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1、难度： 中分值：10章节：第五章 化工过程的能量分析知识点：功热转化，热力学效率，理想功备注：南工大试题答案：(1)3#2#1#4#因为温度压力越高，蒸汽的作功本领越大；温度相同时，压力越高，蒸汽的作功本领越大； 压力相同时，温度越高，蒸汽的作功本领越大； 任何温度压力下的饱和蒸汽比任何温度压 力下的饱和水作功本领大。(2) 应尽可能利用高压蒸汽来做功，低压蒸汽来加热。(3)E = T (S - S ) - (H - H ) = 298(0.3674 - 5.787) - (1049 - 2783) = 1063KJ / Kgx 30 0303W = (H - H ) - T (S - S )
2、 = (1344 - 2783) - 298(3.2534 - 5.787) =-684KJ / Kgid 430431. (10 分)设有压力为 1.013MPa、6.868MPa、8.611MPa 的饱和蒸汽和 1.013MPa, 573K 的过热蒸汽和 8.611MPa， 573K 的饱和水，若这些蒸汽和水经充分利用后，最后排出 0.1013MPa,298K的冷凝水(即环境状态)。( 1 )将它们做功本领从大到小排序,并说出如此排序的理由。(不需要计算)(2) 简要阐述如何合理利用蒸汽。(3) 计算3# (序号见下表)饱和蒸汽的炷Ex。(4) 若将3#饱和蒸汽变成4#饱和水，环境温度为2
3、98K,请计算此过程所做的理想功。序号P, MPaT,KS(KJ/Kg.K )H(KJ/Kg )0#水0.10132980.3674104.91#饱和蒸汽1.0134536.58227762#过热蒸汽1.0135737.1330533#饱和蒸汽8.6115735.78727834#饱和水8.6115733.25341344难度： 易分值：13章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环知识点：制冷循环备注：南工大试题答案：1 、 1 ) 如右图2) m =Q0q0 = 41800/( -H5)=41800/(1644 一 514.6) = 37Kg / h3) Pt = mWs = m(H2 一 H1
4、)= 37(1866 一 1644)=8214KJ / h = 2.28KW4) = q0/Ws = (H1 - H5)/(H2 - H1)=(1644 一 514.6)/(1866 一 1644) = 5.08 2. （ 13分）设有一制冷能力（冷冻量）为41800kj/h的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15C, 冷凝温度25 C,过冷度为5C。假设压缩机可逆绝热运行，膨胀为节流（等焓）过程。求:1）在T-S图上表示此循环过程；2）每小时制冷剂的循环量；3）压缩机功耗；4）循环制冷系数。（已知压缩机进出口处氨的焓分别为1644 kJ/kg , 1866 kJ/kg , 冷凝器出口过冷氨的焓是51
5、4.6 kJ/kg.）难度：中分值：12分章节：第五章化工过程的能量分析知识点：平衡备注：南工大试题答案：解：(1) 按等熵 S=s2 蒸汽进 1 点出 2 点，x=(s2-S2f)/(s2g-S2f)=(7.155-1.404)/(7.252-1.404)=0.9834 H2=H2gx2+H2f(1-x2)=2689.1*0.9834+0.0166*456.3=2652kg/kJWS=( H1- H2)=-(2975.4-2652)=-323.4kg/kJ忽略动能变化，WS=323.4 kg/Kj(2) B1=AH1_0+TAS1_0= (2975.4-84.98) -293* (7.155
6、-0.2964) =2890.4-2009.6=880.8 kg/Kj B2= (2562-84.98) -293* (7.155-0.2964) =2567-2009.6=557.4(3) nB=ZB-/ZB+= (I Ws | +B2) /B1= (323.4+557.4) /880.8=100%忽略动能变化 S3.(12分)压力0.689Mpa,温度2601的过热蒸汽，以一定线速度进蒸汽动力装置透平作功, 乏气为0.138MPa，设此为可逆绝热膨胀过程。求：(1) 每kg蒸汽的轴功(不计动能变化)；(2) 进、出蒸汽的火I(不计动能变化)；(3) 火效率nex(设环境T=29K , P=
7、0.1013Mpa,热损失可忽略)有关数据P(bar)T(k)H(KJ/kg)S(KJ/kg.k)Hf (KJ/kg)Sf(KJ/kg.k)Hg(KJ/kg)Sg(KJ/kg.k)进透平蒸汽6.895332975.47.155出透平蒸汽1.38456.31.4042689.17.252环境水84.980.2964难度：易分值：12分章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：蒸汽动力循环 备注：南工大试题答案：解：012435S64. (12分)在T-S图上画出下列各过程所经历的途径(注明起点和方向)，并说明过程特点: 如A G=0( 1)饱和液体节流膨胀；( 2)饱和蒸汽可逆绝热膨胀；(3
