化工熱力學習題答案第六章.doc

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歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 第六章 蒸汽動力循環(huán)和制冷循環(huán) ―――― 會員：newsusan 一、選擇題(共43小題，43分) 1、(1分)對同一朗肯循環(huán)裝置,如果提高蒸汽的過熱度，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 2、(1分)節(jié)流效應T-P圖上轉(zhuǎn)化曲線是表示的軌跡。 B. μj<0A. μj=0 C. μj>0 3、(1分)對同一朗肯循環(huán)裝置,如果提高蒸汽的過熱度，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 4、(1分)14.節(jié)流效應T-P圖上轉(zhuǎn)化曲線是表示的軌跡。 A. μj=0 C. μj>0 5、(1分)理想的Rankine循環(huán)工質(zhì)是在汽輪機中作_____膨脹 A） A） 等溫 等溫 B) 等壓 B) 等壓 B）降低 C）等焓 C）等焓 C）不變 D）等熵 D）等熵 6、(1分)節(jié)流膨脹的過程是不計流體位差等速度變化，可近似看作______過程 7、(1分)流體作節(jié)能膨脹時，當μJ＞0，節(jié)流后溫度 A）升高 B. μj<0 ). ). 8、(1分)氣體經(jīng)過穩(wěn)流絕熱過程，對外作功，如忽略動能和位能變化，無摩擦損失，則此過程 氣體焓值（） A. 增加B． 減少 C．不變D. 不能確定 9、(1分)Rankine循環(huán)是由鍋爐、過熱器、汽輪機、冷凝器和水泵組成 A） A） A） 正確 正確 正確 B) 錯誤 B) 錯誤 B) 錯誤 10、(1分)吸收式制冷將熱由低溫物體向高溫物體，冷凝器置于低溫空間 11、(1分)蒸汽壓縮制冷中蒸發(fā)器置于高溫空間，冷凝器置于低溫空間 12、(1分)單級蒸汽壓縮制冷是由冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、過熱器組成 A） 正確B) 錯誤 13、(1分)在相同的溫度區(qū)間工作的制冷循環(huán)，制冷系數(shù)以卡諾循環(huán)為最大 A） 正確 B) 錯誤 14、(1分)吸收式制冷采用吸收器、解吸器、溶液泵和換熱器，替代蒸汽壓縮制冷裝置中的壓縮 機構(gòu)成 A） 正確 B) 錯誤 15、(1分)熱泵的工作目的是供熱，有效的利用低品味的能量，因此熱泵的工作原理循環(huán)過程不 同于制冷裝置。 Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 A） 正確 B) 錯誤 ―――― 會員：newsusan 16、(1分)冬天，使室溫由10℃升至20℃，空調(diào)比電加熱器更省電。 A） 正確B) 錯誤 17、(1分)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,溫度都會下降 。 B. 只 有 當 μ J ?T > 0 ， 經(jīng) 節(jié) 流 膨 脹 后 ， 氣 體 溫 度 才 會 降 低 。 C. 在相同初態(tài)下，等 熵 膨 脹 溫 度 降 比 節(jié)流膨脹溫 度 降 大 。 D. 任何氣體,經(jīng)節(jié)流膨脹后,溫度都會下降。 18、(1分)作為朗肯循環(huán)改進的回熱循環(huán)是從汽輪機（即蒸汽透平機）中抽出部分蒸汽去 A．鍋爐加熱鍋爐進水 B．回熱加熱器加熱鍋爐進水 C. 冷凝器加熱冷凝水D.過熱器再加熱 19、(1分)某壓縮制冷裝置的制冷劑在原冷凝器中因冷卻介質(zhì)改變，比原冷凝壓力下的飽和溫度 。低了5度，則制冷循環(huán) A. 冷量增加，功耗不變B. 冷量不變，功耗減少 C. 冷量減少，功耗減小 D. 冷量增加，功耗增加 20、(1分) 關(guān)于制冷循環(huán)，下列說法不正確的是（） (A)冬天，空調(diào)的室外機是蒸發(fā)器。 (B)夏天，空調(diào)的室內(nèi)機是蒸發(fā)器。 (C)冰箱里冷凍魚肉所需的制冷量是由冷凝器吸收的熱提供的 。 (D)冰箱里冷凍魚肉所需的制冷量是由蒸發(fā)器吸收的熱提供的。 21、(1分)對于蒸汽動力循環(huán)要提高熱效率，可采取一系列措施 ， 以 下 說 法 不 正 確 的 是 （ ） (A)同一Rankine循環(huán)動力裝置，可提高蒸氣過熱溫度和蒸汽壓力 (B)同一Rankine循環(huán)動力裝置，可提高乏氣壓力。 (C) 對Rankine循環(huán)進行改進，采用再熱循環(huán)。 (D)對Rankine循環(huán)進行改進，采用回熱循環(huán)。 