化工節(jié)能習題與思考題（無答案）

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化工熱力學習題與思考題第一部分：思考題Chapter1.緒論

1-1．化工熱力學的研究范圍、主要應用、研究方法及其特點？

1-2．化工熱力學中的主要名詞和術(shù)語？如：體系、外界、環(huán)境、狀態(tài)、過程、循環(huán)、可逆等1-3．狀態(tài)函數(shù)定義、分類、特點？并能舉例說明。如：表壓是不是狀態(tài)函數(shù)？為什么？1-4．過程參數(shù)？并能舉例說明。

1-5．何謂溫度？如何表示？各種表示方法之間的關(guān)系？1-6．何謂循環(huán)？分類？作用？特點？

Chapter2.流體的p、V、T關(guān)系

2-1．為什么純物質(zhì)的熱力學性質(zhì)可用平面圖完整地表示出來？2-2．臨界狀態(tài)？當物質(zhì)處于臨界點時有何特點？

2-3．理想氣體微觀模型、狀態(tài)方程形式、作用及方程中各參數(shù)的含義？

2-4．真實氣體微觀模型？真實氣體狀態(tài)方程尋常有哪幾種類型？熟悉幾個典型的真實氣體狀態(tài)方程如：VanderWaals、R-K、S-R-K、VirialEq等及方程中各參數(shù)的含義。

2-5．立方型狀態(tài)方程尋?？刹捎煤畏ㄇ蠼?？（把握Newton迭代法）2-6．對比態(tài)原理？偏心因子?？

2-7．普遍化法種類？是否通用？如何使用？

2-8．造成氣體混合物非理想性的原因？典型的混合規(guī)則？虛擬臨界參數(shù)？2-9．體積膨脹系數(shù)、壓縮系數(shù)的定義式？

Chapter3.純流體的熱力學性質(zhì)

3-1．單相流體系統(tǒng)基本方程？

3-2．點函數(shù)間的數(shù)學關(guān)系式——Green定律、Euler連鎖式及其應用？3-3．Maxwell關(guān)系式及其作用？

3-4．純理想氣體、液體、固體狀態(tài)變化過程的焓、熵變計算？3-5．純真實氣體狀態(tài)變化過程的焓、熵變計算的方法類型？3-6．剩余性質(zhì)的定義及其處理方法？3-7．濕蒸汽的概念？干度的計算？

3-8．常用熱力學數(shù)據(jù)表格的使用（至少把握線性內(nèi)插法）？

3-9．T-S圖的構(gòu)成，圖中點、線、面的含義及典型熱力過程在圖中的表示？

Chapter5.化工過程能量分析

5-1．熱力學第一定律的內(nèi)容？作用？表達式？局限性？

5-2．何謂穩(wěn)流體系？穩(wěn)流體系熱力學第一定律表達式？簡化形式及其用途？5-3．熱效率的定義、典型過程熱效率的計算（至少把握換熱器的有關(guān)計算）。5-4．熱轉(zhuǎn)化為功的條件、方向、極限？卡諾定理內(nèi)容、表達式、應用？5-5．熵的定義、微觀意義？典型過程熵變的計算？5-6．熱力學其次定律的內(nèi)容？作用？表達式？5-7．理想功、損失功、熱力學效率的定義、計算？

5-8．以下說法中哪個是正確的（1）體系所經(jīng)歷的過程的不可逆程度越大，則該體系的熵變就越大；（2）不管體系經(jīng)歷什么樣的過程，其熵變總是增大的；（3）只要體系經(jīng)歷的是實際過程，則其總熵變總是增大的；（4）只要體系經(jīng)歷的是絕熱不可逆過程，則其熵變總是增大的。（5）從單一熱源吸熱，使之完全轉(zhuǎn)化為功是有可能實現(xiàn)的。（6）只要保證有足夠的傳熱推動力，則工廠中在用水蒸汽作為加熱介質(zhì)時應盡可能采用壓力較低的水蒸汽。（7）過程的熱效率越高，則說明該過程的能量利用越合理。5-9．有效能的定義、組成、分類、與理想功的關(guān)系？5-10．有效能效率的類型？區(qū)別？

5-11．有效能能流圖與熱流圖分別說明白什么？

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Chapter6.蒸汽動力循環(huán)與制冷循環(huán)

