化工熱力學(xué)：第6、7章習(xí)題課

第六、七、八章習(xí)題課孤立系統(tǒng)的熱力學(xué)能和熵都是一定值。 能量平衡關(guān)系對(duì)任何系統(tǒng)、任何過程均適用。熱力學(xué)第二定律告訴我們，熵產(chǎn)為零的過程，熵流也為零。 一切實(shí)際過程的總熵變大于等于零。能量衡算法用于過程的合理用能分析與熵分析法具有相同的功效。合理用能的總則是按質(zhì)用能，按需供能。節(jié)能的正確含義是減少用能過程中有效能向無效能轉(zhuǎn)化。絕熱等熵膨脹比絕熱節(jié)流膨脹的冷凍量大。一切實(shí)際過程總能量守恒，過程熵產(chǎn)不為零，有有效能損失。功的傳遞不會(huì)引起熵的流動(dòng)。某封閉系統(tǒng)經(jīng)一可逆過程，作功500kJ且放熱1000kJ，則系統(tǒng)的熵變小于零。自然界一切實(shí)際過程的熵產(chǎn)必大于零。對(duì)于同一熱力過程完成同一狀態(tài)變化而言，其理想功與有效能變化△EX的關(guān)系是。有效能實(shí)際上就是理想功，即。高壓蒸汽的有效能較低壓蒸汽的有效能為大，而且熱轉(zhuǎn)化為功的效率也較高。熱力學(xué)第二定律指出：熱從低溫物體傳給高溫物體是不可能的。若一敞開系統(tǒng)經(jīng)歷—絕熱、等熵過程，則該過程一定是可逆過程。一切實(shí)際過程的能量守恒。一切實(shí)際過程的有效能守恒。系統(tǒng)經(jīng)過一個(gè)絕熱可逆過程，其熵沒有變化。Carnot制冷循環(huán)的制冷系數(shù)與制冷劑的性質(zhì)有關(guān)。1.從工程實(shí)際出發(fā)，合理用能分析的實(shí)質(zhì)是（）。A、過程是否最經(jīng)濟(jì) B、損耗功最小C、能耗最小D、理想功最小2.穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量累積等于零，熵的累積則（）A，大于零B，不確定C，小于零D，等于零3.從合理用能的角度出發(fā)，流體流動(dòng)過程中，液體的流速比氣體的流速（）。A、大B、小C、相等D、可大可小4.單元操作的經(jīng)濟(jì)性分析中，功耗費(fèi)用和下列哪個(gè)因素有關(guān)（）。A、理想功B、有效能C、損耗功D、環(huán)境溫度5.能量衡算法用于過程合理用能分析（）。A、不是最可取的B、不能指出用能不合理之處C、與熵分析法具有相同功效D、能抓住合理用能的實(shí)質(zhì)之處6.過熱蒸汽通過可逆絕熱膨脹，對(duì)外作功為WS，經(jīng)計(jì)算此過程的理想功為Wid，則WS（）Wid。大；B、??；C、相等；D、不確定7.一流體從狀態(tài)1分別經(jīng)歷可逆過程R與不可逆過程N(yùn)R到達(dá)狀態(tài)2，兩個(gè)過程的環(huán)境狀態(tài)相同，則過程R的理想功比過程N(yùn)R的理想功要：（ ）大；B、相等；C、小；D、不確定8.某封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一不可逆過程，系統(tǒng)所作的功和排出的熱量分別為100kJ和45kJ，問系統(tǒng)的熵變（）A，等于零B，大于零C，小于零D，說不清楚9.熵分析法用于過程合理用能分析。（ ）A、不是最可取的B、與能量衡算法具有相同功效C、不能指出用能不合理之處D、能抓住合理用能的實(shí)質(zhì)之處10.自然界一切實(shí)際用能過程、從能量角度講，應(yīng)（）A同時(shí)滿足熱力學(xué)第一第二定律。B滿足第一定律即可。C滿足第二定律即可。D說不清楚12.