1.试确定 lkmol的蒸气(1470kPa,过热到538℃,环境温度t=16℃)在流动过程中可能得到的最大 功 解:这是求算1kmo的蒸气由始态(538℃,1470kPa)变化到终态(16℃,10132kPa)的液体水时所 得到的最大功。 由过热水蒸气表查得初始态时的焓与熵分别为 H1=3543.341 S1=7.6584kJ(kg·K 由饱和水蒸气表可查得终态时水的焓与熵分别为 H2=67.18kJ/kg, S2=0.2389kJ/(kg·K) 所以过程的焓变和熵变分别为 AH=M(H2-H1)=18.02(67.18-3543.34)=-62640.33(kJ/kmol) AS=M(S2-S1)=18.02(0.2389-7.6584)=-133.6994(kJ/( kkmol·K)) 若理想功为所能提供的最大有用功,则 Wud=△H-T0△S=-62640.33+(16+273.15)(-1336994) 2.398×104(kJ/kmol) 2.1kg的水在100kPa的恒压下从20℃加热到沸点,并且在此温度下完全蒸发,如果环境温度为20℃, 试问加给水的热量中最大有多少可转变成功量 解:100kPa压力下水的沸点约为100℃,有水蒸气表查得 H1=2676.1kJ/kg S1=73549kJ/(kg·K 在环境温度(T0=t+273.15=293.5K)下,100kPa压力下水的焓和熵为 Ho=83.96kJ/kg S0=0.2966kJ/(kg·K) 所以加给水的热量为 Qp=△H=H1-H0=26761-8396=2592.1(kJ/kg) 100kPa压力下水蒸气转化为20℃的水所能产生的最大功为 W=△H-T△S=-2592.-1293.15(0.2966-73549)=-523.0(kJ/kg) 加给水的热量中最大可能转变成功量部分所占的百分数为 523.0 ×100%=20.1% 2592.1 3确定冷却45 kmol/min的空气,从初始温度305K降低到278K所需的最小功率Nmn,环境温度305K。 已知空气的比热容为293k/( kmol. K)。 在冷却过程中,空气的焓变和熵变分别为 MH=Jcnd=C(7-7)=293(287-305)=-791I/mo AS=j(p/T)dr=Cmn2=2930352715/(km0kK) 278 过程所需的最小功为 id=△H-ToAS=-791.1-305(-27158)=37.2(kJ/kmol) 所以这一冷却过程所需的最小功率为 Nd=nWd=45×372=1674.0(kJ/min)=279kW 4.在一个往复式压气机的实验中,环境空气从100kPa及5℃压缩到1000kPa,压缩机的气缸用水冷却。 在此特殊实验中,水通过冷却夹套,其流率为100kg/kmol(空气)。冷却水入口温度为5℃,出口温度 为16℃,空气高开压缩机时的温度为145℃。假设所有对环境的传热均可忽略。试计算实际供给压气 机的功和该过程的理想功的比值。假设空气为理想气体,其摩尔定压热容Cr=293kJ/(kmol·K)。 解:以被压缩的空气为系统,以kmol空气作为基准。假设空气为理想气体,在此过程中空气放出45 1. 试确定 1kmol 的蒸气（1470kPa，过热到 538℃，环境温度 t0=16℃）在流动过程中可能得到的最大 功。 解：这是求算 1kmol 的蒸气由始态（538℃，1470kPa）变化到终态（16℃，101.32kPa）的液体水时所 得到的最大功。 由过热水蒸气表查得初始态时的焓与熵分别为 H1=3543.34kJ/kg， S1=7.6584kJ/（kg·K） 由饱和水蒸气表可查得终态时水的焓与熵分别为 H2=67.18kJ/kg， S2=0.2389kJ/（kg·K） 所以过程的焓变和熵变分别为  H =M（H2－H1）=18.02（67.18－3543.34）=－62640.33（kJ/kmol）  S=M（S2－S1）=18.02（0.2389－7.6584）=－133.6994（kJ/（kkmol·K）） 若理想功为所能提供的最大有用功，则 Wid=  H－T0  S=－62640.33＋（16＋273.15）（－133.6994） =－2.398×104（kJ/kmol） 2. 1kg 的水在 100kPa 的恒压下从 20℃加热到沸点，并且在此温度下完全蒸发，如果环境温度为 20℃， 试问加给水的热量中最大有多少可转变成功量。 解：100kPa 压力下水的沸点约为 100℃，有水蒸气表查得 H1=2676.1kJ/kg， S1=7.3549kJ/（kg·K） 在环境温度（T0=t0＋273.15=293.15K）下，100kPa 压力下水的焓和熵为 H0=83.96kJ/kg， S0=0.2966 kJ/（kg·K） 所以加给水的热量为 Qp=  H=H1－H0=2676.1－83.96=2592.1（kJ/kg） 100kPa 压力下水蒸气转化为 20℃的水所能产生的最大功为 Wid=  H－T0  S =－2592. －1293.15（0.2966－7.3549）=－523.0（kJ/kg） 加给水的热量中最大可能转变成功量部分所占的百分数为 523.0 100% 100% 20.1% 2592.1 id p W Q  =  = 3.确定冷却 45kmol/min 的空气，从初始温度 305K 降低到 278K 所需的最小功率 Nmin，环境温度 305K。 已知空气的比热容为 29.3kJ/（kmol·K）。 解：在冷却过程中，空气的焓变和熵变分别为 2 1 2 1 ( ) 29.3(287 305) 791.1( / ) T P P T  = = − = − = − H C dT C T T kJ kmol  2 1 2 1 278 ( / ) ln 29.3ln 2.7158( /( )) 305 T P P T T S C T dT C kJ kmol K T  = = = = −  过程所需的最小功为 Wid=  H －T0  S=－791.1－305（－2.7158）=37.2（kJ/kmol） 所以这一冷却过程所需的最小功率为 Nid=nWid=45×37.2=1674.0（kJ/min）=27.9kW 4. 在一个往复式压气机的实验中，环境空气从 100kPa 及 5℃压缩到 1000kPa，压缩机的气缸用水冷却。 在此特殊实验中，水通过冷却夹套，其流率为 100kg/kmol（空气）。冷却水入口温度为 5℃，出口温度 为 16℃，空气离开压缩机时的温度为 145℃。假设所有对环境的传热均可忽略。试计算实际供给压气 机的功和该过程的理想功的比值。假设空气为理想气体，其摩尔定压热容 CP=29.3kJ/（kmol·K）。 解：以被压缩的空气为系统，以 1kmol 空气作为基准。假设空气为理想气体，在此过程中空气放出