22、(1分)某壓縮制冷裝置的制冷劑在原冷凝器中固冷卻介質(zhì)改變，比原冷凝壓力下得飽 和溫度低了5℃，則循環(huán)獲得的 A 冷量增加，功耗增強B 冷量不變，功耗減小 C 冷量減小，功耗降低D 冷量增加，功耗不變 23、(1分)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)的作用相當于另一類制冷循 環(huán)的__________ A 節(jié)流閥B 膨脹機C 壓縮機 24、(1分)對于蒸汽動力循環(huán)要提高熱效率，可采取一系列措施 ， 以 下 說 法 不 正 確 的 是 （ ） (A)同一Rankine循環(huán)動力裝置，可提高蒸氣過熱溫度和蒸汽壓力 (B)同一Rankine循環(huán)動力裝置，可提高乏氣壓力。 (C) 對Rankine循環(huán)進行改進，采用再熱循環(huán)。 (D)對Rankine循環(huán)進行改進，采用回熱循環(huán)。 25、(1分)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,溫度都會下降 。 ) Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan B. 只 有 當 μ J ?T > 0 ， 經(jīng) 節(jié) 流 膨 脹 后 ， 氣 體 溫 度 才 會 降 低 。 C. 在相同初態(tài)下，等 熵 膨 脹 溫 度 降 比 節(jié)流膨脹溫 度 降 大 。 D. 任何氣體,經(jīng)節(jié)流膨脹后,溫度都會下降。 26、(1分)一封閉體系經(jīng)過一變化，體系從25℃恒溫水浴吸收熱量8000kJ，體系熵增25kJ/K，則 此過程是()。 A. 可逆的B.不可逆的 C. 不可能的 27、(1分)作為朗肯循環(huán)改進的回熱循環(huán)是從汽輪機（即蒸汽透平機）中抽出部分蒸汽去 A．鍋爐加熱鍋爐進水 C. 冷凝器加熱冷凝水 B．回熱加熱器加熱鍋爐進水 D.過熱器再加熱 28、(1分)某壓縮制冷裝置的制冷劑在原冷凝器中因冷卻介質(zhì)改變，比原冷凝壓力下的飽和溫度 。低了5度，則制冷循環(huán) A. 冷量增加，功耗不變B. 冷量不變，功耗減少 C. 冷量減少，功耗減小 D. 冷量增加，功耗增加 29、(1分)某壓縮制冷裝置的制冷劑在原冷凝器中固冷卻介質(zhì)改變，比原冷凝壓力下得飽 和溫度低了5℃，則循環(huán)獲得的 A 冷量增加，功耗增強B 冷量不變，功耗減小 C 冷量減小，功耗降低D 冷量增加，功耗不變 30、(1分)相同的壓力下，對外作功的絕熱膨脹比節(jié)流膨脹溫度降低程度______ A） 大 A)流體 A)單位制冷量 劑選擇要求 A)沸點低 A）功 B）冷凝壓力低 B）熱能 C）汽化潛熱大 C）機械能 。 D）較低的臨介溫度 34、(1分)30.吸收式制冷是消耗_______而實現(xiàn)制冷的目的 35、(1分)如當?shù)乩鋮s水溫度為常年18℃，則氨制冷循環(huán)的冷凝溫度應選 A.18℃； B.8℃； C.28℃； D.48℃。 。 B) 小 B）汽液混合狀態(tài) C）相同 C）飽和蒸汽或過熱蒸汽 C）壓縮機消耗功率 D）制冷系數(shù) 31、(1分)制冷劑進入壓縮機時的狀態(tài)是______ 32、(1分)評價蒸汽壓縮制冷循環(huán)的技術(shù)經(jīng)濟指標是______ B）制冷劑每小時循環(huán)量 33、(1分)蒸汽壓縮制冷循環(huán)的性能與制冷劑的熱力學性質(zhì)密切相關(guān)，下列哪個條件不符合制冷 36、(1分)如被冷物系要求達-15℃，則制冷循環(huán)中氨的適宜蒸發(fā)溫度為 A.-15℃； B. -10℃； C. -20℃ ； D.-45℃。 37、(1分)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,溫度都會下降 B. 只有當 μ J ?T > 0 ，經(jīng)節(jié)流膨脹后，氣體溫度才會降低 C. 在相同初態(tài)下，等 熵 膨脹溫 度 降 比 節(jié)流膨脹溫 度 降 大 D. 任何氣體,經(jīng)節(jié)流膨脹后,溫度都會下降 38、(1分)某真實氣體流過節(jié)流閥，其參數(shù)變化為( A.△S＝0 Thank you for your support ! www.sharej.com )。 B. △T ＝ 0 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan C.△H＝0 卻和冷凝放出的熱量 A 大于 A） 正確 B) 錯誤 D. △U ＝ 0 )制冷劑冷 39、(1分)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( B等于 C小于 40、(1分)評價蒸汽動力循環(huán)的經(jīng)濟性指標是熱效率和汽耗率，熱耗率越高，汽耗率越高 41、(1分)對膨脹作功過程，等熵效率的定義是不可逆絕熱過程的作功量與可逆絕熱過程的作功 量之比。 