化工热力学答案-冯新 第六章 第七章

1、 第六章思考题：6-1 空气被压缩机绝热压缩后温度是否上升，为什么？6-2 为什么节流装置通常用于制冷和空调场合？6-3 请指出下列说法的不妥之处： 不可逆过程中系统的熵只能增大不能减少。 系统经历一个不可逆循环后，系统的熵值必定增大。 在相同的始末态之间经历不可逆过程的熵变必定大于可逆过程的熵变。 如果始末态的熵值相等，则必定是绝热过程；如果熵值增加，则必定是吸热过程。6-4 某封闭体系经历一可逆过程。体系所做的功和排出的热量分别为和。试问体系的熵变：（a）是正？（b）是负？（c）可正可负？6-5 某封闭体系经历一不可逆过程。体系所做的功为，排出的热量为。试问体系的熵变：（a）是正？（b）是

2、负？（c）可正可负？6-6 某流体在稳流装置内经历一不可逆过程。加给装置的功为，从装置带走的热（即流体吸热）是。试问流体的熵变：（a）是正？（b）是负？（c）可正可负？6-7 某流体在稳流装置内经历一个不可逆绝热过程，加给装置的功是24kJ，从装置带走的热量（即流体吸热）是10kJ。试问流体的熵变：（a）是正？（b）是负？（c）可正可负？6-8 热力学第二定律的各种表述都是等效的，试证明：违反了克劳休斯说法，则必定违反开尔文说法。 6-9 理想功和可逆功有什么区别？6-10 对没有熵产生的过程，其有效能损失是否必定为零？6-11 总结典型化工过程热力学分析。习题6-1 压力为，温度为的水蒸气通

3、过一根内径为75的管子，以的速度进入透平机。由透平机出来的乏气用内径为25的管子引出，其压力为，温度为。假定过程无热损失，试问透平机输出的功率为多少？ 【解】：查593K和353K过热水蒸气焓值， 由 进口截面积 、 忽略位能变化，则 6-2 有一水泵每小时从水井抽出的水并泵入储水槽中，水井深，储水槽的水位离地面，水泵用功率为的电机驱动，在泵送水过程中，只耗用该电机功率的45。储水槽的进、出水位的质量流量完全相等，水槽内的水位维持不变，从而确保水作稳态流动。在冬天，井水温度为,为防止水槽输出管路发生冻结现象，在水的输入管路上安设一台加热器对水进行加热，使水温保持在，试计算此加热器所需净输入的热

4、量。【解】：流动体系由水井、管路、泵、加热器和储水槽组成。计算基准：以一小时操作记， 稳流过程： 水热容： 6-3 水蒸气在透平机中等熵膨胀，其状态由6MPa、600变为10kPa。如果水蒸气的质量流量为，试计算透平机的输出功率。【解】：水蒸气在透平中为等熵膨胀，查水蒸气表知6MPa、600过热水蒸气熵和焓值分别为： ,出口处为湿蒸汽，查10kPa的饱和水蒸气和饱和水的熵和焓值为： ，由以上数据可确定出口处水蒸气的干度 出口处水蒸气的焓值为： 等熵膨胀为绝热可逆过程，忽略动、位能变化，由能量平衡方程知： 6-4 某特定工艺过程每小时需要0.138MPa，品质（干度）不低于0.96、过热度不大于

5、7的蒸汽450kg。现有的蒸汽压力为1.794MPa、温度为260。（a）为充分利用现有蒸汽，先用现有蒸汽驱动一蒸汽透平，而后将其乏汽用于上述特定工艺工程。已知透平机的热损失为5272 kJh-1，蒸汽流量为450 kJh-1，试求透平机输出的最大功率为多少KW。（b）为了在透平机停工检修时工艺过程蒸汽不至于中断，有人建议将现有蒸汽经节流阀使其降至0.138MPa，然后再经冷却就可得到工艺过程所要求的蒸汽。试计算节流后的蒸汽需要移去的最少热量。6-5 某理想气体（分子量为28）在0.7MPa、1089K下，以35.4kg.h-1的质量流量进入一透平机膨胀到0.1MPa。若透平机的输出功率为3.

