化工热力学习题分章习题化工过程的能量分析

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1、欢迎大家来到分享资源 会员：newsusan 第5章 化工过程的能量分析一、是否题1系统熵增加的过程必为不可逆过程。错2绝热过程必是定熵过程。错3. 热温熵即过程的熵变。错。过程熵变的定义为，即可逆过程的热温商才是熵变。4对一个绝热不可逆过程，是否可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵变化？否。绝热不可逆过程是自发过程，而绝热可逆过程是平衡过程，两者不能替代。但是对一个不可逆过程的熵变，可以设计一系列可逆过程来计算有相同初、终态的过程熵变。5. 不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。 否。自发过程一定是不可逆的，但不可逆过程不一定是自发的。例如：理想气体的等外压压缩就不是自发过程，但是不

2、可逆过程。 6. 功可以全部转变成热，但热一定不能全部转化为功。否。功可以自发地全部变为热，热也可以全部转化为功，但一定会引起其他变化。例如，理想气体等温膨胀是T=0；U=0，Q=W，热全部转化为功，但系统的体积变大了，压力变小了。7. 无论流体的温度高于或低于环境温度，其有效能均为正对。根据热力学原理，一切不平衡状态均走向平衡，可以作功。因此所有偏离环境温度的状态应具有正的有效能。二、选择题1理想气体流过节流阀，其参数变化为 。A T 0, S 0 B T 0, S 0 C T 0, S 0 D T 0, S 0 (B)。系统工质经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故该系统不能与外界交换

3、能量。2（1）孤立体系的熵永远增加。 （2）在绝热的条件下，趋向平衡的过程中，体系的熵增加。 （3）孤立体系的熵永不减少。 （4）可用体系的熵函数的增加或不变来判断过程是否可逆。上述表述中全部错误的是 A (1) (4) B (2) (4) C (2) (3) D (1) (2)A。 (1) 孤立体系的自发过程向着熵值增大的方向进行，直到体系的熵具有极大值（dS = 0）时达到平衡态。(4) 熵增原理必须在孤立体系或绝热体系中应用。 3在HgZ0.5u2=Q+Ws中，如果u的单位用m/s,则H的单位为:A J/s B kJ/kg C J/kg D kJ/g( C ) 三、计算题1. 试确定1k

4、mol的蒸气（1470kPa，过热到538，环境温度t0=16）在流动过程中可能得到的最大功。 解：这是求算1kmol的蒸气由始态（538，1470kPa）变化到终态（16，101.32kPa）的液体水时所得到的最大功。 由过热水蒸气表查得初始态时的焓与熵分别为H1=3543.34kJ/kg， S1=7.6584kJ/（kgK）由饱和水蒸气表可查得终态时水的焓与熵分别为 H2=67.18kJ/kg， S2=0.2389kJ/（kgK）所以过程的焓变和熵变分别为H =M（H2H1）=18.02（67.183543.34）=62640.33（kJ/kmol）S=M（S2S1）=18.02（0.23

5、897.6584）=133.6994（kJ/（kkmolK）若理想功为所能提供的最大有用功，则Wid=HT0S=62640.33（16273.15）（133.6994） =2.398104（kJ/kmol）2. 1kg的水在100kPa的恒压下从20加热到沸点，并且在此温度下完全蒸发，如果环境温度为20，试问加给水的热量中最大有多少可转变成功量。 解：100kPa压力下水的沸点约为100，有水蒸气表查得H1=2676.1kJ/kg， S1=7.3549kJ/（kgK）在环境温度（T0=t0273.15=293.15K）下，100kPa压力下水的焓和熵为 H0=83.96kJ/kg， S0=0.