過熱蒸汽通過可逆絕熱膨脹，對(duì)外作功為WS，經(jīng)計(jì)算此過程的理想功為Wid，則WS（）Wid。大于B、小于C、相等D、不確定13.某封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一不可逆過程，系統(tǒng)所作的功和排出的熱量分別為500kJ和20kJ，問系統(tǒng)的熵變（）。A、等于零B、大于零C、小于零D、說不清楚1.蒸汽壓縮制冷循環(huán)過程中，制冷劑蒸發(fā)吸收的熱量一定制冷劑冷卻和冷凝放出的熱量A大于B等于C小于2.卡諾制冷循環(huán)的制冷系數(shù)與有關(guān)。A制冷劑的性質(zhì)B制冷劑的工作溫度C制冷劑的循環(huán)速率D壓縮機(jī)的功率12.絕熱可逆膨脹過程線在T-S圖上是A.平行于橫坐標(biāo)的直線B.平行于縱坐標(biāo)的直線C.沿等焓線變化的D.沿等干度線變化的16.不可逆過程中孤立體系的A.總熵是增加的，也是增加的B.總熵是減少的，也是減少的C.總熵是減少的，但是增加的D.總熵是增加的，但是減少的17.關(guān)于做功和加熱本領(lǐng)的描述，不正確的是A.壓力相同，過熱蒸汽的做功本領(lǐng)比飽和蒸汽大B.溫度相同，高壓蒸汽的作功本領(lǐng)比低壓蒸汽強(qiáng)C.溫度相同，高壓蒸汽的加熱能力比低壓蒸汽強(qiáng)D.放出的熱相同，高溫高壓蒸汽的作功本領(lǐng)比低溫低壓蒸汽的大18.對(duì)同一朗肯循環(huán)裝置，在絕熱條件下如果提高汽輪機(jī)入口蒸汽壓力，而溫度等其余條件不變，則其熱效率A.有所提高，乏氣干度下降B.不變，乏氣干度增加C.有所提高，乏氣干度增加D.熱效率和干度都不變19.關(guān)于制冷原理，以下說法不正確的是A.任何氣體，經(jīng)等熵膨脹后，溫度都會(huì)下降B.只有當(dāng)，經(jīng)節(jié)流膨脹后，氣體溫度才會(huì)降低C.在相同初態(tài)下，等熵膨脹溫度下降比節(jié)流膨脹溫度下降的多D.任何氣體，經(jīng)節(jié)流膨脹后，溫度都會(huì)下降20.吸收式制冷循環(huán)中解吸器，換熱器，吸收器和泵這一系統(tǒng)的作用相當(dāng)于蒸汽壓縮制冷循環(huán)的A.節(jié)流閥B.膨脹機(jī)C.壓縮機(jī)D.蒸發(fā)器25.體系從同一初態(tài)到同一終態(tài)，經(jīng)歷二個(gè)不同過程，一為可逆過程，一為不可逆過程，此二過程環(huán)境熵變關(guān)系為A.（ΔS環(huán)）可逆<（ΔS環(huán)）不可逆B.（ΔS環(huán)）可逆>（ΔS環(huán)）不可逆C.（ΔS環(huán)）可逆=（ΔS環(huán)）不可逆D.（ΔS環(huán)）可逆=027.衡算的依據(jù)是A.熱力學(xué)第一定律B.熱力學(xué)第二定律C.熱力學(xué)第三定律D.熱力學(xué)第一、二定律29.在T-S圖上，絕熱可逆過程工質(zhì)的狀態(tài)總是沿著下列哪條線進(jìn)行的A.等焓線B.等熵線C.等干度線D.等壓線30.理想功實(shí)現(xiàn)的條件為A.完全不可逆B.完全可逆C.部分可逆D.部分不可逆31.氣體真空節(jié)流膨脹產(chǎn)生冷效應(yīng)時(shí)的微分節(jié)流系數(shù)是A.B.C.D.不確定33.熵產(chǎn)是由于下列哪種原因而引起的A.體系與環(huán)境之間的熱量交換 B.體系與外界功的交換C.體系內(nèi)部的不可逆性 D.體系與外界的物質(zhì)交換習(xí)題7.11mol理想氣體，400K下在氣缸內(nèi)進(jìn)行恒溫不可逆壓縮，由0.1013MPa壓到1.013MPa。壓縮過程中，由氣體移出的熱量流到一個(gè)300K的蓄熱器中，實(shí)際需要的功較同樣情況下的可逆功大20%。