A） 正確 B) 錯誤 ) 42、(1分)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,溫度都會下降 。 (B) 只 有 當 μ J ?T > 0 ， 經(jīng) 節(jié) 流 膨 脹 后 ， 氣 體 溫 度 才 會 降 低 。 (C) 等 熵 膨 脹 溫 度 降 比 節(jié)流膨脹溫 度 降 大 ，適合大、中型氣體液化，后者適合普冷循環(huán)， 小型深冷。 (D) 節(jié)流膨脹在汽液兩相區(qū)、液相區(qū)均可用，設(shè)備簡單，操作方便，等 熵 膨 脹 使用時不能有 液滴，設(shè)備復雜。 (E)任何氣體,經(jīng)節(jié)流膨脹后,溫度都會下降。 43、(1分)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,溫度都會下降 。 (B) 只 有 當 μ J ?T > 0 ， 經(jīng) 節(jié) 流 膨 脹 后 ， 氣 體 溫 度 才 會 降 低 。 (C) 等 熵 膨 脹 溫 度 降 比 節(jié)流膨脹溫 度 降 大 ，適合大、中型氣體液化，后者適合普冷循環(huán)， 小型深冷。 (D) 節(jié)流膨脹在汽液兩相區(qū)、液相區(qū)均可用，設(shè)備簡單，操作方便，等 熵 膨 脹 使用時不能有 液滴，設(shè)備復雜。 (E)任何氣體,經(jīng)節(jié)流膨脹后,溫度都會下降。 ) 二、填空題(共2小題，2分) 1、(1分)工業(yè)上常用的兩種制冷循環(huán)是 和 。 三、判斷題(共2小題，2分) 1、(1分)冬天，使室溫由10℃升至20℃，空調(diào)比電加熱器更省電。 () 2、(1分) p－V圖只能顯示所作的功，而T-S圖既顯示體系所吸取或釋放的熱量，又顯示體系所 作的功，所以溫熵圖在蒸汽動力循環(huán)和冷凍循環(huán)廣泛使用。 () 四、名詞解釋(共2小題，2分) 1、(1分)提高汽輪機的進汽溫度和進汽壓力可以提高蒸汽動力循環(huán)效率 A） 正確 B) 錯誤 Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan 2、(1分)氣體從高壓向低壓作絕熱膨脹時，膨脹后氣體的壓力溫度必然降低 A） 正確 B) 錯誤 五、簡答題(共3小題，16分) 1、(5分)理想朗肯Rankine循環(huán)有哪四個設(shè)備組成？簡述該循環(huán)的工作原理（必要時可以畫圖說 明）。 2、(6分)簡述氨壓縮制冷循環(huán)主要步驟和設(shè)備（可用圖說明） 六、計算題(共21小題，265分) 1、(18分)有 一 氨 壓 縮 制 冷 循 環(huán) 裝 置 ， 其 制 冷 量 為 80000kJ/hr。 發(fā)器。請: （ 1） 在 T-S 圖 上 表 示 此 循 環(huán) 過 程 ； 4分 ）（ （ 2） 計 算 壓 縮 機 消 耗 的 功 率 （ kw） （ 4分 ）； （ 3） 計 算 制 冷 系 數(shù) ； 4分 ）（ 氨的蒸發(fā)溫度是 243K， 經(jīng) 可 逆 絕 熱 壓 縮 后 ， 冷 凝 至 303K， 過 冷 到 298K, 再 經(jīng) 節(jié) 流 閥 節(jié) 流 后 ， 回 蒸 （ 4） 如 壓 縮 過 程 不 是 可 逆 絕 熱 壓 縮 ， 等 熵 效 率 η S =0.8， 其 余 條 件 不 變 ， 試 計 算 壓 縮 機 消 耗 的 功 率（ kw）和 此 裝 置 制 冷 系 數(shù) ，并 在（ 1）的 T-S 圖 上 標 出 此 過 程 。 （ 6 分） 已 知 壓 縮 機 進 出 口 處 氨 的 焓 分 別 是 1644 kJ/kg和 1966 kJ/kg， 凝 器 出 口 過 冷 氨 的冷 焓 是 540 kJ/kg. 2、(20分)設(shè)一制冷能力（冷凍量）為50000 kJ/h帶節(jié)流閥的氨冷凍循環(huán)裝置，蒸發(fā)溫度-15?C， 冷凝溫度25?C ，過冷度為5?C 。假設(shè)壓縮機絕熱不可逆運行，其等熵效率為80%。求 （1）在 T-S圖 上 表 示 此 循 環(huán) 過 程 ； （5分） （2）每小時制冷劑的循環(huán)量（5分） （3）壓縮機功耗；（5分） （4）循環(huán)制冷系數(shù)。（5分） （已 知 壓 縮 機 進 口 處 氨 的 焓 為 1644 kJ/kg，如 果 經(jīng)可逆絕熱壓縮出 口 處 氨 的 焓 為 1866 kJ/kg， 冷 凝 器 出 口 過 冷 氨 的 焓 是 514.6 kJ/kg.） 3、(12分)設(shè)一制冷能力（冷凍量）為41800 kJ/h帶節(jié)流閥的氨冷凍循環(huán)裝置，蒸發(fā)溫度-15?C， 冷凝溫度25?C ，過冷度為5?C 。