6、2966 kJ/（kgK）所以加给水的热量为 Qp=H=H1H0=2676.183.96=2592.1（kJ/kg）100kPa压力下水蒸气转化为20的水所能产生的最大功为 Wid=HT0S =2592. 1293.15（0.29667.3549）=523.0（kJ/kg）加给水的热量中最大可能转变成功量部分所占的百分数为 3.确定冷却45kmol/min的空气，从初始温度305K降低到278K所需的最小功率Nmin，环境温度305K。已知空气的比热容为29.3kJ/（kmolK）。 解：在冷却过程中，空气的焓变和熵变分别为过程所需的最小功为Wid=H T0S=791.1305（2.7158）

7、=37.2（kJ/kmol）所以这一冷却过程所需的最小功率为Nid=nWid=4537.2=1674.0（kJ/min）=27.9kW4. 在一个往复式压气机的实验中，环境空气从100kPa及5压缩到1000kPa，压缩机的气缸用水冷却。在此特殊实验中，水通过冷却夹套，其流率为100kg/kmol（空气）。冷却水入口温度为5，出口温度为16，空气离开压缩机时的温度为145。假设所有对环境的传热均可忽略。试计算实际供给压气机的功和该过程的理想功的比值。假设空气为理想气体，其摩尔定压热容CP=29.3kJ/（kmolK）。 解：以被压缩的空气为系统，以1kmol空气作为基准。假设空气为理想气体，在

8、此过程中空气放出的热量为Q=WWCP，W（touttin）式中WW为冷却水的流率；CP,W为水的热容，取值为4.18kJ/（kgK），tout和tin分别为冷却水的出、入口温度。所以Q=1004.18（165）=4.598103（kJ/kmol）压缩过程中空气的焓变为 若忽略此压缩过程中动能和势能的变化，则所需的功为WS=Q =4.1021034.598103=8.700103（kJ/kmol）过程的熵变可以按下式计算所以压缩过程的理想功为Wid=HT0S=4.102103278.15（7.199）=6.104103（kJ/kmol）因此实际供给压气机的功与该过程的理想功的比值为 WS/Wid

9、=8700/6104=1.4255. 水与高温燃气进行热交换转变成260的恒温蒸气，在此过程中，燃气温度由1375降到315，已知环境温度为27。试确定1kg气体由于热交换过程，其有效能的降低值，设气体的比热容为1kJ/（kgK）。 解：若忽略在进行热交换过程中燃气动能和位能的变化，则有效能的降低可表示为B=B2B1（H2T0S2）（H1T0S1）将上式整理可得B=（H2H1）T0（S2S1）其中 T027273.15300.15（K） H2H1CP（T2T1）1060.00kJ/kg S2S1因此该过程有效能的降低为B1060.00300.15（1.030）750.72（kJ/kg）6. 如

10、果空气绝热节流膨胀，从2100kPa降到100kPa不做任何功。若传热以及位能和动能变化均可忽略，试提出一些假设，确定此过程所产生的功损失。 解：假设环境温度T025273.15298.15（K），并假定空气为理想气体。绝热节流膨胀，Q0，H0，T0，所以过程的熵变为SRln（p2/p1）8.314ln（100/2100）25.312（kJ/（kmolK） 若忽略传热以及位能和动能的变化，此过程所产生的功损失为 WLT0SQ298.1525.31207.547104（kJ/kmol）7. 一冷冻机连续冷却一盐水溶液，使其温度有21降低到7，热被排到温度为27的大气中。确定冷冻机所需绝对最小功率

11、，如果每小时冷却25m3盐水，必须放给大气多少热量？盐水的数据为：CP3.5kJ/（kgK），1150kg/m3。 解：在盐水冷却过程中，其始态温度为T121273.15294.15（K），终态温度为T27273.15266.15（K），环境温度T027273.15300.15（K），盐水的焓变为盐水的熵变为冷却盐水所需的最小功为 WidH T0S98.00300.15（0.350）7.052（kJ/kg）单位时间内冷却的盐水量为mVS25115028750（kg/h）7.986kg/s于是冷冻机所需的最小功率为 NminmWid7.9867.05256.32（kW）放到大气中的热量为 Qm（

