/

3、h，功率为 18KW 勺制冷机，试问：制冷机的冷冻系数是多少？冷却冷凝器的热负荷是多少？若冷凝器的操作温度为 293K,热负荷不变，（冷冻蒸发器）所能保持的最低温度是多少？2.某工厂有两种余热可利用， 一种是高温排烟余热，3Q=41.86X106KJ/h，温度为 800C；另一种是低温排水余热，Q=125.56X106KJ/h,温度为 80C.设环境温度为 25C.试求两种余热的火牌为多少。3.一容器内的水及水蒸气在 1MPa 下处于平衡状态，质量为 1Kg。假如容器内的液体水和水蒸气各占一半的体积，试问，该气液混合物的总粉是多少？若将此气液混合物节流到0.1MPa,节流后水及水蒸气各为多少千

4、克。已知不同压力下饱和水及水蒸气的相关数据见下表。1MPa0.1MPa比容 cm3/g粉 KJ/Kg粉 KJ/Kg饱和水1.1274762.81417.46饱和水蒸气194.42778.12675.54.试计算在 813K、4.052MPa 下 1Kmol 氮气在稳定流动过程中变至 373K、1.013MPa 时可能做的理想功。已知环境大气的 TO=293K、p0=0.1013MPa。N2的等压热容（Cp）N2=27.89+4.271*10-3TkJ?kmol-1?K-1。5.求下列过程的火用损失，设环境温度 T0=298K。1KCal 的热量由 200C 恒温热源传给 100C 恒温热源。1

5、KCal 的轴功经摩擦转变成 200C1KCal 的热量。46.有一贮缸，盛有处于平衡状态的液氨和气氨共 1Kg,若气氨和液氨的体积各占贮缸体积的1/2,缸内压力为 10atm,该压力下有关参数如下表：参数状10atm3atm比容 mi/kg粉 kcal/kg粉 kcal/kg饱和气氨-3126.9X10407.0399.0饱和液氨-316.6X10128.094.0求(1)缸内物质的总粉值;(2)若将处于该平衡态的氨节流至 3.0atm,节流后气氨和液氨各为多少?7.1mol 理想气体 400KT，在汽缸内进行恒温不可逆压缩，由 0.1013MPa 压缩到 1.013MPa,压缩过程中，由气

6、体移出的热量流到一个 300K 的蓄热器中。压缩实际需要的功较同样情况下的可逆功大 20%试计算气体的痼变、蓄热器的痼变以及总痼变。8.例 3-1将 S 表示成 p、V、T、CV 的函数。例 3-2将 S 表示成 p、V、T、Cp 的函数。5化工热力学参考答案一.填空题1.当微分节流效应系数大于零时， 节流膨胀后温度将下降。2.经皮策修正后的对比态原理认为，在相同的对比状态下，一切偏心因子相同的物质均表现出相同的性质。-：P2Pn0203.从纯流体的p-V图上可以看出，临界等温线在临界点上的斜率和曲率云V；cI机2JTc在数学上表示为和。4.根据热力学基本定律，对单位质量定组成的均匀流体体系，

7、在非流动条件下，其热力学性质之间存在以下关系，dH=TdS+Vdp。丁炒*0T5.因温差传热过程引起的有效能损失为dEi=I2Jo因此，在低温工程中，为了减少有效能损失，要特别注意采用较小的传热温差。6.嫡产生是由于过程的不可逆性所引起的嫡变。7.维里方程具有坚实的理论基础，其系数有着确切的物理意义。如第（二）三维里系数代表了（两）三分子之间碰撞或相互作用导致的与理想行为的偏差。二名词解释（略）三间答1. 深度制冷操作中，节流膨胀和绝热可逆膨胀有什么异同点？1）在相同的条件下，绝热做功膨胀比节流膨胀产生的温度降大，且制冷量也大；2）绝热做功膨胀适用于任何气体，而节流膨胀是有条件的，对少数临界温

