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1、1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15kJ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：15kJ（
2、a）是正？（b）是负？（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2热）是 。试问流体的熵变：10kJ（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。
3、习题6-1 压力为 ，温度为 的水蒸气通过一根内径为 75的管子，以 的速度1.5MPa320 -13ms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5kPa80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， ，-1132.8Jgh -12645.kJgh由 3-13-176.5cmg0.765kgV2442进口截面积 221.0.4mAD、 -1130.75kgs6uAmVVAu12-222.4.08m. 2-121645.32.860.2kJgh忽略位能变化，则 z223-117.20.56kJgusq
4、wmhu-10.7516.205347.kJs47.3kWs6-2 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89kg6m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。18.3m3.KW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4.5进行加热，使水温保持在 ，试计算此加热器所需净输入的热量。7.2【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： 21sQWmhgzu-9
5、.817.3.9kJgz02u3 -1-1.4568.0Jg3.68kJg1892sNQ水热容： 3-1.kKPC-17.29.JhTsmwhgzu-1-1-118923.6.90.857kJkJ4.6kJs6-3 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。-12kJs【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：,-117.6kJgKs -13658.4kJgh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：，-10.493l -19.l，82Jgs2Jg
6、由以上数据可确定出口处水蒸气的干度312 27.60.4938.1s xx出口处水蒸气的焓值为：-122.5.058.719.83kJglg lh h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：218.736.42.06WSWHmh6-4 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 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
7、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 3.5KW，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
8、能变化-1671089.5kJg3.4Qq-5.sw1010idphCTT由理想气体状态方程 知MR-313.728.1648kgm4109T-2.pRT对于稳流过程 221144mdudu因此 -11 2235.60.6ms.87.14ud-112 22.436. TT422 210.145.60.15.38uTT由热力学第一定律表达式 2shqw21.05890.15.3819.53.TT解得： 3.K-124.79msu6-6 气体在 ， 时稳流经过一个节流装置后减压至 。试求：CO15MPa300.13MPa节流后的温度及节流过程的熵变。 2解：（1）等焓过程： 2121idRpHCT
9、H气体可看成理想气体 、所以a03. 021RidpTTC查附表： ： 、 、 2O34.9CK7.38CPMa0.28所以： 、16rT1r由普遍化第二维里系数关联RH10011111.62.64.25.2111.64.2147507.83.39098.0.23.8rrrCr r rr rrr rdBdBPTTTPT 1.6 4.2709.30.846-11645JmolRH查附表：CO 2热容 35283143.9.0.0.7410.560idPCTTTT估算 下的 值:015KidpC-17.2Jolidp所以 64.30.5286.TK平均温度: 894.5am求出 -16.Jolid
10、pC5重算 : 与前面一致2T614.530.286.58K求 T2286.5K 下的热容， -12JmolidpC平均热容 -7.7idp (2) 求 S02RQ11112.65.212.65.207750.23.499r rr rdBPPTT-11.4JKRS -1-80.3ln.ln1.6.7JKmol305idpC6-7 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:22110lnl0
11、idpTPSCR21.ln8.3457idp R2.57ex6.19idpTCR查附表 2 : 乙烷热容35283144.178.20.610.6102.70idp TTT迭代计算： 2 2 2 22 2 2350.8.84.46.35.196.7143567093.767084.7id id idp p pid id idp p pCCCTKKKKRRRTTT4.绝热过程 ,忽略动、位能变化0Q 2211 3528314-.78.10.6.10.7096JmolTTidspWHCR dT6(b) 用普遍化关联乙烷: 305.2cTK4.87cPMa0.9初态: 147.9.r 12.513r
12、0011.64.21.6 4.297089.83.300.52. .10.3685457RrrrCrr rHdBdBPTT -167JmolRH012.65.22.65.2705.139.146474r rr rSdBPPTT-1-09JKolRSQ为初步求 , 先假定223.7T21.63rT01rP012 2.65.22.65.20775.4198.33Rr rrr rSdBPT-1-20JKmolRS过程为等熵过程，同（a） 22111nl0idRpTPCS20.ln8.314l40.953755idPTC2.78exp6.idp用与（a）相同的方程迭代: 2 2 2 22 234.75
13、.30.45.4319.5.138.9061887id id idp p pid idp pTKTKCTKCTKC重新求出 与原始估计值相近-1.9JmolRS故: 22.r70022221.64.221.6 4.29789.83.3000.4. .10.134RrrrCrr rHdBdBPTT -21JmolRH 2121 2135283144-1-14.780.6.02.7006.7Jol9JmolTidRspWCHTTd6-8 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36Nh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为 ，产生 、3 543.7MP
14、a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4温度范围的平均等压热容为 ，试求：-136JkolK（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。0.149MP解：（a） , 0sWQ水高 气 HQHL18.51403864.2 hKJTmCHp高 气 1h 汽相水低 气查 h-s 图: 水1230kgKJhC05112kg17低 高低气 hm16738.54km高气 （b）蒸汽经透平对外做功乏气 : 饱和气: MPap109. 0q132680kgKJh123 268kgKJhWhSW7566-9 丙烷从 、 被压缩至 。假定压缩过程为绝热可逆（等熵）压缩，0.1a04.5MPa试计算 丙烷所需