12、HWid）28750（98.007.052）3.020106（kJ/h）8. 倘若一含有30%（摩尔分数）氨的混合物在一平衡状态下蒸发，保持恒温38，压力100kPa，环境温度为16，试计算最小功Wmin。 解：环境温度为T016273.15=289.15K，设温度T=38273.15=311.15K，压力为100kPa的纯溶剂和纯液态氨的有效能为零，则蒸发前后混合物的有效能为Bm=HmT0Sm （1）若忽略混合热和超额熵，即 Hm=HE=0 （2） Sm=R（x1lnx1x2lnx2） （3）这样，氨的混合物的有效能为 Bm=RT0（x1lnx1x2lnx2）=1.4685103J/mol

13、（4）由于设311.15K，压力为100kPa的纯溶剂和纯液态氨的有效能为零，所以蒸发后溶剂的有效能B1=0，氨在311.15K，100kPa下的气态，其有效能为B2=（）T0（） （5）但在311.15K，100kPa下不可能存在液态的氨。若忽略压力对液态氨的性质的影响，则可用311.15K时饱和液体氨的焓与熵代替，即由式（5）得B2=（）T0（） （6）由饱和氨的性质表13可查得311.15K时饱和液体氨的焓与熵为 =1141.4kJ/kg=19403.8J/mol=6.304kJ/（kgK）=107.2J/（molK）由气态氨不同温度压力下的性质表12可查得311.15K，100kPa时

14、 =2332.4kJ/kg=39650.8J/mol=11.382kJ/（kgK）=193.5J/（molK）将各数据代入式（6）便可得氨气的有效能为 B2=（39650.819403.8）289.15（193.15107.2）=4706.6（J/mol）所以蒸发过程的最小分离功为Wmin=B=x1B1x2B2Bm0.3（4706.6）（1468.5）=56.5（J/mol）9. 将含有氧气和氮气各50%（摩尔分数）的混合气体于4Mpa和298.15K下连续地分离为同温度和同压力下的气体产品，氧气产品中含气为10%（摩尔分数），氧气的回收率为90%，试计算此过程所需的最小分离功。 解：由题中所

15、给条件，知原料中氧气的摩尔分数为=0.5；氧气产品中氧气的含量为=0.9，氮气的含量为=0.1；氮气产品中氧气的含量为=0.1，氮气的含量为=0.9。由物料衡算知，由1mol原料可分离为0.5mol 的氧气产品和0.5mol的氮气产品。方法一：以4Mpa和298.15K条件下的纯氧气和纯氮气为基准计算有效能，根据有效能差得到最小分离功。进料的有效能为 Bf=（HfH0）T0（SfS0）其中Hf=（H1H2H）H0= H1H2Sf=R（lnln）SES0=设原料及产品为理想混合物，即H=0，SE=0，于是原料的有效能变为 Bf=RT0（lnln）=1718.19J/mol同样可得出氧气产品和氮气

16、产品的有效能分别为 Ba=RT0（）=805.82J/mol Bb=RT0（）=805.82J/mol这样对于1mol的氧气与氮气的混合物所需的最小分离功为 Wmin=B=aBabBbfBf=912.37J/mol方法二：完成气体分离过程所消耗的最小功，就是压缩气体时所消耗的等温可逆压缩功。压缩氧气和氮气产品中的氧气时的等温可逆压缩功分别为 Wa1=0.5RT0ln（/）655.66J/mol Wb10.5RT0ln（/）199.48J/mol压缩两种产品中的氮气所需的等温可逆压缩功分别为Wa20.5RT0ln（/）199.48J/molWb20.5RT0ln（/）655.66J/mol所以该

17、分离过程所需的最小分离功为 WminWa1Wa2Wb1Wb2912.36J/mol10. 两股热水在绝热条件下相混合，其中一股水的温度为353.15K，流量为25kg/s；另一股水的温度为313.15K，流量为30kg/s。以知环境温度为298.15K，试计算这一混合过程有效能的降低。 解：设温度为353.15K的水的流量用a表示，下标a表示其性质；用小标b表示温度为313.15K的水的性质，b表示其流量；下标m表示混合后水流的性质，m表示混合后水的流量。由饱和水和饱和水蒸汽表可查得两股水的焓和熵为 Ha=334.91kJ/kg， Sa=1.0753kJ/（kgK） Hb=167.57kJ/k

