化工熱力學(xué)應(yīng)用及計(jì)算考試試題

1、五、化工熱力學(xué)應(yīng)用及計(jì)算題1、 已知50kg的丙烷氣體，需要在137、5mpa的條件下貯存。欲設(shè)計(jì)一個(gè)壓力容器，請(qǐng)?zhí)峁┰撊萜鞯捏w積設(shè)計(jì)參數(shù)。請(qǐng)分別據(jù)兩種方法進(jìn)行計(jì)算：（1） 普遍化三參數(shù)壓縮子法（2） 真實(shí)氣體狀態(tài)方程法 設(shè)丙烷符合r-k方程 說(shuō)明：答題時(shí)只需給出解題的步驟和方法，不必給出具體結(jié)果。注意：公式中每一參量必須作出說(shuō)明：根據(jù)已給條件，直接代入公式中每一參量的具體數(shù)值和單位必須作出說(shuō)明，而在計(jì)算時(shí)已知條件不足的均須自行補(bǔ)充說(shuō)明（其中a和b不必列出公式）。否則相應(yīng)步驟的得分值為0。解：（1）普遍化三參數(shù)壓縮因子法：（共6分）（1分）（1分）查壓縮因子表得z0和z1（1分）（1分） （1

2、分）如p、t、量綱不正確，則扣1分如果t量綱為k ，p量綱為pa 則量綱為；如果t量綱為k ，p量綱為kpa 則量綱為。（1分） （量綱為）（2）真實(shí)氣體狀態(tài)方程法：（共7分）（41=4分） 已知 （1分）而須查取丙烷的臨界參數(shù)（1分）據(jù)，經(jīng)試差計(jì)算得（），（1分） （量綱為）2、某純物質(zhì)b由1 .013mpa，453k的飽和蒸汽變?yōu)? .052mpa，653k的過(guò)熱蒸汽。（1）試設(shè)計(jì)以偏離函數(shù)為基礎(chǔ)的計(jì)算過(guò)程h的路徑框圖，并寫(xiě)出各步驟的計(jì)算過(guò)程的焓變及h總表達(dá)式；列出所用到的主要公式，不需算出最后結(jié)果。（2）簡(jiǎn)要說(shuō)明計(jì)算過(guò)程h為何要引入偏離函數(shù)的概念。（假設(shè)已知理想氣體的cp= a+bt+c

3、t2，偏離焓hr）。解：（1）共9分b 飽和蒸汽1 .013mpa，453kh=? b過(guò)熱蒸汽4 .052mpa，653k -h1r h2r b過(guò)熱蒸汽(理氣)4 .052mpa，653kb飽和蒸汽(理氣)1 .013mpa，453kh* 4分 2分1+1+1=3分（2）共4分如據(jù) 計(jì)算，一方面：對(duì)于真實(shí)流體特別是新開(kāi)發(fā)的物系，其熱容往往比較缺乏；另一方面真實(shí)流體的狀態(tài)方程比較復(fù)雜，即計(jì)算較繁瑣、工作量大?；诖?，則工程中計(jì)算過(guò)程h可引入剩余性質(zhì)的概念，計(jì)算較簡(jiǎn)單、方便。 1+2+1=4分 六、應(yīng)用及計(jì)算題（39分） 每題13分1、有兩股壓力分別是12.0 mpa和1.5 mpa的飽和蒸汽。(

4、1) 如用于作功，經(jīng)穩(wěn)流過(guò)程變成25的飽和水，求wid(to=298k) 。(2) 如用作加熱介質(zhì)，經(jīng)換熱器后變成25的飽和水，求換熱量q 。對(duì)計(jì)算結(jié)果作綜合分析，在化工設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中如何合理地使用這兩股蒸汽？已知：各狀態(tài)點(diǎn)一些熱力學(xué)參數(shù)，見(jiàn)表1。表1. 裝置各狀態(tài)點(diǎn)一些熱力學(xué)參數(shù)狀態(tài)點(diǎn)tpmpa狀態(tài)hkjkg-1skjkg-1k-11324.812飽和蒸汽2684.9549242198.31.5飽和蒸汽2792.2644483250.008169飽和水104.8903674解：1.（1） 3+12=5分（2） 3+12=5分(3) 高壓蒸汽的作功本領(lǐng)比低壓蒸汽強(qiáng)。高壓蒸汽的加熱能力比低壓蒸