6-1．簡單Rankine的組成、在T-S圖上的表示？熱力計算？提高Rankine熱效率的措施？6-2．節(jié)流膨脹的定義、特點、效應、處理方法？6-3．作功膨脹的特點、效應、處理方法？6-4．制冷定義、分類、應用？制冷方法分類？

6-5．簡單單級蒸汽壓縮制冷循環(huán)的構(gòu)成、在T-S圖上的表示？熱力計算？6-6．有一絕熱的房間內(nèi)放一冰箱，請問：通電后（1）冰箱的門是開著的；（2）冰箱的門是關(guān)著的。房間內(nèi)的溫度將起怎樣的變化？為什么？6-7．選擇制冷劑的一般原則是什么？

6-8．尋常制冷劑的冷凝壓力主要取決于什么？蒸發(fā)壓力主要取決于什么？6-9．為什么要采用多級壓縮制冷？請舉一實例說明。6-10．何謂復迭式制冷？請舉一實例說明。

6-11．蒸汽吸收制冷的基本構(gòu)成？它與蒸汽壓縮制冷的主要區(qū)別是什么？6-12．何謂熱泵？它在化工上的應用有哪些？6-13．簡單Linde循環(huán)的基本構(gòu)成？

Chapter4.流體混合物的熱力學性質(zhì)

4-1．化學位、偏摩爾性質(zhì)的定義？4-2．Gibbs-Duhem方程的用途？

4-3．逸度的定義、物理意義？三種逸度、逸度系數(shù)的表示方法？4-4．理想溶液、活度、活度系數(shù)的定義？

4-5．積分溶解熱、積分稀釋熱的定義、用途？試舉例說明。4-6．超額性質(zhì)的定義？

Chapter7.相平衡

7-1．相平衡判據(jù)、相律？

7-2．常用的兩種相平衡熱力學處理方法？各法的適用范圍？7-3．活度系數(shù)法和狀態(tài)方程法的相平衡表達式？如何進行簡化？7-4．汽液平衡的熱力學一致性檢驗的結(jié)論能說明什么問題？

其次部分：計算題

Chapter2．流體的p、V、T關(guān)系

2-1．已知氯甲烷在60℃時的飽和蒸汽壓為1.376MPa，試用理想氣體、VanderWaals、R-K方程計算在此條件下飽和蒸汽的摩爾體積與密度？并與試驗值1.636m3/kmol進行比較。參考答案（各狀態(tài)方程計算結(jié)果）：

EOSv（m3/kmol）ig2.012925.088－23.04%VanderWaals1.780028.371－8.800%R-K1.712729.486S-R-K1.697329.753P-R1.678630.085Virial1.719329.372?（kg/m3）誤差－4.688%－3.749%－2.604%－5.092%2-2．已知200℃時異丙醇蒸汽的其次、第三維里系數(shù)分別為：B=－0.388m3/kmol、C=－0.026m6/kmol2，試分別用（1）理想氣體狀態(tài)方程；（2）式（2-28）；（3）式（2-29）計算200℃、1MPa時異丙醇蒸汽的摩爾體積V和壓縮因子Z。參考答案：（1）v=3.934m3/kmol、Z=1；（2）v=3.546m3/kmol、Z=0.9013（3）經(jīng)第4次迭代可得：v4=3.48774m3/kmol、?4＜10?5、Z=0.8866

第一次迭代y0=1.5533y?0=4.3227v1=3.5747－－其次次迭代y1=0.24658y?1=2.9838v2=3.49206－－第三次迭代y2=1.1638?102－第四次迭代y3=4.307?105－y?2=2.7037v3=3.48776－－y?3=2.6894v4=3.48774－－?1=8.307?102＞104?2=2.31?102＞104?3=1.233?103＞104?4=4.592?106＜1042-3．已知某鋼瓶內(nèi)裝有乙烷，其容積為22656cm3，溫度為316.3K，壓力為136atm，試采用三參數(shù)普遍化法計算乙烷的量？（參考答案：m=8.359kg）

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2-4．試用三參數(shù)普遍化法計算136atm、921K時水蒸汽的比容，并將其結(jié)果與按igEOS計算的結(jié)果及試驗值V=0.0292m3/kg進行比較，比較結(jié)果說明白什么？（參考答案：采用ViriaiEOS計算得比容為：vVir=0.02921m3/kg、