18、g， Sb=0.5725kJ/（kgK）由此可计算出混合前两股水的有效能函数为 Ba=HaT0Sa=334.91298.151.0753=14.309（kJ/kg） Bb=HbT0Sb=167.57298.150.57253.121（kJ/kg）由于混合过程是在绝热条件下进行的，其焓平衡方程为 aHabHb=mHm所以混合后水流的焓为 Hm=243.63（kJ/kg）根据Hm的值由饱和水和饱和水蒸汽表可查得混合后水流的温度为331.36K，进而可查得混合后水流的熵为Sm=0.8085kJ/（kgK），这样混合后水流的有效能函数为 Bm=HmT0Sm=243.63298.150.8085=2.5

19、76（kJ/kg）于是这一混合过程的有效能降低为 B=mBmaBabBb=552.5762514.30930（3.121）122.42（kJ/s）11. 压力为1500kPa，温度为673.15K的水蒸汽通过如图6-2所示的喷管膨胀到100kPa，其喷管效率为90%，环境温度为298.15K，试计算水蒸汽通过喷管膨胀后有效能降低的百分数（相对于初态）。 解：如图所示，在T-S图上水蒸汽在通过喷管钱在点1处，通过喷管后由于喷管效率不是100%而到达终态2；如果是完全绝热(的喷管效率为100%)，则应沿等熵线到达a点。所以对于喷管效率为90%的膨胀过程，我们可设它先经过绝热膨胀到a，然后由a等压膨

20、胀到2。在初态1时，由过热水蒸汽表查得H1=3255.8kJ/kg， S1=7.2690kJ/（kgK）若忽略初态1时的流速，则其有效能函数为B1=H1T0S1=3255.8298.157.2690=1088.6（kJ/kg） （1）由状态1到状态a是完全可逆绝热过程，所以Sa=S1=7.2690kJ/（kgK）由Sa的数值知道在100kPa时，状态a为饱和水和饱和蒸汽的混合物，由饱和水和饱和蒸汽表查得100kPa时Hf=417.46kJ/kg， Sf=1.3026kJ/（kgK）Hg=2675.5kJ/kg， Sg=7.3594kJ/（kgK）设状态a的汽液混合物中含液体水的摩尔分数为xw，

21、则有Sa=SfxwSg（1xw） （2）由式（2）得 xw=所以状态a的焓值为Ha=Hfxw（1xw）Hg=417.460.0149（10.0149）2675.5=2641.8（kJ/kg）对于稳定流动过程，在没有轴功和位能变化时，其能量方程为 H2H1（）/2g=0 （3）HaH1（）/2g=0 （4）忽略初态1时过热水蒸汽的流速，即u1=0，结合喷管效率的定义，由式（3）和式（4）可得（H2H1）/（HaH1）= （5）于是终态2的焓值为 H2=（HaH1）H1=0.9（2641.83255.8）3255.8=2703.2（kJ/kg）根据H2的数值由过热水蒸汽表可查得 T2 386.52

22、K， S2 7.4318kJ/（kgK）由式（3）可以得到 （6）所以状态2时水蒸汽的有效能函数为 B2=H2T0S2=H1T0S2 （7）由式（1）和式（7）可以得到有效能的降低为B=B2B1=T0（S1S2）=298.15（7.26907.4318）48.54（kJ/kg）相对于初态，有效能降低的百分率为 12. 温度为393.15K的水（流量为2105kg/h）在绝热的条件下，通过过热蒸汽降温器与温度为573.15K，压力为700kPa的过热水蒸汽（流量为5105kg/h）相混合。选择基准态温度为288K，试计算相对于初态有效能降低的百分率。 解：设393.15K时水的性质用下标a表示，