假設(shè)壓縮機絕熱不可逆運行，其等熵效率為80%。求 （1）在 T-S圖 上 表 示 此 循 環(huán) 過 程 ； （3分） （2）每小時制冷劑的循環(huán)量（3分） （3）壓縮機功耗；（3分） （4）循環(huán)制冷系數(shù)。（3分） （已 知 壓 縮 機 進 口 處 氨 的 焓 為 1644 kJ/kg， 如 果 經(jīng)可逆絕熱壓縮出 口 處 氨 的 焓 為 1866 kJ/kg， 冷 凝 器 出 口 過 冷 氨 的 焓 是 514.6 kJ/kg.） 5、(13分)（ 13分 ） 設(shè)有一制冷能力（冷凍量）為41800 kJ/h的氨冷凍循環(huán)裝置，蒸發(fā)溫度-15 ℃，冷凝溫度25 ℃，過冷度為5℃ 。假設(shè)壓縮機可逆絕熱運行，膨脹為節(jié)流（等焓）過程。求： 1）在 T-S圖 上 表 示 此 循 環(huán) 過 程 ； 2）每小時制冷劑的循環(huán)量； 3）壓縮機功耗； Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan 4）循環(huán)制冷系數(shù)。（已 知 壓 縮 機 進 出 口 處 氨 的 焓 分 別 為 1644 kJ/kg，1866 kJ/kg，冷 凝 器 出 口 過 冷 氨 的 焓 是 514.6 kJ/kg.） 6、(12分)（12分）在T-S圖上畫出下列各過程所經(jīng)歷的途徑（注明起點和方向），并說明過程特 點：如ΔG=0 （1）飽和液體節(jié)流膨脹； （2）飽和蒸汽可逆絕熱膨脹； （3）從臨界點開始的等溫壓縮； （4）過熱蒸汽經(jīng)冷卻冷凝為過冷液體（壓力變化可忽略）。 -1-17、(8分)某人稱其設(shè)計了一臺熱機，該熱機消耗熱值為42000kJkg 的燃料30kgh ，可以產(chǎn) 生的輸出功率為170kW。該熱機的高溫與低溫熱源分別為670K和330K。試判斷此熱機是否合理。 8、(12分)某動力循環(huán)的蒸汽透平機，進入透平的過熱蒸汽為2.0MPa，400℃，排出的氣體為 0.035MPa飽和蒸汽，若要求透平機產(chǎn)生3000kW功率，問每小時通過透平機的蒸汽流量是多少？ 其熱力學效率是等熵膨脹效率的多少？假設(shè)透平機的熱損失相當于軸功的5%。 9、(12分)有 一 氨 壓 縮 制 冷 循 環(huán) 裝 置 ， 制 冷 量 為 100000kJ/hr。 的 蒸 發(fā) 溫 度 是 243K，其氨 經(jīng) 可 逆 絕 熱 壓 縮 后 ， 冷 凝 至 303K， 過 冷 到 298K,再 經(jīng) 節(jié) 流 閥 節(jié) 流 ， 回 蒸 發(fā) 器 。 試 計 算: 1）在 T-S圖 上 表 示 此 循 環(huán) 過 程 ； （ 2） 每 kg氨 制 冷 量 ； （ 3） 單 位 時 間 制 冷 劑 的 循 環(huán) 量 和 壓 縮 機 理 論 功 率 （ kw）； （ 4） 制 冷 系 數(shù) 。 已 知 壓 縮 機 進 出 口 處 氨 的 焓 分 別 是 1644 kJ/kg和 1966 kJ/kg，冷 凝 器 出 口 過 冷 氨 的 焓 是 540 kJ/kg。 10、(12分)（12分）在T-S圖上畫出下列各過程所經(jīng)歷的途徑（注明起點和方向），并說明過程 特點：如ΔG=0 （1）飽和液體節(jié)流膨脹； （2）飽和蒸汽可逆絕熱膨脹； （3）從臨界點開始的等溫壓縮； （4）過熱蒸汽經(jīng)冷卻冷凝為過冷液體（壓力變化可忽略）。 11、(12分)有一氨壓縮制冷循環(huán)裝置其制冷能力為100000kJ/h，氨蒸發(fā)溫度是243 K, 蒸發(fā)器出 口的氨飽和蒸汽經(jīng)可逆絕熱壓縮、冷凝到303K，過冷到298K，再經(jīng)節(jié)流伐等焓膨脹后回蒸發(fā)器。 問： （1）如果壓縮機進、出口處氨的焓分別是1644kJ/kg和1966kJ/kg，冷凝器出口過 冷氨的焓是540kJ/kg，試求壓縮機的理論功率和裝置的制冷系數(shù)。（5分） （2）如果將氨的蒸發(fā)溫度調(diào)整到253K， 壓縮過程仍為可逆絕熱壓縮，其余條件不 變，試問壓縮機的理論功率有何變化，為什么？此時壓縮機進、出口處氨的焓分別是1658kJ/kg 和1912kJ/kg。（3分） （3）在T--S圖上標出（1）（2）二循環(huán)過程。、（4分） 12、(10分)在25℃時，某氣體的P-V-T可表達為PV=RT+6.4104P，在25℃，30MPa時將該氣體 進行節(jié)流膨脹，向膨脹后氣體的溫度上升還是下降？ 13、(12分)將典型的蒸汽壓縮制冷循環(huán)的T-S圖分別在P-H圖和H-S圖上表示出來。 14、(12分)某蒸汽壓縮制冷循環(huán)，制冷量Q0為3104kJh-1，蒸發(fā)室溫度為-15℃，冷凝器用水 冷卻，進口為8℃。