－－

誤差：?1=3.425?104；采用igEOS計算得比容為：vig=0.03087m3/kg、誤差：?2=5.72?102

Chapter3.純流體的熱力學性質(zhì)

3-1．氨由此500K、1.2MPa經(jīng)一系列過程后變化至500K、18MPa，試按下述兩種狀況計算過程的焓變和熵變？（1）設(shè)氨是理想氣體；（2）氨氣是真實氣體，且聽從pV=RT－ap/T+bp的狀態(tài)方程，式中a、b為常數(shù)，a=386L?K/kmol，b=15.3L/kmol。（參考答案：231.10J/mol、－22.541J/(mol?K)）3-2．（1）某真實氣體從p1、T1狀態(tài)變化到p2、T2狀態(tài)，試畫出計算?H、?S的計算途徑和計算式。（2）若該氣體遵循p(V－b)=RT的狀態(tài)方程，b為常數(shù)且等于3.866?10?5m3/mol，處于理想狀態(tài)下的

?3

=27.61+5.021?10TkJ/(kmol?K)，求該氣體從100℃、3MPa變化到1000℃、10MPa時的?H、?S的值？C*p（參考答案：?H=2.884?104J/mol、?S=28.394J/(mol?K)）3-3．利用水蒸汽表計算1kg水從95℃、0.1MPa變化到535℃、10.8MPa時?h之值。（參考答案：?h=3056.18kJ/kg）

Chapter5．化工過程的能量分析

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?u+g?z=q－ws的適用條件是什么？215-2．是非題：表達式?h+?u2+g?z=q－ws（1）該式只能用于穩(wěn)流體系、可逆過程且體系只作機械功；（）

25-1．表達式?h+

（2）該式除只能用于穩(wěn)流體系這一限制條件外，無可逆不可逆等一切限制條件；（）（3）該式用于穩(wěn)流體系、物系只作機械功且以1kg為計算基準。（）

5-3．當過程為無功過程時，由穩(wěn)流體系熱力學第一定律得：Q=?H這一關(guān)系式，該關(guān)系式：（1）無等壓這一限制條件，但動、位能要忽略不計；（）(2)有等壓這一限制條件且動、位能要忽略不計。（）

5-4．將20℃、壓力為1×105Pa的水用泵打到壓力為1MPa的鍋爐中，水的流量為2×104kg/h，試求水泵的理論功率，已知20℃、1×105Pa的水的比容為0.0010018m3/kg。（參考答案：5.009kW）5-5．某鼓風機風量為0.5Nm3/s，風壓為1.5×104Pa（表壓），氣體入口溫度為30℃，出口溫度為45℃。試求

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該風機的理論功率（大氣壓力為1.013×10Pa）（參考答案：7.973kW）

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5-6．今有94℃的熱水連續(xù)地從一貯槽以3.8×103m3/s的流量泵送，泵的功率為1500w，熱水在途中經(jīng)一換熱器，放出7.0×105J/S的熱量，并輸送到比第一貯槽高15m的其次貯槽中，試求其次貯槽中水的溫度。已知水的熱容為4.184kJ/(kgK)，94℃水的比容為0.0010388m3/kg。（參考答案：48.33℃）

5-7．熱力學第一定律是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律在熱現(xiàn)象上的應用，現(xiàn)有以下二種說法，判斷是否正確？（1）熱力學第一定律是通過數(shù)學方法推導得來的（）；（2）熱力學第一定律是經(jīng)驗的總結(jié)，是公認的真理（）5-8．有些化工計算設(shè)計說明書和化工技術(shù)人員，對設(shè)備作能量衡算時，習慣用帶入、帶出設(shè)備的熱這一說法，問從熱力學角度來講，這一說法是否正確，為什么？

5-9．壓力為1.5MPa，溫度為400℃的過熱水蒸汽，通過一Φ75mm的標準管，以3m/s的速度進入透平機，透平機的乏汽用Φ250mm的標準管引出，壓力為10kPa，溫度為50℃。求透平機的輸出功率。假設(shè)透平機無熱損失，蒸汽在始、終態(tài)的熱力學數(shù)據(jù)為h1=3254.5kJ/kg、v1=0.2288m3/kg；h2=2592kJ/kg、v2=15.00m3/kg。（參考答案：38.37kW）