23、573.15K时过热水蒸汽的性质用小标b表示，混合后的性质用小标m表示。由饱和水、饱和水蒸汽表及过热水蒸汽表可查得 Ha503.71kJ/kg， Sa1.5276kJ/（kgK） Hb3059.0kJ/kg， Sb7.2965kJ/（kgK）若过热蒸汽降温器中的混合是绝热的，则 Hm2328.9（kJ/kg）根据Hm的数值可知混合后降温器中是压力为700kPa的液体水和蒸汽的混合物，此时由饱和水和饱和水蒸汽表查得水及蒸汽的焓与熵分别为Hf697.21kJ/kg， Sf1.9922kJ/（kgK） Hg2763.5kJ/kg， Sg6.7080kJ/（kgK）在水和蒸汽混合物中，水的摩尔分数xw

24、为 混合后湿蒸汽的熵为SmxwSf（1xw）Sg 0.21031.9922（10.2103）6.70805.7163（kJ/（kgK）于是混合前水和过热水蒸汽的有效能函数分别为 BaHaT0Sa503.712881.527663.76（kJ/kg） BbHbT0Sb3059.02887.2965957.61（kJ/kg）这样混合前总的有效能为 B1t=aBabBb=210563.765105957.614.9156108（kJ/h）混合后水和蒸汽混合物的有效能函数为Bm=HmT0Sm=2328.92885.7163=682.60（kJ/kg）因此这一过程的总的有效能的降低为Bt=mBmB1t=

25、（2+5）105682.604.91561081.374107（kJ/h）有效能相对于初态时降低的百分率为 13某工厂一工段需要流量为10 m3h-1，温度为80的热水。现有0.3MPa的饱和水蒸汽和30的循环回水可供调用。请你设计一个热水槽，进入该槽的蒸汽和冷水各为多少流率？相应的蒸汽管和冷水管尺寸如何？ 解：这是一个稳定流动系统，动能及势能不是很突出，可以忽略不计。若忽略混合时的热量损失，而混合过程无机械轴功产生，即Q=0，Ws=0。 稳流系统热力学第一定律，H=Q Ws=0，即进出焓相等 冷水的热力学性质：30，近似为饱和液体，H冷水=125.79 kJkg-1，比容1.0043l*10

26、-3m3kg-1饱和蒸汽的热力学性质：0.3MPa，饱和温度为133.55，H蒸汽=2725.3 kJkg-1，比容 60610-3 m3kg-1热水的热力学性质：80，近似为饱和液体，H热水=334.91 kJkg-1 比容为 设冷水的流量为m水，蒸汽的质量流量为m汽。 热水流量为 则 解得 查阅“化工工艺设计手册”，可知：一般工业用水在管中的流速要求在1.0m/s左右，低压蒸汽流速为20m/s左右。 则 即 式中A为管道截面积，D为管径，U为流速，V为比容。 冷水管径 按照管道规格尺寸，选取DN50的冷水管道。蒸汽管径 选取DN100的蒸汽管道。14用液体输送泵，将温度为25的水，从0.1

27、Mpa加压到1.0Mpa，进入锅炉去产生蒸汽，假设加压过程是绝热的，泵的实际效率相当于绝热可逆过程效率的0.6，求需要的功为多少？ 解：按题意，稳流过程中Q=0，忽略动能和势能的影响，H=-Ws 由热力学基本关系式可知，dH=TdS+VdP对绝热可逆过程，即等熵过程，dS=0 ，水可近似为不可压缩液体，实际功率 15.试求将1kg，0.6MPa的空气，按如下条件变化时的热量变化，以及有效能变化。取环境温度为25（298K）。（1）等压下由-38加热至30；（2）等压下由30冷却至-170。解：由空气的TS图可查得0.6MPa下各温度状态的焓及熵值如下： -38（235K），H1=11620 J