若供給冷凝器的冷卻水量無限大時，計算制冷循環(huán)消耗的最小功為多少？如 Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan 果冷凝器用室溫（25℃）空氣冷卻時，其消耗的最小功又是多少？ 15、(8分) 實際蒸汽壓縮制冷裝置中的膨脹過程，為何采用節(jié)流閥而不用膨脹機？如果用膨脹 機，請在T-S圖上標出哪些面積代表膨脹機回收的功？ 16、(10分)20．某壓縮制冷裝置，用氨作為制冷劑，氨在蒸發(fā)器中的溫度為-25℃，冷卻器中的 壓力為1.0MPa，假定氨進入壓縮機時為飽和蒸汽，而離開冷凝器時為飽和液體，每小時制冷量 Q0為1.67105 kJh-1。 求：（1）所需的氨流率； （2）制冷系數(shù)。 17、(12分)21．有一氨壓縮制冷機組，制冷能力Q0為4.0104KJh-1，在下列條件工作：蒸發(fā) 溫度為-25℃，進入壓縮機的是干飽和蒸汽，冷凝溫度為20℃，冷凝過冷5℃。 試計算： （1）單位重量制冷劑的制冷能力； （2）每小時制冷劑循環(huán)量； （3）冷凝器中制冷劑放出熱量； （4）壓縮機的理論功率； （5）理論制冷系數(shù)。 18、(12分)22．壓縮機出口氨的壓力為1.0MPa，溫度為50℃，若按下述不同的過程膨脹到0.1MPa， 試求經(jīng)膨脹后氨的溫度為多少？ （1）絕熱節(jié)流膨脹； （2）可逆絕熱膨脹。 19、(16分)某蒸汽動力循環(huán)操作條件如下：冷凝器出來的飽和水，由泵從0.035Mpa加壓至1.5Mpa 進入鍋爐，蒸汽離開鍋爐時被過熱器加熱至280℃。 求：(1) 上述循環(huán)的最高效率。 (2) 在鍋爐和冷凝器的壓力的飽和溫度之間運行的卡諾循環(huán)的效率，以及離開鍋爐的過熱 蒸汽溫度和冷凝器飽和溫度之間運行的卡諾循環(huán)的效率。 (3) 若透平機是不可逆絕熱操作，其焓是可逆過程的80%。 求此時的循環(huán)效率。 20、(12分)23.用簡單林德循環(huán)使空氣液化?？諝獬鯗貫?7℃，節(jié)流膨脹前壓力P2為10MPa，節(jié) 流后壓力P1為0.1MPa，空氣流量為0.9m3h-1（按標準狀態(tài)計）。求： （1）理想操作條件下空氣液化率和每小時液化量； （2）若換熱器熱端溫差為10℃，由外界傳入的熱量為3.3KJkg-1，向?qū)σ夯康挠绊懭绾危? 空氣的比熱Cp為1.0 kJkg-1K-1。 T 2 P2 3 P1 1 0 4 5 S Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan 參考答案 一、選擇題(共43小題，43分) 1、(1分)C 2、(1分)A 3、(1分)C 4、(1分)A 5、(1分)D 6、(1分)C 7、(1分)B 8、(1分)B 9、(1分)A 10、(1分)B 11、(1分)B 12、(1分)B 13、(1分)A 14、(1分)A 15、(1分)B 16、(1分)A 17、(1分)D 18、(1分)B 19、(1分)A 20、(1分)C 21、(1分)B 22、(1分)D 23、(1分)D 24、(1分)B 25、(1分)D 26、(1分)C 27、(1分)B 28、(1分)A 29、(1分)D 30、(1分)A 31、(1分)C 32、(1分)D 33、(1分)D 34、(1分)B 35、(1分)C 36、(1分)C 37、(1分)D 38、(1分)C 39、(1分)C 40、(1分)B 41、(1分)A 42、(1分)B 43、(1分) D Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan 二、填空題(共2小題，2分) 1、(1分)蒸汽壓縮制冷，吸收制冷 三、判斷題(共2小題，2分) 1、(1分)√ 2、(1分)√ 四、名詞解釋(共2小題，2分) 1、(1分)A 2、(1分)A 五、簡答題(共3小題，16分) 1、(5分)蒸汽動力循環(huán)主要由水泵、鍋爐、透平機和冷凝器組成。 1 過 熱 器 透 平 機 2 冷 凝 器 水泵 3 3 4 后。 1 2 4水在水泵中被壓縮升壓。 1 進入鍋爐被加熱汽化，直至成為過熱蒸汽 鍋爐 2 進入透平機膨脹作功。 3 作功后的低壓濕蒸汽進入冷凝器被冷凝成 水，再回到水泵中，完成一個循環(huán)。 