試計(jì)算氣體的熵變、蓄熱器的熵變以及壓縮過程的。解：以汽缸為體系，蓄熱器為環(huán)境，過程穩(wěn)定流動(dòng)。由熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體由熱力學(xué)第二定律，氣體的熵變蓄熱器的熵變壓縮過程的總熵變：習(xí)題7.2某換熱器完全保溫。熱流體的流量為0.042，進(jìn)、出換熱器時(shí)的溫度分別為150℃、35℃，其比恒壓熱容為4.36。冷流體進(jìn)、出換熱器時(shí)的溫度分別為25℃、110℃，其比恒壓熱容為4.69。試計(jì)算冷熱流體有效能的變化、損失功和有效能效率。解：以換熱器為體系，冷流體流量可依據(jù)熱力學(xué)第一定律計(jì)算：熱流體有效能變化為：冷流體有效能變化為：有效能效率同理：有效能效率：習(xí)題7.3計(jì)算恒壓下將2kg90℃的液態(tài)水和3kg10℃的液態(tài)水絕熱混合過程所引起的總熵變。水的恒壓摩爾熱容。解：依據(jù)熱力學(xué)第一定律，設(shè)混合后的溫度為Tm依據(jù)式7－45習(xí)題7.4一車間要利用26.7℃、Pa的空氣和-195.5℃的液氮來產(chǎn)生20、-162.05℃、Pa的低溫空氣。擬采取的方案有兩個(gè)：(1)空氣先經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流膨脹到Pa，再冷卻至所需溫度-162.05℃；(2)不采用節(jié)流膨脹，而是使空氣先在等熵效率為80%的透平機(jī)中膨脹做功，然后再進(jìn)入換熱器冷卻。求(1)、(2)二方案中冷卻器的熱負(fù)荷以及過程的，并將它們進(jìn)行比較。解：第一種方案，節(jié)流膨脹，查表：26.7℃，6.9×105Pa時(shí)，在時(shí)在時(shí)依據(jù)熱力學(xué)第一定律過程的熵產(chǎn)：第二種方案，等熵膨脹后，依據(jù)熱力學(xué)第一定律過程的熵產(chǎn)：可以發(fā)現(xiàn)第二種方案可以大大降低熱負(fù)荷。習(xí)題7.5某制冷機(jī)中采用Freon134a為制冷劑。以25℃的飽和液體進(jìn)入節(jié)流閥，離開閥的溫度為-20℃，試求：(1)節(jié)流過程的有效能損失；設(shè)，。解：查圖，對(duì)Freon134a，設(shè)汽化率為x，則：可得P2＝133.18kPa，忽略此時(shí)壓力有效能有效能損失：習(xí)題7.61kg甲烷由300K、Pa壓縮后冷卻至300K、Pa，若實(shí)際壓縮功耗為1021.6kJ，，試求：(1)冷卻器中需要移走的熱量；(2)壓縮與冷卻過程的損耗功；(3)該過程的理想功；(4)該過程的熱力學(xué)效率。解：以該過程為體系，先計(jì)算過程的由于初始的壓力很小，可以認(rèn)為初態(tài)時(shí)其剩余焓，熵等于零當(dāng)300K、Pa時(shí)，查甲烷由熱力學(xué)軟件可以計(jì)算得到：所以：由熱力學(xué)第一定律，對(duì)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)由熵衡算方程，對(duì)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)過程的損耗功為過程的理想功為該過程的熱力學(xué)效率為習(xí)題7.7673K、1.5MPa的過熱蒸汽經(jīng)漸縮噴嘴絕熱膨脹至0.1MPa，其等熵效率為90%。計(jì)算此過程中有效能的損失和有效能效率。設(shè)環(huán)境條件為：=298K，=Pa。解：由，可查得：若，發(fā)覺是汽液