28、mol-1 S1=104 Jmol-1K-1 30（303K），H2=13660 Jmol-1 S2=111 Jmol-1K-1 -170（103K），H3=7440 Jmol-1 S3=77 Jmol-1K-1 （1）等压加热热量 有效能变化 （2）等压冷却热量 有效能变化 16. 试求1kmol，300K的空气，由0.1MPa等温可逆压缩到10MPa的轴功和理想功。环境温度取T0为298K。解：由空气的TS图可查得，在300K下，各压力状态下的焓值和熵值如下： 0.1MPa，H1=13577 kJkmol-1 S1=126 kJkmol-1K-1 10MPa，H2=1300 kJkmol-

29、1 S2=87 kJkmol-1K-1 稳流系统 H=QWS 可逆过程 WS=QrevH 其中可逆热Qrev=TS=T（S2S1）=300（87126）=-11700 kJkmol-1所以 理想功 计算结果表明，等温下将空气从0.1MPa压缩至10MPa时，其消耗的理想功比可逆轴功要少一些，这是因为压缩时放出的热量可逆地传递给环境，环境获到了部分功，消耗的功最少。17. 试比较如下几种水蒸汽，水和冰的有效能大小。设环境温度为298K。 0.15MPa，160，过热蒸汽； 0.3MPa， 160，过热蒸汽； 0.07MPa，100，过冷蒸汽； 100，饱和蒸汽； 0.1MPa，100，饱和水；

30、0.1MPa，0，冰。 解：由水和水蒸汽性质表可查得各状态点的焓和熵值，设298K，液态水为基准态，有效能为另。 根据有效能计算式： 计算结果见下表所列。序号t,P,MPaH,kJkg-1S,kJkg-1K-1B,kJkg-10250.1104.890.3674011600.152792.87.4665572.421600.32782.37.1276662.931000.072680.07.5341439.441000.12676.27.3614487.151000.1419.041.306934.2600.1-334.4-1.224735.2 判断水蒸汽的价值，应当用有效能而不是焓，从表中1

31、，2可见，相同温度下，高压蒸汽的焓值虽不如低压蒸汽高，但是其有效能却比低压蒸汽为高。实际使用中，当然高压蒸汽的使用价值高，相对称为高品质能量。18.求将室温空气由常压压缩至0.6MPa的有效能为多少？ 假设环境温度为298K。 解：若假设空气为理想气体，则压力对焓变化无影响，压力对熵变化为 则有效能变化 19.某人称其能用100的饱和水蒸汽，提供140的热能，且每公斤水蒸汽可供热量1800kJkg-1。请验证其可靠性。 解：热泵可以提高热能的温度，其原理采用某工质，使其在低于环境的温度下蒸发，即从环境吸入热量，再压缩到较高压力，在高于环境温度下冷凝放热，达到供热的目的。0.1MPa，100的饱

32、和水蒸汽，若取298K，液态水为基准态，其有效能 热能的有效能为： 487.1501.2，显然这一说法是不可行的，实际过程中热损耗是不可避免的，二者之间的差距更大。20有一台空气压缩机，为气动调节仪表供应压缩空气，平均空气流量为500m3h-1，进气初态为25，0.1Mpa，压缩到0.6Mpa，假设压缩过程可近似为绝热可逆压缩，试求压缩机出口空气温度，以及消耗功率为多少？ 解：对绝热过程 H=-Ws 初、终态的焓值可以查空气的有关图表得到，也可以从气体的P-V-T关系式求得。由于压力不高，此时空气可当成理想气体处理。多变指数k 可导出理想气体绝热可逆过程的轴功式压缩时温度变化关系式为： 即为2

33、24，可见出口温度太高，需要在压缩机的出口装上冷却器，通常在压缩机出口有一缓冲罐，在此对空气进行冷却降温。如果出口压力较高，则不能当成理想气体处理，真实气体的PVT性质是可以通过状态方程准确计算的。21某人称其设计了一台热机，该热机消耗热值为42000kJkg-1的燃料30kgh-1，可以产生的输出功率为170kW。该热机的高温与低温热源分别为670K和330K。试判断此热机是否合理。解：从已知的条件，我们可以计算出该热机的效率，以及卡诺热机的效率，然后比较两者的大小。 热机的效率 卡诺热机效率 卡诺热机是效率最高的热机，显然该人设计的热机不合理。22某动力循环的蒸汽透平机，进入透平的过热蒸汽