8、度极低的气体（如 H2、He 和 CH4） ,必须预冷到一定的低温进行节流，才能获得了冷效应；3）膨胀机设备投资大，运行中不能产生液体，而节流膨胀所需的设备仅是一个节流阀，其结构简单，操作方便，可用于汽、液两相区的工作，甚至可直接用于液体的节流。因此绝热做功膨胀主要用于大、中型设备，特别是用于深冷循环中，此时能耗很大，用等痼膨胀节能效果突出；4）节流膨胀则在任何制冷循环中都要使用，即使在采用了膨胀机的深冷循环中，由于膨胀机不适用于温度过低和有液体的场合，还是要和节流阀结合并用。2. 略3. 试写出火用平衡方程与能量平衡方程，并分析二者的异同点。普通能量衡算的依据是热力学第一定律，而有效能衡算的

9、依据是第一、第二定律，因此有效能衡算的结果能更全面、更深刻地反映出过程进行时能量的变化情况；能量是守恒的，但在一切实际过程中有效能并不守恒，由于过程的不可逆性，使部分有效能转化为无效能而损失掉了；普通能量衡算是不同品位能量总量的数量衡算，它只能反映出系统中能量的数量利用情况，而有效能衡算是相同品位能量的数量衡算，它能够反映出系统中能量的质量利用情况。4. 影响朗肯循环热效率的主要因素是什么？为什么回热能提高循环的热效率？循环的平均吸热温度不高是影响其效率的主要因素。Rankine 循环热效率不高的原因是供给锅炉的水温低，这不仅降低了蒸汽等压加热过程的平均吸热温度，而且也增加了锅炉内高温烟气和供

10、水之间温差传热所引起的不可逆损失，采用回热措施可以有效解决这问题。所谓回热是利用汽轮机中部分蒸汽来加热锅炉供水，使压缩水的低温预热阶段在锅炉外的回热器中进行，从而提高循环的平均吸热温度。四证明（略）五计算1.解：假设制冷剂的循环量为mi,1.制冷机的冷冻系数为：2105360018=3.0866=鱼=qm_QWS-Wsm一3600PT7T由图可见，冷却冷凝器的热负荷即为:Q2=mH=m(H2-H4)=m(H2-H(H1-HQ=mWsmq=3600PTQ02.648105kJ/h由于在相同的温度区间工作时，制冷系数以逆向Carnot循环为最大，亦即，制冷系数不变时，冷冻所能保持的最低温度以逆向C

11、arnot循环工作时&-L，即3.086=TLTH-TL298-TL解得，TL=225K2解：有EXQ=Cp(TT)1ln工=Q1T-ToToToT-TolnTTo所以，高温排烟余热中的有效能为:EXQ16298.15.1。73.156=41.861。1In=21.231oKJ/h8oo273.15-298.15298.15低温排水余热中的有效能为EXQ2=125.561o61298.15:353.15In8o273.15-298.15298.15=10.331o6KJ/h3.与下面的7题类似做法4.解：由Wd=AHToAS系统分别计算粉变和嫡变。按照下式计算。T,T,Cig：H?=C?dTS

12、ig=：S?=学dTRln?pTppTfTp25.没有6.解：设气态氨的质量分数为x,由题意有：Vgx=4(1x)V即126.9x=4”1X)X16.6解得x=o.34所以总粉H=HgxHJ1x)=4070.34(10.34)128=222.86KCaI节流是等粉过程，假设节流后气态氨的质量分数为y,则有H=HgyH(-y)=399y94(1-y)=222.86KCaI解得y=0.42即节流后气态氨为0.42Kg，液氨为0.58Kg7.89解：理想气休等温压绪 i,A27-g*fF-0逆过程阴 咐二长川恐-S314x(127+273)lnl0-S314x(127+273)lnl0- -76577657187187实际 JJl 点要:的功诉二町寸+冲幼二成了*2=918E98J2=918E