8、)从临界点开始的等温压缩；( 4)过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体(压力变化可忽略)。难度： 易分值：20 分章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环知识点：制冷循环备注：南工大试题答案：1 ) 如左图打-(H厂勺)；s(H -H )21H - H + (H -H )/n - 1644 + (1866-1644)/0.8 - 1921.5KJ/Kg2121 s2) m-Q /q -50000/(H -H ) - 50000/(1644- 514.6) -44.27Kg/h00153) P -mW -m(H -H) -44.27(1921.5-1644) -12284.9KJ/h-3.41KWTs214
9、) 8 - q /W - (H - H )/(H -H ) - (1644 - 5146)/(1921.5 -1644) - 4.070 s 15215（20分）设一制冷能力（冷冻量）为50000 J/h带节流阀的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15, 冷凝温度25=C，过冷度为5=C。假设压缩机绝热不可逆运行，其等熵效率为80%。求（1）在TS图上表示此循环过程；（5分）（2）每小时制冷剂的循环量（5分）（ 3）压缩机功耗；（5分）（ 4）循环制冷系数。（5分）（已知压缩机进口处氨的焓为 1644 kJ/kg ， 如果经可逆绝热压缩出口处 氨的焓为1866 kJ/kg，冷凝器出口过冷氨的焓是514
10、.6 kJ/kg.）难度：易分值：10章节：第五章 化工过程的能量分析知识点：功热转化备注：南工大试题答案：解：按题意，稳流过程中Q=0,忽略动能和势能的影响，AH=-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=0AH = J vdp = -W ，水可近似为不可压缩液体，s,rW =-V（P -P） = -1.0029X10-3 X（1.0-0.1）X106 =-902.6八kg-1s ,r2 1实际功率 W = 9026 = 1504.3J - kg-1s 0.66用液体输送泵，将温度为25C的水，从0.1Mpa加压到1.0Mpa，进入锅炉去产生蒸
11、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？难度：中分值：12章节：第五章 化工过程的能量分析知识点：功热转化备注：南工大试题答案：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:-38C（235K）, H1=11620 J mol-1S=104 J mol-1 K-130C(303K), H2=13660 J mol-iS2=111J mol-1 K-1-170C(103K), H3=7440 J mol-iS3=77 J mol-i K i(1) 等压加热热量 AHp =x (13660 -11620)= 70.3kJ有效能变化
12、AB = AH -吩=xb040 - 298 x (111- 104山-皿(2) 等压冷却热量 AHp =丄 x (7440 -13660) = -214.5kJ 29有效能变化AB = AH -吩=29 x- 6220 - 298 x (77 -111)= 134%7. 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 25C(298K)。(1) 等压下由-38C加热至30C；(2) 等压下由30C冷却至-170C。难度：中分值：10章节：第五章 化工过程的能量分析 知识点：功热转化，理想功备注：南工大试题答案：解：由空气的TS图可查得，在3
13、00K下，各压力状态下的焓值和熵值如下:0.1MPa,斗=13577 kJ kmol-i10MPa，S=126kJ kmol-i K-iH2=1300 kJ kmol-iS2=87kJ kmol-i K-i稳流系统AH=QWS可逆过程WS=Q AhS rev其中可逆热 Qev=TaS=T (SS) =300X(87126) =-11700 kJ kmol-i 所以 W 二 Q -AH =-11700 - (1300 -13577) = -11123kJ kmol -1Srev理想功W =T AS-AH id 0二 298 x (87 -126) (13000 -13577)二11045kJ -
14、 kmol-1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。8.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。难度：难分值：16章节：第五章 化工过程的能量分析知识点：功热转化，热力学效率备注：南工大试题答案：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：B - B 二(H - H ) - T (S - S )0 0 0 0计算结果见下表所列。序号0123456t,CP,MPaH,kJ kg-1S,kJ kg-1 K-1B,kJ kg-1250.1104.890.367401600.152792.87.4665572.41600.32782.37.1276662.91000.