5-10．壓力為101.325kPa，溫度為10℃的CO2，壓縮至354.638kPa，要求壓縮后CO2的溫度為93.4℃，已知壓縮1kmolCO2耗功1.226×104kJ，壓縮機輸入管內(nèi)徑這150mm，CO2流速為3m/s。問在壓縮過程中需向CO2氣體供熱還是從中取熱？計算傳熱速率。設(shè)壓縮過程中位能和動能變化可以忽略不計。已知始、終態(tài)的熱力學數(shù)據(jù)為：H1=716kJ/kg、v1=0.55m3/kg；H2=770kJ/kg、v2=0.018m3/kg。（參考答案：—21.65kJ/S）

5-11．在煤氣發(fā)生爐的下吹階段，為了利用燃燒室的蓄熱來預熱水蒸汽，下吹蒸汽的流程是先經(jīng)燃燒室，然后再進入煤氣爐。已知進入燃燒室的水蒸汽為p1=1.5×105Pa的飽和蒸汽，出燃燒室時水蒸汽被加熱到200℃，試求每100kg水蒸汽從燃燒室吸取了多少熱量？（參考答案：1.793×104kJ）

5-12．有一換熱器，熱流體為壓力為1.2MPa的飽和水蒸汽，流量為100kg/h，換熱后冷凝為對應的飽和水。被加熱介質(zhì)為常壓的工藝空氣，進口溫度為100℃，流量為110kmol/h，換熱器的熱損失為1.00?104kJ/h，試

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求（1）空氣出口溫度？（2）換熱器的熱效率？

5-13．某臺鍋爐每小時產(chǎn)汽40噸，已知鍋爐進水焓h1=410kJ/kg，鍋爐出口蒸汽焓h2=2780kJ/kg，燃煤的發(fā)熱量qdw=?30000kJ/kg，鍋爐效率為?=80%，試求鍋爐每小時燃煤量m為多少？

5-14．①出變換爐的氣體溫度為400℃，經(jīng)熱交換器與入變換爐的濕半水煤氣換熱后，溫度降為240℃，已知變換氣的成份是：（其它氣體忽略不計）氣體H2CO1.5CO220.5N211.0H2O33.5體積%33.5設(shè)每小時通過變換氣為4150Nm3，求變換氣與濕半水煤氣所交換的熱量。②如每小時通過熱交換器的濕半水煤氣也為4150Nm3，入口溫度為180℃，氣體的成份是（其它氣體忽略不計）氣體H2CO16.0CO26.0N211.0H2O48.0體積%19.0試求半水煤氣的出口溫度。假定上述過程無熱量損失，變換氣壓力為12×105Pa，過程可視為等壓。（參考答案：Q傳出=－1.076×106kJ、t2?=350.34℃）

5-15．某化肥廠有二段轉(zhuǎn)化爐氣，其流量為5160Nm3/噸氨，今用廢熱鍋爐機組回收余熱，轉(zhuǎn)化爐氣溫度由1000℃降到380℃，產(chǎn)生10MPa、440℃的過熱蒸汽，廢熱鍋爐進水為10MPa下的飽和水，若不計熱損失，問廢熱鍋爐產(chǎn)汽量為多少？若此蒸汽在透平機中進行不可逆絕熱膨脹作功，透平機乏汽壓力為0.1MPa，溫度為100℃。試計算透平機輸出的軸功。已知轉(zhuǎn)化爐氣的熱容CP=36.0kJ/(kmolK)。（參考答案：2847.57kg、?1.529×106kJ）

5-16．含苯50%（mol%）的苯、甲苯混合物，溫度為10℃，連續(xù)參與汽化室內(nèi)，在汽化室內(nèi)混合物被加熱至50℃，壓力為4638.8Pa，氣相中含苯68.4%，液相中含水量苯為40%，問每kmol進料需向汽化室提供多少kJ的熱量？（參考答案：17640kJ/kmol）

5-17．對某一容量為一百萬kW的核動力電站進行估算時，需要估算其冷卻水用量，為此，把熱機大致按在620K與340K之間的卡諾循環(huán)估算，如冷卻水的最大溫升為10K，則必需以多大流量供給冷卻水？已知冷卻水的恒壓平均熱容為4.184kJ/(kgK)（參考答案：1.045×105噸/h）