6、5KW，热损失6710 kJ.h-1。透平机进、出口连接钢管的内径为0.016 m，气体的热容为1.005kJ/（kgK），试求透平机排汽的温度和速度。【解】：以透平机为研究对象，1kg理想气体为计算基准，忽略动、位能变化 由理想气体状态方程知 对于稳流过程因此由热力学第一定律表达式解得： 6-6 气体在，时稳流经过一个节流装置后减压至。试求：节流后的温度及节流过程的熵变。 解：（1）等焓过程： 气体可看成理想气体、所以 查附表： ：、 、 所以： 、 由普遍化第二维里系数关联 查附表：CO2热容估算下的值: 所以 平均温度: 求出 重算 : 与前面一致求T2286.5K下的热容，平均热容 (

7、2) 求 6-7 2.5 MPa、200的乙烷气体在透平中绝热膨胀到0.2 MPa。试求绝热可逆膨胀（等熵）至中压时乙烷的温度与膨胀过程产生的轴功。乙烷的热力学性质可分别用下述两种方法计算： （a）理想气体方程； (b) 合适的普遍化方法。解：(a) 用理想气体方程: 查附表2 : 乙烷热容 迭代计算： 绝热过程 ,忽略动、位能变化 (b) 用普遍化关联乙烷: 初态: 为初步求, 先假定 过程为等熵过程，同（a） 用与（a）相同的方程迭代: 重新求出 与原始估计值相近故: 6-8某化工厂转化炉出口高温气体的流率为,温度为，因工艺需要欲将其降温到。现用废热锅炉机组回收其余热。已知废热锅炉进水温度

8、为，产生、的过热蒸汽。可以忽略锅炉热损失以及高温气体降温过程压力的变化，已知高温气体在有关温度范围的平均等压热容为，试求：（a）每小废热锅炉的产气量;（b）蒸汽经过透平对外产功，透平输出的功率为多少？已知乏气为饱和蒸汽，压力为，可以忽略透平的热损失。解：（a）, 查h-s图: 水 （b）蒸汽经透平对外做功乏气 : 饱和气: 6-9 丙烷从、被压缩至。假定压缩过程为绝热可逆（等熵）压缩，试计算丙烷所需要的压缩功（丙烷在此状态下不能视为理想气体）。 解：先求丙烷: 初态: 查附表丙烷: 对于等熵过程: 因为未知. 为求先假定 可用故: 6-10 某理想气体经一节流装置（锐孔），压力从1.96MPa

9、绝热膨胀至0.09807MPa。 求此过程产生的熵。此过程是否可逆？解：理想气体的节流过程 焓不变 温度也不变6-11 设有一股温度为90，流量为20kg/s的热水与另一股温度为50，流量为30kg.s-1的温水绝热混合。试求此过程产生的熵。此绝热混合过程是否可逆？解：90 20kg.s-1 和 50 30 kg.s-1在绝热条件下混合成温度为T3的水，求： 混合过程：焓换算 或设水的热容相等： 或 查附表 水 所以 6-12 140饱和水蒸气以4 kg.s-1的流率进入换热器，加热20的空气，水蒸气与空气逆向流动。如果饱和水蒸气离开换热器时冷凝为140的饱和水。求热流体传热过程的熵产生量。【

10、解】：选择水蒸汽未研究体系，因为是稳流过程，作功为零，且忽略动、位能变化。则能量平衡方程：简化为： 由稳流系统的熵平衡式得熵产生得表达式由水蒸气表查得：140下的饱和蒸汽 ，140下的饱和水 ，得： 6-13 设有10 kg水被下述热流体从288K加热到333K，水的平均恒压热容为4.1868kJ.kg-1.K-1,试计算热流体与被加热的水的熵变。（a）用0.344MPa的饱和水蒸气加热。冷凝温度为411.46K；（b）用0.344MPa、450的过热蒸汽加热。已知0.344MPa饱和蒸汽的冷凝热为-2149.1 kJ.kg-1.K-1，411K450K水蒸气的平均恒压热容为1.918 kJ.

