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文檔簡(jiǎn)介

1、1、有一水泵每小時(shí)從水井抽出的水并泵入儲(chǔ)水槽中,水井深,儲(chǔ)水槽的水位離地面,水泵用功率為的電機(jī)驅(qū)動(dòng),在泵送水過(guò)程中,只耗用該電機(jī)功率的45。儲(chǔ)水槽的進(jìn)、出水位的質(zhì)量流量完全相等,水槽內(nèi)的水位維持不變,從而確保水作穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。在冬天,井水溫度為,為防止水槽輸出管路發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象,在水的輸入管路上安設(shè)一臺(tái)加熱器對(duì)水進(jìn)行加熱,使水溫保持在,試計(jì)算此加熱器所需凈輸入的熱量?!窘狻浚毫鲃?dòng)體系由水井、管路、泵、加熱器和儲(chǔ)水槽組成。計(jì)算基準(zhǔn):以一小時(shí)操作記, 穩(wěn)流過(guò)程: 水熱容: 2、為遠(yuǎn)程輸送天然氣,采用壓縮液化法。若天然氣按甲烷計(jì)算,將天然氣自、27絕熱壓縮到,并經(jīng)冷凝器冷卻至27。已知壓縮機(jī)實(shí)際的功耗為,

2、冷卻水溫為27。試求冷凝器應(yīng)移走的熱量,壓縮、液化過(guò)程的理想功、損耗功與熱力學(xué)效率。已知甲烷的焓和熵值如下壓力溫度()hs0.0980727953.17.0676.66727886.24.717甲烷:. 已知: 求: 壓縮.汽化過(guò)程 解:壓縮過(guò)程: 、(損耗功:或:)3、有一溫度為、流量為的熱水和另一股溫度為、流量為的水絕熱混合。試分別用熵分析和有效能分析計(jì)算混合過(guò)程的有效能損失。大氣溫度為。問(wèn)此過(guò)程用哪個(gè)分析方法求有效能損失較簡(jiǎn)便?為什么?解: 求得Q0 W30 H0熵分析法有效能分析法 4、乙醇(1)甲苯(2)二元系統(tǒng)的氣液平衡實(shí)驗(yàn)測(cè)得如下數(shù)據(jù): K,kPa,。并已知318K純組元的飽和蒸

3、氣壓為kPa, kPa。設(shè)蒸氣相為理想氣體,求 (1)液體各組元的活度系數(shù); (2)液相的和的值; (3)如果還知道混合熱,可近似用下式表示:試估算在333K,時(shí)液體混合物的值。解:(1)根據(jù) 得: (2)根據(jù) 得: 根據(jù) 得: (3)已知 據(jù) 得 (恒,) 將 ,代入上式得 5、在總壓101.3kPa及350.8K下,苯(1)與環(huán)己烷(2)形成的恒沸混合物。在此溫度下,純苯的蒸氣壓是99.40kPa,純環(huán)己烷的蒸氣壓是97.27kPa。(1)試用van Laar方程計(jì)算全濃度范圍內(nèi),苯和環(huán)己烷的活度系數(shù);(2)用Scatchard和Hildebrand方程計(jì)算苯和環(huán)己烷的活度系數(shù),并和(1)

4、的結(jié)果比較。苯和環(huán)己烷的溶解度參數(shù)分別等于18.82和14.93,純組元摩爾體積可取以下數(shù)值:,;(3)計(jì)算350.8K時(shí)與的液體混合物平衡的蒸氣組成。解:(1)van Laar方程 , 式中和由恒沸點(diǎn)的數(shù)據(jù)求得。 在恒沸點(diǎn), 則, 全濃度范圍內(nèi),苯和環(huán)己烷的活度系數(shù)為(2)Statchard和Hildebrand方程 , , , 在恒沸點(diǎn), 活度系數(shù)比(1)中計(jì)算偏大。(3)當(dāng)時(shí), 用van Laar方程: 用Scatchard和Hildebrand方程: 6、在一定溫度和壓力下,某二元液體混合物的活度系數(shù)如用下式表示式中,和是溫度和壓力的函數(shù)。試問(wèn),這二個(gè)公式在熱力學(xué)上是否正確?為什么?解

5、:兩個(gè)公式在熱力學(xué)上若正確,須滿(mǎn)足恒、的方程,即 () 這兩個(gè)公式在熱力學(xué)上不正確。7、在303K、105Pa下,苯(1)和環(huán)己烷(2)的液體混合物的摩爾體積和苯的摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系如下:試導(dǎo)出和和的表達(dá)式。解:根據(jù)摩爾性質(zhì)與偏摩爾性質(zhì)間的關(guān)系,即 已知 得 將及代入和的表達(dá)式中 得 (A) (B) 由式(A) 當(dāng)時(shí),得 由式(B) 當(dāng)時(shí),得 根據(jù) 則 8、采用氟利昂12(R-12)作制冷劑的蒸汽壓縮制冷裝置,為了進(jìn)行房屋取暖,將此制冷裝置改用熱泵,已知蒸發(fā)溫度為15,冷凝器溫度為50,冷凝器向房屋排放8.4×104 kJ·h-1的熱量,進(jìn)入壓縮機(jī)為飽和蒸汽,壓縮機(jī)作絕熱膨脹,