5-18．某一熱機工作于1500K的高溫熱源及293K的低溫熱源之間，若每一循環(huán)中工作介質(zhì)向高溫熱源吸熱200kJ，試計算（1）此熱量中最多可轉(zhuǎn)變成多少功？（2）假使工作介質(zhì)在吸熱中與高溫熱源的溫差為150K，在放熱過程中與低溫熱源的溫差為20K，則該熱量最多可轉(zhuǎn)變成多少功？熱效率為多少？（3）假使（2）循環(huán)過程中不僅存在溫差傳熱，并且由于摩擦等損失又使循環(huán)功減少40kJ，則相應的效率又為多少？（參考答案：（1）?max=?c=0.8047、Wmax=160.9kJ（2）?2=0.7681、W2=153.6kJ（3）W3=113.6kJ、?3=0.5681）5-19．有人聲稱他設(shè)計了一個熱機，從溫度為400K的高溫熱源吸取25kJ/s的熱量，在溫度為200K的低溫熱源放出12kJ/s的熱量，并向外界提供了15kW的功，試判斷此設(shè)計是否能實現(xiàn)？

5-20．一熱機從600K的高溫熱源可逆吸熱100kJ，并向300K的低溫熱源排熱，試對下面假設(shè)的三個功量進行判斷，指出哪種狀況是不可逆的、可逆的、不可能的？（1）50kJ；（2）75kJ；（3）25kJ。

5-21．1mol理想氣體在400K由0.1MPa經(jīng)等溫不可逆壓縮至1MPa，壓縮過程的熱被移至300K的蓄熱器，實際壓縮過程功耗比同樣的可逆壓縮過程功耗多20%，試計算氣體的熵變，蓄熱器的熵變和總熵變。（參考答案：—19.14J/(mol?K)、30.63J/(mol?K)、11.49J/(mol?K)）

5-22．將空氣進行節(jié)流膨脹，由壓力2.0265×107Pa、溫度為300K膨脹為2.0265×106Pa。試計算空氣的終溫柔熵變及過程的總熵變。過程示意圖如下：p1=2.0265×107PaT1=300Kp2=2.0265×106Pa節(jié)流膨脹

T2=？又問：氣體為理想氣體時，則理想氣體的終溫柔熵變?yōu)槎嗌?？（參考答案：?）T2=272K、?Ssys=18.82kJ/(kmol?K)（2）T2=300K、?Ssys=19.14kJ/(kmol?K)）

5-23．設(shè)有10kg壓力為0.1MPa的水被下述熱流體加熱，從288K加熱至333K，計算熱流體與被加熱的水的熵變和過程的總熵變。（1）0.68MPa的飽和蒸汽；（2）0.34MPa、450K的過熱蒸汽；（3）與10kg、壓力也為

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0.1MPa、溫度也為333K的熱水完全逆流換熱。假設(shè)（1）（2）二種狀況下蒸汽冷凝但不過冷，過程中無熱損失。（參考答案：（1）?Ssys1=6.084kJ/K、?Ssys21=－4.310kJ/K、?St1=1.774kJ/K（2）?Ssys22=－4.574kJ/K、?St2=1.510kJ/K（3）－?Ssys23=?Ssys1=6.084kJ/K、?St3=0）

5-24．假設(shè)附圖所示一絕熱的冷熱管，管的中部通入壓縮空氣，用熱力學其次定律判斷在圖示條件下這一過程能否自動進行？設(shè)空氣為熱容不變的理想氣體cp=29.29kJ/(kmolK)。

5-25．比較下面兩臺熱機，何者熱量利用比較完善（即熱力學效率高），環(huán)境溫度為300K。（1）恒溫熱源溫度為1000℃，熱轉(zhuǎn)化為功的效率為46%；（2）恒溫熱源溫度為500℃，熱轉(zhuǎn)化為功的效率為43%。（參考答案：其次種熱機比第一種熱機的熱能利用完善）5-26．計算1kg、壓力為1.5MPa、溫度為540℃的水蒸汽在滾動過程中可能得到的最大功量。環(huán)境溫度為15℃。又問，若該蒸汽為1.5MPa的飽和蒸汽，則可能得到的最大功量又為多少？（參考答案：（1）－1342.40kJ/kg（2）－936.1kJ/kg）