11、kg-1.K-1。（假设两种情况下蒸汽冷凝但不过冷）【解】：将水从288K加热到333K所需热量 （a）用0.344MPa的饱和水蒸气加热，所需蒸汽量m为：（B）用0.344MPa、450的过热蒸汽加热。所需蒸汽量m为：6-14 1mol理想气体在400K由0.1013MPa经等温不可逆压缩到1.013MPa，压缩过程的热被移到300K的贮热器，实际压缩功比同样的可逆压缩功多20，计算气体与贮热器的熵变及总熵变。【解】：理想气体等温过程的可逆轴功为： 不可逆轴功为可逆轴功的1.2倍 由热力学第一定律知： 气体熵变 设储热器温度不变则：总熵变 6-15 某蒸汽动力装置，进入蒸汽透平的蒸汽流量为

12、，温度为,压力为，蒸汽经透平绝热膨胀对外做功。产功后的乏汽分别为:的饱和蒸汽；、的蒸汽。试求此两种情况下, 蒸汽经透平的理想功与热力学效率.已知大气温度。 ，饱和蒸汽【解】： 理想功： ， 实际功： 查h-s图： 绝热：， 6-16 12MPa、700的水蒸气供给一个透平机，排出的水蒸气的压力为0.6MPa。 （a）在透平机中进行绝热可逆膨胀，求过程理想功和损失功。 （b）如果等熵效率为0.88，求过程的理想功、损失功和热力学效率。 【解】：（a）入口水蒸气性质可由水蒸气h-s图查得： ， 绝热可逆膨胀为等熵过程 出口为过热蒸汽，由压力和熵值由h-s图查得出口焓值 由热力学第一定律 理想功 绝

13、热可逆膨胀的损失功 （b）等熵效率为0.88时对于该绝热过程由h-s图查得不可逆绝热过程的出口熵值 设环境温度为298K， 损失功热力学效率 6-17 以煤、空气和水为原料制取合成甲醇的反应按下式进行 此反应在标态下进行, 反应物与产物不相混合,试求此反应过程的理想功。【解】: 、 不参加反应,而且不混合,故无焓变和熵变. = 6-18 某厂有输送的管道，由于保温不良，到使用单位时水温已降至。试求水温降低过程的热损失与损耗功。大气温度为。【解】: 水的热容不变， ，过程不做功 6-19 为远程输送天然气,采用压缩液化法。若天然气按甲烷计算，将天然气自、27绝热压缩到,并经冷凝器冷却至27。已知

14、压缩机实际的功耗为,冷却水温为27。试求冷凝器应移走的热量，压缩、液化过程的理想功、损耗功与热力学效率。已知甲烷的焓和熵值如下压力温度（）hs0.0980727953.17.0676.66727886.24.717甲烷:. 已知: 求： 压缩.汽化过程 解：压缩过程: 、(损耗功:或:)6-20 1水在的压力下，从20恒压加热到沸点，然后在此压力下全部汽化。环境温度为10。问水吸收的热量最多有百分之几能转化为功？水加热汽化过程所需要的热由的燃烧气供给，假定加热过程燃烧气温度不变，求加热过程的损耗功。1水. 求:【解】:下的水的沸点为.水的热容水:水汽化:,已知.正常沸点. . . . . 6-

15、21 有一理想气体经一锐孔从绝热膨胀到，动能和位能的变化可忽略不计。求绝热膨胀过程的理想功与损耗功。大气温度为。【解】：节流过程，以一摩尔理想气体为计算基准 . 6-22 设在用烟道气预热空气的预热器中，通过的烟道气和空气的压力均为常压，其流量分别为45000和。烟道气进入时的温度为,出口温度为。设在此温度范围内。空气进口温度为,设在有关温度范围内，。试计算此预热器的损耗功与热力学效率。已知大气温度为，预热器完全保温。【解】：以1小时为基准,先求空气出口温度,常压下两种气体，因为预热器完全保温,故：. . .6-23设空气的组成为79%和21%。环境状态为、。分别求由空气制取下列两种产品的最小

16、功。产品是纯氧和纯氮；产品是98和50 %富氧空气。【解】: 以为基准. ,理想气体在恒温下分离及混合空气分离时得氧气需空气量为. 则 产品为和富氧空气生产氧气需空气,所得为 ,得.为.将空气完全分离时由纯氧和纯氮混合形成和两种产品时的 6-24 乙烯气在、下和理论上完全燃烧所需空气的400混合。进入燃烧炉内燃烧后的烟道气经过冷却也在、下排出，求燃烧过程的理想功。. 空气过量 【解】：反应物,产物均为混合物,均小于,故要对反应物和产物进行压力校正反应物: 产物: . 也要校正查表: 反应物: 产物: 6-25 在题6-24中，若燃烧过程在绝热条件下进行，试求燃烧过程的损耗功。已知在绝热条件下，