4 六、計算題(共21小題，265分) 2’ 2 4 T 4’ 5 S 3 1 1、(18分)（1）如右圖 Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan （2）q0 = h 1-h5 =1644 - 540 = 1104 kJ/kg w S = h2 - h1 = 1966 -1644 = 322 kJ/kg G = Q 0/ q0 = 80000/1104 =72.46 kg/hr WS = wS G = 322*72.46 = 23333 kJ/hr = 6.481kW （3）ξ= q 0/ wS = 1104/322 = 3.43 （4）η S =0.8 = w S / w ac = 322 / w ac ， w ac= 402.5 kJ/kg Wac = wac G = 402.5*72.46 = 29170 kJ/hr = 8.101 kW ξ= q 0/ wac = 1104/402.5 = 2.74 2’ 2 4 T 4’ 5 S 3 1 2、(20分) ηs = ( H 2 ? H1 ) ; ( H 2 ? H1 ) 1） 如左圖 H 2 = H1 + ( H 2 ? H1 ) /η s = 1644 + (1866 ? 1644) / 0.8 = 1921.5KJ / Kg 2)m =Q 0 / q0 = 50000 /( H1 ? H 5 ) = 50000 /(1644 ? 514.6) = 44.27 Kg / h 3) PT = mWs = m( H 2 ? H1 ) = 44.27(1921.5 ? 1644) = 12284.9 KJ / h = 3.41KW 4)ε = q0 / Ws = ( H1 ? H 5 ) /( H 2 ? H1 ) = (1644 ? 514.6) /(1921.5 ? 1644) = 4.07 2’ 2 4 T 4’ 5 S 3 1 3、(12分) ηs = ( H 2 ? H1 ) ; ( H 2 ? H 1 ) 1） 如左圖 H 2 = H 1 + ( H 2 ? H 1 ) / η s = 1644 + (1866 ? 1644) / 0.8 = 1921.5 KJ / Kg 2)m =Q 0 / q0 = 41800 /( H 1 ? H 5 ) = 41800 /(1644 ? 514.6) = 37 Kg / h 3) PT = mWs = m( H 2 ? H 1 ) = 37(1921.5 ? 1644) = 10267.5 KJ / h = 2.85 KW 4)ε = q0 / Ws = ( H 1 ? H 5 ) /( H 2 ? H 1 ) = (1644 ? 514.6) /(1921.5 ? 1644) = 4.07 5、(13分)1） 如右圖 Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan 2) m =Q 0 / q0 = 41800 /( H 1 ? H 5 ) = 41800 /(1644 ? 514.6) = 37 Kg / h 3) PT = mW s = m( H 2 ? H 1 ) = 37(1866 ? 1644 ) = 8214 KJ / h = 2.28 KW 4)ε = q0 / Ws = ( H 1 ? H 5 ) /( H 2 ? H 1 ) = (1644 ? 514.6) /(1866 ? 1644 ) = 5.08 2 4 T 4’ 5 S 3 1 6、(12分) 解： (1) ?H=0 (2) ?S=0 (3) ?T=0 (4) ?P=0 T 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 S 7、(8分)解：從已知的條件，我們可以計算出該熱機的效率，以及卡諾熱機的效率，然后比較 兩者的大小。 η= 熱機的效率 卡諾熱機效率 卡諾熱機是效率最高的熱機，顯然該人設(shè)計的熱機不合理。 8、(12分)解：進出透平機的蒸汽狀態(tài)見下圖所示，焓、熵值從附錄水蒸汽表中查到， 按穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學第一定律對透平機進行能量衡算，ΔH=Q-Ws 則 m(H 2 ? H 1 ) = 5%W s ? W s = ?0.95W s W170 == 0.486 Q 42000 30 3600 T ?T670 ? 330 η卡 = 高 低 == 0.508 T高670 Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan m= 蒸汽流量 按本題意，等熵膨脹的空氣應該是濕蒸汽，即為飽和蒸汽和飽和水的混合物，此時熵值， 即為飽和蒸汽和飽和水的熵按比例混合，從附錄查得飽和蒸汽的熵 從飽和水性質(zhì)表查得飽和液體的熵， l 設(shè)空氣中氣相重量百分含量為x, 則7.1271=7.7153x+(1-x)0.9875 x=0.9126解得 空氣的焓值 H=xHg+（1-x）Hl =0.91262631.4+(1-0.9126)304.25=2428.0kJkg-1 定熵效率 ? 0.95Ws ? 0.95 3000 3600 = 16650.4kg ? h ?1= H 2 ? H12631.4 ? 