5-27．1kg水在0.1MPa下從20℃被加熱至沸點，并蒸發(fā)為飽和蒸汽。（1）所需的熱量來自900℃的恒溫熱源；（2）所需的熱量來自高溫燃氣，燃氣的溫度在加熱過程中由1327℃降至327℃。分別計算上述兩種加熱過程的功損耗及熱力學效率。設(shè)燃氣可作為理想氣體處理，其熱容不變cp=36.0kJ/(kmol?K)，過程熱損失忽略不計，環(huán)境溫度為27℃（參考答案：（1）1456.4kJ、28.48%（2）1356.7kJ、25.81%）

5-28．假使1kmol理想氣體用下述兩種方法進行絕熱膨脹，都從始態(tài)2.1MPa、25℃降至0.1MPa。（1）過程為節(jié)流膨脹；（2）過程為等熵膨脹。分別計算上述兩種過程的功損失，T0=25℃（參考答案：7546.8kJ/kmol、0）5-29．蒸汽常因管路散熱而在輸送過程中冷凝，試計算1kg、4MPa的飽和蒸汽冷凝成飽和水所引起的熱損失和功損失。環(huán)境溫度為298K。（參考答案：－1713.5kJ/kg、737.8kJ/kg）

5-30．設(shè)有1mol理想氣體在恒溫下由1MPa、300K作不可逆膨脹至0.1MPa。已知膨脹過程作功4184J。計算過程總熵變和損耗功以及熱力學效率，環(huán)境溫度為298K。（參考答案：5.10J/(molK)、1520.8J/mol、73.34%）5-31．在一個絕熱的容器中，溫度為90℃的5kg的水和溫度為20℃的10kg的水相混合，求此過程中熵的變化和功損耗。設(shè)水的壓力為105Pa，環(huán)境溫度為298K。（參考答案：0.3204kJ/K，95.5kJ）

5-32．有兩股熱流體，分別由溫度為500℃和1000℃的恒溫熱源流出，求這兩股熱流體每1000kJ所含的有效能。環(huán)境溫度為298K。（參考答案：614.6kJ、765.9kJ）

5-33．有一鍋爐，利用燃燒氣來生產(chǎn)1.01325×105Pa的飽和水蒸汽，鍋爐給水溫度為100℃，燃氣為常壓，由800℃冷卻到200℃，其熱容為29.29kJ/(kmol?K)，環(huán)境溫度為25℃，求：（1）燃燒氣輸出的熱量；（2）燃燒氣所含有的有效能；（3）水所獲得的有效能；（4）傳熱過程中有效能效率；（5）燃燒氣輸出的有效能。傳熱過程中熱損失忽略不計。（參考答案：－17574kJ、11515.14kJ、3534.3kJ、10422.3kJ、33.91%）

5-34．試比較7MPa飽和蒸汽和1MPa、280℃的過熱蒸汽的有效能大小。環(huán)境狀態(tài)為101325Pa、298.15K。（參考答案：1042.6kJ、910.1kJ）

Chapter6．蒸汽動力循環(huán)與制冷循環(huán)

6-1．有一理想朗肯循環(huán)，以水蒸汽為工質(zhì)。已知鍋爐的壓力為4MPa，進入透平的蒸汽溫度為480℃，流量為26×103kg/h，乏汽壓力為10kPa。求①透平機的功率；②鍋爐給水泵的功率；③工質(zhì)從鍋爐中吸收的熱量；④循環(huán)的熱效率；⑤汽耗率。（參考答案：8470.71kW、29.11kW、8.328×107kJ/h、36.49%、3.08kg/(kW?h)）6-2．理想朗肯循環(huán)以水蒸汽為工質(zhì)，初參數(shù)分別為2.4MPa、390℃；3.5MPa、435℃及9MPa、535℃。終參數(shù)為4kPa。試比較其熱效率。泵功忽略不計，計算結(jié)果說明白什么？（參考答案：(1)35.81%(2)37.94%(3)42.80%）6-3．一個理想的再熱循環(huán)，蒸汽于8MPa、600℃時進透平機，膨脹到1.5MPa時再加熱到540℃，然后進一步膨脹作功。冷凝蒸汽壓力為6kPa。輸出功率為1.250×105kW。求蒸汽的流量和循環(huán)的熱效率。（參考答案：71.97kg/s、44.04%）