17、生成物的温度为748.5。解：上题在绝热下进行，产物需对T，P校正，6-26 10 kg水由15加热到60。试求：（a）加热过程需要的热量和理想功；（b）上述过程中的有效能和无效能。（c）若此热量分别由0.686 5MPa和0.3432 MPa的饱和蒸汽加热（利用相变热），求加热过程的有效能损失。大气温度为25。 解：1）（1） 加热工段所需热量 （2） （取环境温度为25） 若取环境温度为水温15 （3） 2）所需热量Q由0.6865MPa饱和汽的相变热提供，求有效能损失 有效能损失即为损耗功，作有效能衡算，得与环境无热交换，直接混合热 15水 25 则查 0.6865MPa饱和蒸汽的参数需

18、冷凝加热水蒸汽量：15吸收的热应该等于蒸汽放出的热 求60水 则：用0.3432MPa的饱和汽直接混合加热，需蒸汽量 0.3432MPa饱和汽 若采用饱和蒸汽间接加热0.6865MPa饱和汽、 、0.3432MPa饱和蒸汽 6-27 有一温度为、流量为的热水和另一股温度为、流量为的水绝热混合。试分别用熵分析和有效能分析计算混合过程的有效能损失。大气温度为。问此过程用哪个分析方法求有效能损失较简便？为什么？解： 求得Q0 W30 H0熵分析法有效能分析法 6-28 某厂因生产需要，设有过热蒸汽降温装置，将的热水和、的蒸汽等压绝热混合。大气温度为。求绝热混合过程有效能损失。 解：设：393.15K

19、时水的下标用a表示，573.15 K时过热蒸汽的下标用b表示，混合后的性质用下标m表示由饱和水、饱和水蒸汽表及过热蒸汽表查得:Ha=503.71kJ·kg-1 Sa=7.2965 kJ·kg-1k-1 Hb=3059kJ·kg-1 Sb=7.2965kJ·kg-1k-1 混合过程为绝热：则 （先判断混合后所处状态）（a+b）Hm=aHa+bHb由Hm的数据可知混合器中为压力700kPa的液体水和蒸汽的混合物此时由饱和水和饱和水蒸气查得水和蒸汽的焓、熵分别为：Hf=697.21kJ·kg-1 Sf=1.9922 kJ·kg-1k-1 H

20、g=2763.5kJ·kg-1 Sg=6.7080kJ·kg-1k-1在水和蒸汽的混合物中，水的摩尔分数为：习 题 七 及 答 案一、问答题7-1. Rankine循环与卡诺循环有何区别与联系? 实际动力循环为什么不采用卡诺循环?答：两种循环都是由四步组成，二个等压过程和二个等熵（可逆绝热）过程完成一个循环。但卡诺循环的二个等压过程是等温的，全过程完全可逆；Rankine循环的二个等压过程变温，全过程只有二个等熵过程可逆。卡诺循环中压缩机压缩的是湿蒸汽，因气蚀损坏压缩机；且绝热可逆过程难于实现。因此，实际动力循环不采用卡诺循环。7-2. Rankine循环的缺点是什么? 如

21、何对其进行改进?答：Rankine循环的吸热温度比高温燃气温度低很多，热效率低下，传热损失极大。可通过：提高蒸汽的平均吸热温度、提高蒸汽的平均压力及降低乏汽的压力等方法进行改进。7-3.影响循环热效率的因素有哪些?如何分析?答：影响循环热效率的因素有工质的温度、压力等。具体可利用下式分析确定哪些因素会改变，从而得到进一步工作的方案。7-4蒸汽动力循环中，若将膨胀做功后的乏气直接送人锅炉中使之吸热变为新蒸汽，从而避免在冷凝器中放热，不是可大大提高热效率吗? 这种想法对否? 为什么?答：不合理。蒸汽动力循环以水为工质，只有在高压下才能提高水温；乏汽的压力过低，不能直接变成高压蒸汽。与压缩水相比较，

