化工热力学_Chapter6-7_习题与解答_III_201406VIP免费

化工热力学习题课-IIIJune13,2014（第六章、第七章）1.某化工企业有两种余热可以利用，一种是高温烟气，主要成分为CO2、N2和H2O蒸汽，流量为500kg/h，温度为800℃，其平均等压比热为0.8kJ/kgK；另一种为低温热水，流量为1348kg/h，温度80℃，平均等压比热为4.18kJ/kgK，假设环境温度为298K。问两种余热的㶲（有效能）各为多少?作业题(1,2)_(May16&23,2014)3.采用㶲分析法确定题2中余热利用装置的㶲效率。第六章化工过程的能量分析2.图为一合成氨厂二段炉出口高温转化气余热利用装置。转化气进入及离开废热锅炉的温度分别为1273K和653K，转化气流量为5160，产生压力4.0MPa、温度703K的过热蒸汽。蒸汽通过透平作功，离开透平乏汽压力为33-1NHNmt30.0123MPa,p乏汽进入冷凝器，用303K的冷却水冷凝，冷凝水在温度为323K时进入废热锅炉。试用能量平衡法计算该余热利用装置的热效率。已知转化气的平均等压热容为H-1-136kJkmolKpc。-132557kJkgH。4.1kg的水在100kPa的恒压下从20℃加热到沸点，且在此温度下完全蒸发，如果环境温度为20℃，试问加热水的热量中最大有多少可转变为功？5.两股水流在绝热条件下混合，其中一股水流的温度为353.15K，流量为25kg/s；另一股水流的温度为313.15K，流量为30kg/s。已知环境温度为298.15K，试计算这一混合过程的㶲（有效能）损失。6.某换热器完全保温。热流体的流量为0.042kg/s，进出换热器温度分别为150℃,35℃，其等压热容为4.36kJ/(kgK)。冷流体进出换热器温度分别为25℃,110℃，其等压热容为4.69kJ/(kgK)。试计算换热前后冷、热流体的㶲变化，以及换热过程㶲效率。7.压力为p,温度均为T0的两股理想气体在混合器中进行等温混合。混合前两股气体的流量分别为n1,n2(mol/h)，试求理想气体的等温混合熵产。8.试导出一般热量传递过程第一、第二定律效率(热效率和㶲效率)之间的相互关系。设高温热源的温度为1727℃,用户温度分别为37℃、200℃和427℃，环境温度为25℃，试计算第一、第二定律效率之比，并加以讨论。0000000()lnTTpTpppTTCTExTSHTdTCdTCTTTCTT10730.8(1073298)2980.8ln314.58/298exkJkg烟气解：5314.585001.5710/ExkJh烟气同理，可求得低温热水的热㶲：42.5510/ExkJh热水根据㶲定义式，得到热㶲计算式：题1.某化工企业有两种余热可以利用，一种是高温烟气，主要成分为CO2、N2和H2O蒸汽，流量为500kg/h，温度为800℃，其平均等压比热为0.8kJ/kgK；另一种为低温热水，流量为1348kg/h，温度80℃，平均等压比热为4.18kJ/kgK，假设环境温度为298K。问两种余热的㶲（有效能）各为多少?忽略热损失，有：H=Q+W,sQ=0,W=0sH=H+H=0水转化气6655160H=mCp(T-T)36(6531273)5.14161022.4kJ转化气根据：有：解：根据图示余热利用装置，以1tNH3为基准对废热锅炉进行能量衡算.则水汽化吸热：65.141610QHHkJ水转化气题2.图为一合成氨厂二段炉出口高温转化气余热利用装置。转化气进入及离开废热锅炉的温度分别为1273K和653K，转化气流量为5160，产生压力4.0MPa、温度703K的过热蒸汽。蒸汽通过透平作功，离开透平乏汽压力为33-1NHNmt30.0123MPa,p乏汽进入冷凝器，用303K的冷却水冷凝，冷凝水在温度为323K时进入废热锅炉。试用能量平衡法计算该余热利用装置的热效率。已知转化气的平均等压热容为H-1-136kJkmolKpc。-132557kJkgH。对透平作能量衡算，忽略热损失，则：632Ws()1672.4(25573283.6)1.215210HGHHkJ透平冷却水带走的热即为蒸汽冷凝焓变，忽略冷凝器的热损失，则：643()-1672.4(209.32557)=3.926310HHGHHkJ冷却水冷凝热效率：能量损失率：6T61.21521023.63%5.141610WsQ123.63%76.37%QWsQ621(5.141610)1672.43283.6209.3HGkgHH产汽量：解：以每吨氨气为计算基准，取00p=0.1033,303MPaTK转化气降温过程不考虑压降，则：0000006566()()()ln5160127336(1273303)30336ln4.4381022.4303516065336(653303)30336ln0.97311022.4303TExmHHTSSmCpTTT...