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6-4．某一供電、熱裝置，將11MPa、580℃的過熱蒸汽引入一高壓透平中膨脹作功。當壓力降至1MPa、溫度為300℃時，抽出部分蒸汽用于工藝加熱，假定在工藝熱交換器中該部分蒸汽全部冷凝成飽和水，能夠提供2×104kJ/s的熱量。余下的蒸汽再過熱到500℃。然后在低壓透平中可逆膨脹到5kPa。如需用的動力為2×104kw。試計算①所需的蒸汽量；②再熱所吸收的熱量占總熱量的百分率；③此裝置的熱量利用率。假設(shè)上述過程不存在熱損失。（參考答案：①工藝蒸汽用量m工藝=8.752kg/s②循環(huán)過程蒸汽總量18.277kg/s③再熱所吸收的熱量QRH=4105.67kJ/s④過程吸收的總熱量Q總=61035.01kJ/s⑤再熱所吸收的熱量占總熱量的百分比為6.73%⑥熱量利用率65.20%）

6-5a)某廠的熱電站功率12000kw。使用背壓式透平。透平入口蒸汽壓力為6MPa、溫度為500℃。乏汽壓力為計算0.2MPa、溫度為140℃，乏汽全部用于供熱，在供熱過程中冷凝并且降溫到70℃，加壓下返回鍋爐。假設(shè)煤的發(fā)熱量為20000kJ/kg，計算電廠的循環(huán)熱效率。b)假使熱電分開生產(chǎn)，電能由乏汽壓力為6kPa的凝汽式透平生產(chǎn)，熱能由單獨的鍋爐供應，鍋爐給水溫度為70℃，產(chǎn)0.2MPa、140℃的蒸汽，其余條件同上。試比較其耗煤量。假設(shè)鍋爐無熱損失，水泵功耗忽略，冷凝器出口為6kPa的飽和水，透平的等熵效率相等。（參考答案：(a)2.793kg/s(b)4.013kg/s）

6-6．試用T—S圖求空氣初溫為300K，以下條件下節(jié)流膨脹及等熵膨脹的終溫，并加以比較。（1）自8.11×106Pa膨脹至2.03×106Pa；（2）自2.03×106Pa膨脹至5.07×105Pa。（參考答案：）（1）自8.11×106Pa膨脹至2.03×106PaA)節(jié)流膨脹時：TH=288KH1=3137Cal/mol=13125.2J/molH2=3220Cal/mol=13472.5J/molTS=197KH1=3137Cal/mol=13125.2J/molH3=2460Cal/mol=10292.6J/molB）等熵膨脹時QOH=H2－H1=13472.5－13125.2=347.3J/molQOS=H2－H3=13472.5－10292.6/mol=3179.9J/mol?TH=TH－T1=288－300=－13K（2）自2.03×106Pa膨脹至5.07×105Pa。A)節(jié)流膨脹時：TH=297KH1=3220Cal/mol=13472.5J/molH2=3243Cal/mol=13568.7J/molTS=201KH1=3220Cal/mol=13472.5J/molH3=2540Cal/mol=10627.4J/molB）等熵膨脹時?TS=TS－T1=197－300=－103KQOH=H2－H1=13568.7－13472.5=96.2J/molQOS=H2－H3=13568.7－10627.4/mol=2941.3J/mol?TH=TH－T1=297－300=－3K?TS=TS－T1=201－300=－99K從以上結(jié)果可看出：等熵膨脹的降溫效果比節(jié)流膨脹的降溫效果大得多。6-7．空氣在膨脹機中進行作外功的絕熱膨脹，初溫為198K，由3.04×106Pa膨脹至6.08×105Pa，終溫為140K。試求膨脹機的等熵效率和熱力學效率。（T0=298K）（參考答案：72.04%、52.92%）6-8．一臺普通家用電器冰箱放在一間關(guān)閉的、絕熱的房間內(nèi)。（1）如冰箱門關(guān)著；（2）如冰箱門開著。問房間內(nèi)“平均溫度〞將發(fā)生什么變化？

6-9．某冷凍裝置的冷凍量為3冷凍噸，采用氨蒸汽壓縮制冷循環(huán)，氨蒸發(fā)溫度為283K，冷凝溫度為313K，試計算冷凍劑的循環(huán)速率（kg/h）；壓縮機的理