22、压缩蒸汽消耗的工太大，不仅不会提高热效率，反而会大大降低热效率。7-5蒸气压缩制冷循环与逆向卡诺循环有何区别与联系? 实际制冷循环为什么不采用逆向卡诺循环?答：两种循环都是由四步组成，二个等压过程和二个等熵（可逆绝热）过程完成一次循环。但逆向卡诺循环的二个等压过程是等温的，全过程完全可逆；蒸气压缩制冷循环的二个等压过程变温，全过程只有二个等熵过程可逆。Carnot制冷循环在实际应用中是有困难的，因为在湿蒸汽区域压缩和膨胀会在压缩机和膨胀机汽缸中形成液滴，造成“汽蚀”现象，容易损坏机器；同时压缩机汽缸里液滴的迅速蒸发会使压缩机的容积效率降低。7-6影响制冷循环热效率的因素有哪些?答：主要有制冷装

23、置的制冷能力、压缩机的功率、高温物体及低温物体的温度等。7-7如果物质没有相变的性质，能否实现制冷循环？动力循环又如何?答：不能实现。动力循环也无法实现。7-8制冷循环可产生低温，同时是否可以产生高温呢?为什么？答：可以。制冷循环与热泵循环在热力学上并无区别，其工作循环都是逆向循环，区别仅在于使用目的。逆向循环具有从低温热源吸热、向高温热源放热的特点。当使用目的是从低温热源吸收热量时，为制冷循环；当使用目的是向高温热源释放热量时，即为热泵循环。7-9实际循环的热效率与工质有关，这是否违反热力学第二定律?答：不违反。7-10对动力循环来说，热效率越高，做功越大；对制冷循环来说，制冷系统越大，耗功

24、越少。这种说法对吗?答：不正确。就动力循环来说，热效率越高，说明热转化为功得比例越大，而不是做功越大；对制冷循环来说，制冷系统越大，表明低温下吸收的热量与所耗功相比，所占的比例越高。7-11. 夏天可利用火热的太阳来造就凉爽的工作环境吗?答：可以。7-12. 有人说：热泵循环与制冷循环的原理实质上是相同的，你以为如何?答：正确。制冷循环与热泵循环的工作循环都是逆向循环，区别仅在于使用目的。当使用目的是从低温热源吸收热量时，为制冷循环；当使用目的是向高温热源释放热量时，即为热泵循环。7-13蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定等于制冷剂冷却和冷凝放出的热量吗?答：不对。蒸汽压缩制冷循

25、环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一般不等于制冷剂冷却和冷凝放出的热量。7-14.供热系数与致冷效能系数的关系是：制冷系数愈大，供热系数也愈大。是这样吗？能否推导？答：致冷效能系数 热力学第一定律 供热系数 所以制冷系数愈大，供热系数也愈大。7-15. 有人认为，热泵实质上是一种能源采掘机。为什么？答：由于热泵以消耗一部分高质能(机械能、电能或高温热能等)为补偿，通过热力循环，把环境介质(水、空气、土地)中贮存的低质能量加以发掘进行利用。因此，热泵实质上是一种能源采掘机。7-16. 有人说，物质发生相变时温度不升高就降低。你的看法？ 答：不一定。如果外压不变，纯物质发生相变时温度不变，如1atm、

26、100的水，从液态转为气态或从气态转为液态时，温度始终为 100。二、计算题7-17在25时，某气体的P-V-T可表达为PV=RT+6.4×104P，在25，30MPa时将该气体进行节流膨胀，向膨胀后气体的温度上升还是下降？解；判断节流膨胀的温度变化，依据Joule-Thomson效应系数J，即公式（7-6）。 由热力学基本关系式可得到： （7-6） 由P-V-T关系式可得求偏导得 ，故有可见，节流膨胀后，温度升高。7-18 由氨的图求1kg氨从0.828MPa(8.17atm)的饱和液体节流膨胀至0.0689 MPa（0.68atm）时，(a) 膨胀后有多少氨汽化？ (b) 膨胀后