34、为2.0MPa，400，排出的气体为0.035MPa饱和蒸汽，若要求透平机产生3000kW功率，问每小时通过透平机的蒸汽流量是多少？等熵膨胀效率的多少？假设透平机的热损失相当于轴功的5%。 解：进出透平机的蒸汽状态见下图所示，焓、熵值从附录水蒸汽表中查到，按稳流系统热力学第一定律对透平机进行能量衡算，H=Q-Ws 则 蒸汽流量 按本题意，等熵膨胀后应该是湿蒸汽，即为饱和蒸汽和饱和水的混合物，此时熵值，即为饱和蒸汽和饱和水的熵按比例混合，从附录查得饱和蒸汽的熵，从饱和水性质表查得饱和液体的熵， 设湿蒸汽中气相重量百分含量为x,则 7.1271=7.7153x+(1-x)0.9875解得 x=0.

35、9126湿蒸汽的焓值 H=xHg+（1-x）Hl =0.91262631.4+(1-0.9126)304.25=2428.0kJkg-1定熵效率 23. 0.1013Mpa的饱和水蒸汽被绝热压缩至.pa，280，蒸汽流率为gh，环境温度25，计算: ()压缩机的功率 ()理想功和热力学效率0.1013MPa饱和水蒸汽的焓值和熵值分别为:H1=2676.1kJkg-1 S1=7.3549 kJkg-1K-1。0.3MPa和280过热蒸汽的焓值和熵值分别为:H2=3028.6kJkg-1 S2=7.6299 kJkg-1K-1(1) Ws= H2- H1=3028.6 - 2676.1-3028.

36、6=352.5 kJkg-1 (2) Wid=H - T0S=(3028.6-2676.1) - 298.15(7.6299-7.3549)=270.4 kJkg-1 24. 1.5MPa、500的过热水蒸气推动透平机作功，乏汽压力50kPa,温度148。每千克蒸汽通过透平机时有6.32kJ的热量散失于25的环境。求此过程的实际功、理想功、损失功和热力学效率。已知1.5 MPa、500水蒸气的焓值H1=3473.1kJKg-1，熵值S1=.5698kJkg-1K-1和下列数据35 kPa70 kPa120H2723.1H2719.6S7.9644S7.6375160H2800.6H2798.2

37、S8.1519S7.8279120 50kPa H=2721.6 kJKg-1 S=7.8243 kJkg-1K-1160 50kPa H=2799.6 kJKg-1 S=8.0130 kJkg-1K-1148 50kPa H2=2776.2 kJKg-1 S2=7.9564 kJkg-1K-1-Ws=H1-H2+Q=3473.1-2776.2-6.23=690.7 kJKg-1-Wid=T0S-H=298.15(7.9564-7.5698)-(2776.2-3473.1)=812.2 kJKg-1WL=Ws-Wid=812.2-690.7=121.5 kJKg-125. 设一高速喷管，其中流

38、过压力为700kPa，温度为304的蒸汽。已知在喷管入口处速度为30.5m/s。试计算在压力为560，490，420，350，280，210，及140kPa处的截面积比F/F1（其中F为计算压力处的截面积，F1是喷管入口处的截面积）。假设喷管绝热操作且无摩擦。解：查过热水蒸气表，当p1=700kPa，t=304时H1=3068.41Kj/kg, S1=7.3206kJ/, V1=0.38m3/kg由连续性方程得 （1）因为喷管绝热操作，Q=0，则 对于绝热无摩擦的等熵过程，在p=560kPa时，H =3010.5kJ/kgV =0.45m3/kg因此有式（2）得 由式（1）得可用同样的方法计算其它压力下的F/F1数值，所得结果列于下表：7005604904203502802101400.380.450.500.570.650.770.961.3030.5341.7426.8506.1582.3661.6747.0841.5F/F11.0000.1060.0940.0910.0890.0930.1030.124 58Thank you for your support ! 会员：newsusan for berg