6、壓縮后溫度為60,進(jìn)入冷凝器被冷凝成飽和液體后進(jìn)行節(jié)流閥。假定壓縮后R-12的過(guò)熱蒸汽可看作理想氣體,其蒸氣比熱為定值,=0.684 kJ·kg-1·h-1,試求:(1)進(jìn)入蒸發(fā)器的R-12的干度;(2)此熱泵所消耗的功率;(3)如采用電爐直接供給相同的熱量,電爐的功率為多少?解:該過(guò)程的T-s圖如圖7-30題圖1所示。由附錄10先確定各狀態(tài)點(diǎn)的熱力學(xué)參數(shù)狀態(tài)點(diǎn)1:, ,狀態(tài)點(diǎn)2:,狀態(tài)點(diǎn)3:,假定壓縮后過(guò)熱蒸汽為理想氣體,為定值。7-30題圖1 。,因此為不可逆絕熱壓縮。(1)以單位質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)算, 進(jìn)入蒸發(fā)器的干度為(2) 此泵所消耗的功率制冷劑的循環(huán)量熱泵所消耗的功率

7、 (3)電爐的功率為:=R-12的有關(guān)熱力學(xué)參數(shù)溫度/飽和壓力/kPa1549150.1193.80.19150.690250121984.9206.50.30370.67979、有人設(shè)計(jì)了一套裝置用來(lái)降低室溫。所用工質(zhì)為水,工質(zhì)噴入蒸發(fā)器內(nèi)部分汽化,其余變?yōu)?的冷水,被送到使用地點(diǎn),吸熱升溫后以13的溫度回到蒸發(fā)器,蒸發(fā)器中所形成的干度為98%的蒸氣被離心式壓氣機(jī)送往冷凝器中,在32的溫度下凝結(jié)為水。為使此設(shè)備每分鐘制成750kg的冷水,求(1) 蒸發(fā)器和冷凝器中的壓力;(2) 制冷量(kJ/h);(3) 冷水循環(huán)所需的補(bǔ)充量;(4) 每分鐘進(jìn)入壓氣機(jī)的蒸氣體積。解:(1) 從飽和水和飽和蒸

8、氣表(附錄5)查得:蒸發(fā)器內(nèi)5水的飽和蒸氣壓p1=0.00872×105Pa,冷凝器的溫度為32水的飽和壓力p2=0.0468×105Pa (2) 本裝置依靠5的冷水從室內(nèi)吸熱,從而升溫至13來(lái)降低室溫,故本裝置的制冷量為 Q0=m2(h5h6)=m2CP(T5T6) =750×4.184×(135) =25104(kJ/min)=1506240kJ/h(3) 對(duì)蒸發(fā)器作質(zhì)量衡算m1=m3m2 (1)對(duì)蒸發(fā)器再作能量衡算m1h5=m3h1m2h6 (2)聯(lián)立方程(1)和(2)求得m3,即為冷水循環(huán)所需的補(bǔ)充量從飽和水和飽和蒸氣表查得h1(t=5,x=0.

9、98)=2460kJ/kg,h5(t=13的飽和水)=54.(kJ/kg)因此m3=10.48(kg/min)(4) 從飽和水和飽和蒸氣表查得:5時(shí)的飽和蒸氣比容g=147.12m3/kg;5時(shí)飽和水的比容f=0.001m3/kg,則干度為0.98的蒸氣比容 =gxf(1x)=147.12×0.980.001×(10.98)=144.18(m3/kg)最后得到每分鐘進(jìn)入壓氣機(jī)的蒸氣體積為 V=m3=10.48×144.18=1511(m3/min)10、在25時(shí),某氣體的P-V-T可表達(dá)為PV=RT+6.4×104P,在25,30MPa時(shí)將該氣體進(jìn)行節(jié)流

10、膨脹,向膨脹后氣體的溫度上升還是下降?解;判斷節(jié)流膨脹的溫度變化,依據(jù)Joule-Thomson效應(yīng)系數(shù)J,即公式(7-6)。 由熱力學(xué)基本關(guān)系式可得到: (7-6) 由P-V-T關(guān)系式可得求偏導(dǎo)得 ,故有可見(jiàn),節(jié)流膨脹后,溫度升高。11、在一定T、p下,二元混合物的焓為 其中,a=15000,b=20000,c = - 20000 單位均為,求(1) 組分1與組分2在純態(tài)時(shí)的焓值、;(2) 組分1與組分2在溶液中的偏摩爾焓、和無(wú)限稀釋時(shí)的偏摩爾焓、。解:(1)(2)按截距法公式計(jì)算組分1與組分2的偏摩爾焓,先求導(dǎo): 將代入到偏摩爾焓計(jì)算公式中,得無(wú)限稀釋時(shí)的偏摩爾焓、為:12、液態(tài)氬(1)-甲烷(2)系統(tǒng)的超額Gibbs自由能函數(shù)表達(dá)式為其中系數(shù)A、B 如下T/KAB109.00.3036-0.0169112.00.29440.0118115.740.28040.0546試計(jì)算等摩爾混合物的(1) 112.0K的兩組分的活度系數(shù),并描述的關(guān)系;(2) 混合熱;(3) 超額熵;(4) 及時(shí),和的極限值。解:(1)同樣得(2)?。╟)13、設(shè)已知乙醇(1)-甲苯(2)二元系統(tǒng)在某一氣液平衡狀態(tài)下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為t

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