27、温度为多少？(c) 分离出氨蒸气在压缩至 =0.552 MPa =5.45 atm时， （绝热可逆压缩）解：由附录8氨的T-S图知：时 等焓膨胀至 时 （饱和液体） （饱和蒸汽） （a）求干度： 即汽化的液氨为0.211kg。（b）由附录8得 （C）氨气等熵压缩至5.45atm，由附录8得7-19.某郎肯循环以水为工质，运行于14MPa和0.007MPa之间，循环最高温度为540，试求：（a）循环的热效率； (b) 水泵功与透平功之比； (c) 提供1kW电的蒸汽循环量。 解：作出此动力循环的图，见7-19题图1。根据给定的条件，查附录5确定1、2状态点的参数。（a）状态点1： ， 工质在透平

28、中等熵膨胀： 状态点2： 7-19题图1 。 膨胀终点： 得 透平等熵产生功：冷凝过程传热: 水泵的可逆轴功 ：由热力学第一定律：锅炉吸热：郎肯循环净功为透平产功与泵轴功的代数和：热效率：（b）水泵功与透平功之比：（c）提供1kw电的循环蒸汽量：7-20.用热效率为30%的热机来拖动制冷系数为4的制冷机，试问制冷剂从被冷物料没带走1KJ热量需要向热机提供多少热量？解：制冷机： 此净功来自热机： 7- 21.某蒸汽压缩制冷循环用氨做工质，工作于冷凝器压力1.2MPa和蒸发器压力0.14MPa之间。工质进入压缩机时为饱和蒸汽，进入节流阀时为饱和液体，压缩机等熵效率为80%，制冷量为kJ/h。试求：

29、（a）制冷效能系数； (b) 氨的循环速率；(c) 压缩机功率；(d) 冷凝器的放热量；(e) 逆卡诺循环的制冷效能系数。解：此循环的图见7-21图1 ，工质为氨，由附录79查出各状态点的焓值。状态点1：由附录7查得蒸发压力为0.14 MPa时，制冷剂为饱和蒸汽的焓值。 状态点2：由冷凝压力为1.2MPa，在附录9氨的图上，找出1点位置，沿等熵线与1.2MPa的等压线的交点3，图上直接查得 7-21题图1 。状态点4：从附录7氨的饱和蒸汽压表查得30.89时饱和液体的焓值状态点5：45过程是等焓的节流膨胀过程，故（a）制冷系数： 求得： （b） （c） （d） （e）以冷凝器压力1.2Mpa时

30、， 蒸发器压力0.14Mpa时， 7-22.为使冷库保持-20,需将419000kJ/h的热量排向环境，若环境温度=27，试求理想情况下每小时所消耗的最小功和排向大气的热量。解： 7-23. 利用热泵从90的地热水中把热量传到160的热源中，每消耗1kW电功，热源最多能得到多少热量？解：依题意，供热系数 7-24压缩机出口氨的压力为1.0MPa，温度为50，若按下述不同的过程膨胀到0.1MPa，试求经膨胀后氨的温度为多少？ （1）绝热节流膨胀； （2）可逆绝热膨胀。解：（1）绝热节流膨胀过程是等焓过程，从P-H图上沿着等焓线可找到终态2为0.1MPa温度为30。 （2）可逆绝热膨胀过

31、程是等熵过程，同样沿着等熵线可找到终态2¢为0.1MPa时，温度为-33。7-25. 某压缩制冷装置，用氨作为制冷剂，氨在蒸发器中的温度为25，冷凝器内的压力为1180kPa，假定氨进入压气机时为饱和蒸气，而离开冷凝器时是饱和液体，如果每小时的制冷量为167000kJ，求（1） 所需的氨流率；（2） 制冷系数。解：通过NH3的lnP-H图（附录9）可查到各状态点焓值。按照题意，氨进入压缩机为饱和状态1，离开冷凝器为饱和状态3。氨在蒸发器中的过程即41 h1=1430KJ·kg-1 h2=1710KJ·kg-1 氨在冷凝器中的过程即23，h3=h4=320KJ