5、汽弱，因此用低壓蒸汽作為工藝加熱最恰當(dāng)，并可減少設(shè)備費(fèi)用。 1.5+1.5=3分八、簡(jiǎn)答題1寫(xiě)出穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的一般形式；當(dāng)流體流經(jīng)泵和流經(jīng)換熱器時(shí)系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的簡(jiǎn)化形式。、答：穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律表達(dá)式為：(1) 流體流經(jīng)換熱器傳質(zhì)設(shè)備ws=0；另外，考慮動(dòng)能項(xiàng)和勢(shì)能項(xiàng)與焓變之間的數(shù)量級(jí)差別，動(dòng)能項(xiàng)和勢(shì)能項(xiàng)可以忽略，即，；因此，穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律可化簡(jiǎn)為：流體流經(jīng)泵、壓縮機(jī)、透平等設(shè)備在數(shù)量級(jí)的角度上，動(dòng)能項(xiàng)和勢(shì)能項(xiàng)不能與焓變相比較，可以忽略，即，；即：若這些設(shè)備可視為與環(huán)境絕熱，或傳熱量與所做功的數(shù)值相比可忽略不計(jì)，那么進(jìn)一步可化簡(jiǎn)為：2完成相平衡體系求解過(guò)程

6、框圖。假設(shè)體系為部分理想系，已知總壓及液相各組成，求該體系溫度及汽相組成(為某一有限小數(shù))。解：組分i在汽相分逸度系數(shù) 1 ， 1 已知p，xi假設(shè)： t 計(jì)算： pis 計(jì)算： yi 公式： no，重新調(diào)整 t 輸出t，yi 八、計(jì)算題1（ 10分） 6.0mpa，400的過(guò)熱蒸汽（h1=3174 kjkg-1，s1=6.535 kjkg-1k-1）在穩(wěn)流過(guò)程中經(jīng)透平膨脹到0.004mpa、干度x=0.9。（已知0.004 mpa下hg=2554 kjkg-1，sg=8.4808 kjkg-1k-1，hl=120 kjkg-1，sl=0.4177 kjkg-1k-1）。t0=298k。（1）

7、如該透平是絕熱的，求該過(guò)程的wid、ws、wl及熱力學(xué)效率 。（2）如該透平的熱損失為5 kjkg-1汽 終態(tài)不變。求該過(guò)程的wid、ws、wl及熱力學(xué)效率 。解：（1）待添加的隱藏文字內(nèi)容2 （2）九計(jì)算題 1. 今有壓力為10mpa、溫度400的過(guò)熱蒸汽，經(jīng)汽輪機(jī)絕熱膨脹，乏氣為0.2 mpa 的飽和蒸汽，蒸汽有關(guān)數(shù)據(jù)為： 狀態(tài)hkj/kgskj/kgk10mpa、400過(guò)熱蒸汽30936.2070.2mpa飽和蒸汽27077.127 試計(jì)算上述過(guò)程產(chǎn)生的軸功； 過(guò)程的火用 和火無(wú)的變化值、； 過(guò)程的理想功和損耗功。上述計(jì)算以1kg蒸汽為基準(zhǔn)，環(huán)境溫度。1. 解： 絕熱 q=0, ws=-

8、h （2707-3093）-298（7.127-6.207）-660.16kj/kg 絕熱 ssur=0 則 wl=an,t=t0ssys=274.16kj/kg十、計(jì)算分析題1 某工廠采用氨壓縮制冷，制冷能力q0=200000 kjh-1，操作條件如右圖，且已知：h1=1661 kjkg-1， h2=1890 kjkg-1，h4=560 kjkg-1， h5=535 kjkg-1求：（1）制冷劑循環(huán)量（kjh-1）； （2）壓縮機(jī)消耗功率（kw）；（3）該循環(huán)的制冷系數(shù)；（4）冷凝器的熱負(fù)荷。 解：(1)單位制冷量： （2分）制冷劑循環(huán)量： （2分）（2）單位制冷劑消耗的功： （2分）壓縮機(jī)消耗的功率： （2分）（3）制冷系數(shù)： （2分）（4）單位制冷劑放熱量： （2分）冷凝器熱負(fù)荷： （2分） 2 計(jì)算500k，100kj恒溫?zé)嵩淳哂械挠行芘c無(wú)效能分別為多少？t0=298k 。解：有效能： （3分）無(wú)效能： （3分）4某氣體在300k, 1.013105pa下可視為理想氣體，試求此氣體在500k, 1.013107pa下的焓值。已知：（1）在300k, 1.013105pa時(shí)，h0id=0(2) 在500k, 1.013107pa時(shí)，偏離焓h5000