3247.6 S g = 7.7153kJ ? kg ?1 K ?1 ， S = 0.9875 kJ ? kg ?1 ?K ?1 T 4 2 1 6 5 3 S 9、(12分)①每kg氨制冷量 q = 1644 - 540 = 1104 kJ/kg， 理論功耗w S= 1966 -1644 = 322 kJ/kg ②制冷劑循環(huán)量 G=100000/1104 = 90.58 kg/h 理論功率NT =90.58* 322/3600 = 8.102 kw ③制冷系數(shù) ζ= 1104/322 = 3.43 10、(12分)解： 11、(12分)（1）WS=322kJ/kg，qo=1104kJ/kg，G = 90.58 kg/h ， NT=8.102 kW （2）WS=254kJ/kg，qo=1118kJ/kg，G = 89.44 kg/h， NT=6.310 kW ，ε=4.40，Δ NT=-1.79kW 12、(10分)解；判斷節(jié)流膨脹的溫度變化，依據(jù)Joule-Thomson效應系數(shù)μJ。 由熱力學基本關(guān)系式可得到： μJ = (?T ) = (?P) H T( ?V )P ?V ?T Cp 4 將P-V-T關(guān)系式代入上式， PV = RT + 6.4 10 P → V= RT + 6.4 10 4 P，其中 ( R?V )P = P?T Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan μJ = T R ?V RT ? PV ? 6.4 10 4 ? 6.4 10 4 P===<0 CpPC pCpCp 可見，節(jié)流膨脹后，溫度比開始為高。 13、(12分)解：壓縮機的可逆絕熱過程是等熵過程，節(jié)流過程?？煽醋鳛榈褥蔬^程，則循環(huán)可 用如下P-H和H-S圖表示。 P 3 2 H 2 1 3 4 S 4 1 H 14、(12分)解：首先需要明確的是：在所有的制冷循環(huán)中，逆卡諾循環(huán)的制冷效率最高，即功 耗最小。循環(huán)效率有如下的關(guān)聯(lián)式： ξ卡= T1 (蒸發(fā)溫度)Q (制冷量) =0 T2 (冷凝溫度) ? T1W N (凈功) 按照傳熱原理，如果進出冷卻器的冷卻水量無限大，則不僅冷卻水進出口溫度接近相同， 而且被冷介質(zhì)的溫度也相同。因此 當冷卻水量無限大時，冷凝溫度T2=(8+273)K， 所以最少凈功 當冷凝器用空氣冷卻時，冷凝溫度近似等于室溫25℃ WN = (8 + 273) ? (?15 + 273) 3 10 4 = 2674.4 KJ ? h ?1 ? 15 + 273 最小凈功 由計算結(jié)果可見，冷卻溫度越低，消耗功越小。但是空氣冷卻所用設(shè)備簡單，如家用空調(diào)器， 冰箱采用散熱片空氣冷卻，不過它們的能耗要比水冷卻高許多。 15、(8分)解：制冷裝置的膨脹過程，采用節(jié)流元件（如閥、孔板等）主要考慮到節(jié)流設(shè)備簡單， 裝置緊湊。對于中小型設(shè)備而言，這個膨脹功是不值得回收的，功量不大，但是設(shè)備投資要增 加許多。因此，大多不采用膨脹機。 在下面的T-S圖上，節(jié)流元件膨脹過程如3→4，是等焓過程，而膨脹機膨脹過程如3→4′， 是等熵過程。 膨脹機回收的功量如陰影部分積分。 WN = ( 25 + 273) ? ( ?15 + 273) 3 10 4 = 4651.2kJ ? h ?1 ? 15 + 273 Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan T 2 3 4′ 4 1 S 16、(10分)解：通過NH3的P-H圖可查到各狀態(tài)點焓值。 按照題意，氨進入壓縮機為飽和狀態(tài)1，離開冷凝器為飽和狀態(tài)3。 氨在蒸發(fā)器中的過程即4→1H1=1430KJkg-1 H2=1710KJkg-1 氨在冷凝器中的過程即2→3，H3=H4=320KJkg-1 Q0Q01.67 10 5 G==== 150.5kg ? h ?1 q 0 H 1 ? H 4 1430 ? 320 氨流率 qH ? H 4 1430 ? 320 1110 ξ= 0 = 1=== 3.96 ? Ws H 2 ? H 1 1710 ? 1430 280 制冷系數(shù) P 1.0MPa -25℃ 4 3 2 1 注：求解此類題目：關(guān)鍵在于首先確定各過程狀態(tài)點的位置，然后在P-H圖或T-S圖上查到 相應的焓（或溫度、壓力）值，進行計算。 17、(12分)解：首先在P-H圖（或T-S圖）上按照已知條件定出各狀態(tài)點。 查得 H1=1430KJkg-1 H2=1680KJkg-1 冷凝出來的過冷液體（過冷度為5℃）狀態(tài)3′的決定：假設(shè)壓力對液體的焓值幾乎沒有影響， 從狀態(tài)3沿著飽和液體線向下過冷5℃，找到3′′，用此點的焓值近似代替3′的焓值，由于過冷度 是有限的，實際上3′和3′′很接近，不會造成太大的偏差。