32、83;kg-1（1）氨流率 （2）制冷系数 注：求解此类题目：关键在于首先确定各过程状态点的位置，然后在P-H图或TS图上查到相应的焓（或温度、压力）值，进行计算。7-26 有一制冷能力为=41800kJ/h的氨压缩机，在下列条件下工作：蒸发温度=15,冷凝温度 =25，过冷温度=20，压缩机吸入的是干饱和蒸气，试计算（1） 单位质量的制冷能力；（2） 每小时制冷剂循环量；（3） 在冷凝器中制冷剂放出的热量；（4） 压缩机的理论功率；（5） 理论制冷系数。解：状态点1为15的干饱和蒸气，由氨的温熵查得h1=1664kJ/kg。由t1=15饱和汽线上该状态点（沿等熵线垂直向上）与t=30对应的饱

33、和压力p3=10×105Pa线相交，查得h2=1866kJ/kg。状态点5为20的过冷液体，查20的饱和液体得h5=514.6kJ/kg。因节流前后焓值不变，则h4= h5=514.6kJ/kg7-26题图1 。（1） 单位质量的制冷能力为q0=h1h4=1664514.6=1149.4（kJ/kg）(2) 每小时制冷剂循环量为 （3） 在冷凝器中制冷剂放出的热量为QH = m（h5h2）= 36.37×（514.61866）=49150.42（kJ/h）（4） 压缩机的理论功率为PT=m（h2h1）=36.37×（18661664） =7346.74（kJ/h）

34、=2.04kJ/s=2.04kW（5） 理论制冷系数 7-27.有人设计了一套装置用来降低室温。所用工质为水，工质喷入蒸发器内部分汽化，其余变为5的冷水，被送到使用地点，吸热升温后以13的温度回到蒸发器，蒸发器中所形成的干度为98%的蒸气被离心式压气机送往冷凝器中，在32的温度下凝结为水。为使此设备每分钟制成750kg的冷水，求（1） 蒸发器和冷凝器中的压力；（2） 制冷量（kJ/h）；（3） 冷水循环所需的补充量；（4） 每分钟进入压气机的蒸气体积。解：（1） 从饱和水和饱和蒸气表(附录5)查得：蒸发器内5水的饱和蒸气压p1=0.00872×105Pa，冷凝器的温度为32水的饱和压

35、力p2=0.0468×105Pa （2） 本装置依靠5的冷水从室内吸热，从而升温至13来降低室温，故本装置的制冷量为 Q0=m2（h5h6）=m2CP（T5T6） =750×4.184×（135） =25104（kJ/min）=1506240kJ/h（3） 对蒸发器作质量衡算m1=m3m2 （1）对蒸发器再作能量衡算m1h5=m3h1m2h6 （2）联立方程（1）和（2）求得m3，即为冷水循环所需的补充量从饱和水和饱和蒸气表查得h1（t=5，x=0.98）=2460kJ/kg，h5（t=13的饱和水）=54.（kJ/kg）因此m3=10.48（kg/min）（4）

36、 从饱和水和饱和蒸气表查得：5时的饱和蒸气比容g=147.12m3/kg；5时饱和水的比容f=0.001m3/kg，则干度为0.98的蒸气比容 =gxf（1x）=147.12×0.980.001×（10.98）=144.18（m3/kg）最后得到每分钟进入压气机的蒸气体积为 V=m3=10.48×144.18=1511（m3/min）7-28.热泵是一个逆向运转的热机，可用来作为空气调节器，进行制冷或制热。设冬季运行时的室外温度（平均）为4，冷凝器（用于制热）平均温度为50。设夏季运行时的室外温度（平均）为35，蒸发器（用于制冷）平均温度为4，若要求制热（制冷）量

37、为105kJ·h-1，试求空调运行时最小理论功率各为多少？ 解：最小理论功率即为卡诺循环（或逆卡诺循环）的功率。 冬季空调运行时，产生的热量即工质从冷凝器放出的热量，理想的放热温度即为50。依公式（7-37），有夏季空调运行时，产生的冷量即工质从蒸发器吸收的热量，理想的吸热温度即为4。依公式（7-28），有7-29冬天室内取暖用热泵。将R-134a蒸汽压缩制冷机改为热泵，此时蒸发器在室外，冷凝器在室内。制冷机工作时可从室外大气环境中吸收热量，R -134a蒸汽经压缩后在冷凝器中凝结为液体放出热量，供室内取暖。设蒸发器中R-134a的温度为-10，冷凝器中R-134a蒸气的冷凝温度为30，试求：（1）热泵的供热系数；（2）室内供热100 000 kJ&#