3′′→4仍為等焓膨脹過程， H3`=H4=270kJkg-1 制冷能力 q0=H1-H4=1430-270=1160KJkg-1 Q0 4 10 4 G=== 34.5kg ? h ?1 q01160 制冷劑循環(huán)量 冷凝過程即2→3′，放出熱量Q=（H3-H2）G=34.5(270-1690)=-48645KJh-1 Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan G ( H 2 ? H 1 ) 34.5(1680 ? 1430) == 2.40kW 36003600壓縮機功率 H ? H 4 1430 ? 270 1160 ξ= 1=== 4.64 H 2 ? H 1 1680 ? 1430 250 制冷系數(shù) N= 絕熱節(jié)流膨脹過程是等焓過程，從P-H圖上沿著等焓線可找到終態(tài)2為0.1MPa18、(12分)解：（1） 溫度為30℃。 P 1MPa 1.0 0.1 2’ -33℃ 2 50℃ 30℃ 1 H （2）可逆絕熱膨脹過程是等熵過程，同樣沿著等熵線可找到終態(tài)2′為0.1MPa時，溫度為-33 ℃。 (1) 各狀態(tài)點的熱力學性質(zhì)，可由附錄水蒸汽表查得19、(16分)解： H 4 = 303.46 KJ ? kg ?1 H 1 ? H 3 = ∫ VdP = V ( P1 ? P2 ) =1.0245 10 ?3 (1.5 ? 0.035) 10 6 = 1.5kJ ? kg ?1 P2 P1 H 1 = 303.46 + 1.5kJ ? kg ?1 （由于液體壓力增加其焓增加很少，可以近似 H 1 = H 4 ） ?1?1H 2 = 2992.7 KJ ? kg ?1S 2 = 6.8381 kJ ? kg ? K 該循環(huán)透平機進行絕熱可逆操作，增壓泵也進行絕熱可逆操作時效率最高。 S 3 = S 2 = 6.8381 ，由0.035Mpa，查得 氣相， S g = 7.7153kJ ? kg ?1 ? K ?1 S = 0.9852 kJ ? kg ?1 （查飽和蒸汽性質(zhì)表） （查飽和水性質(zhì)表內(nèi)插） 液相， l 氣相含量為x ?K ?1 S 3 = x S g + (1 ? x ) S l = x 7.7153 + (1 ? x ) 0.9852 = 6.8381 x = 0.87 H 3 = x ? H g + (1 ? x) H l = 0.87 2631.4 + (1 ? 0.87) 303.46 = 2328.77kJ ? kg ?1 η= H 2 ? H 3 2992.7 ? 2328.77 == 0.247 H 2 ? H12992.7 ? 303.96 冷凝器壓力0.035Mpa，飽和溫度為72.69℃；鍋爐壓力1.5Mpa，飽和溫度為198.32℃。卡諾 循環(huán)運行在此兩溫度之間，卡諾循環(huán)效率 T ? T低 198.32 ? 72.69 == 0.267η卡 = 高 198.32 + 273T高 若卡諾循環(huán)運行在實際的二個溫度之間，其效率為 Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg 歡迎大家來到www.sharej.com共享資源 ―――― 會員：newsusan η卡 = T高 ? T低 T高 = 280 ? 72.69 = 0.375 280 + 273 (3)不可逆過程的焓差為0.80(H2-H3)，而吸收的熱仍為 H 2 ? H 1 ，因此效率 η= 0.80( H 2 ? H 3 ) = 0.80 0.247 = 0.198 H 2 ? H1 20、(12分)解： 簡單的林德循環(huán)T-S圖如上表示： 對于空氣從T-S圖上可查得各狀態(tài)點的焓值 狀態(tài)點 1 2 0 性狀 過熱蒸汽 過熱蒸汽 飽和液體 T／K 290 290 P／MPa 0.1 10 0.1 H／KJkg-1 460 435 42 x= （1） 理論液化量 H 1 ? H 2 460 ? 435 25 === 0.06 H1 ? H 0460 ? 42 418 （kg液體／kg空氣） 0.9m 3 ? h ?1 G== 40.2mol ? h ?1 22.4 10 ?3 m 3 ? mol ?1空氣流量 液化量： （2）外界熱量傳入造成冷量損失Q冷損， Q冷損=3.3KJkg-1 換熱器熱端溫差造成熱交換損失Q溫損， Q溫損=CpΔT=1.010=10KJkg-1 實際液化量 G x理 = 40.2 29 0.06 = 70 g ? h ?1 x實 = H 1 ? H 2 ? Q溫損 ? Q冷損 H1 ? H 0 = 360 ? 435 ? 10 ? 3.3 = 0.028kg ? kg ?1 460 ? 42 實際液化量： G x實 = 40.2 29 0.028 = 32.6 g ? h ?1 Thank you for your support ! www.sharej.com 會員：newsusan for berg