第7章化工过程能量分析

第六、七章化⼯过程能量分析习题第六章化⼯过程能量分析1.⽓体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽略动能和位能变化，⽆摩擦损失，则此过程⽓体焓值 ( ).A. 增加 B ．减少 C ．不变 D. 不能确定 2. 要加热50℃的⽔，从热⼒学⾓度，⽤以下哪⼀种热源，损失功最⼩（）A.60℃的热⽔B.80℃的热⽔C.100℃的饱和蒸汽，D. 120℃的过热蒸汽 3.不可逆过程中孤⽴体系的（）A.总熵总是增加的，有效能也是增加的。

B.总熵总是减少的，有效能也是减少的。

C.总熵是减少的，但有效能是增加的。

D. 总熵是增加的，但有效能是减少的。

4.⼀封闭体系经过⼀变化，体系从25℃恒温⽔浴吸收热量8000kJ ，体系熵增25kJ/K ，则此过程是( )。

A. 可逆的B.不可逆的C. 不可能的 5. 在431.15K 与286.15K 之间⼯作的热机的最⼤效率是（）A. 91.77%B.50.70%C. 33.63%D.39.67%6.体系从同⼀初态到同⼀终态，经历⼆个不同过程，⼀为可逆过程，⼀为不可逆过程，此⼆过程环境熵变存在（）。

A ．（ΔS 环）可逆< （ΔS 环）不可逆 B. （ΔS 环）可逆 >（ΔS 环）不可逆C ．（ΔS 环）可逆 = （ΔS 环）不可逆D ．（ΔS 环）可逆= 0 7. 按第⼆定律，⽆论什么过程体系的熵变。

A.≤0B.≥0C.=0D.不确定8. 在孤⽴体系中，因不可逆性导致作功能⼒损失。

公式孤⽴S T W L ??=0（式中0T 为环境温度）是从传热过程推出的。

A ．仅适⽤传热过程 B. 也适⽤传质过程 C ．也适⽤流动过程 D. 任何过程都⾏ 9. 体系经不可逆循环⼜回到初态，则热温商的循环积分__________ A <0 Ｂ =０ C >010. 关于做功和加热本领的描述，不正确的是（）A 压⼒相同，过热蒸汽的做功本领⽐饱和蒸汽⼤。

B 温度相同，⾼压蒸汽的作功本领⽐低压蒸汽强。

化工过程能量分析引言化工过程能量分析是一种重要的工程分析方法，用于评估化工过程中能量的转化和利用情况。

能量是化工过程中最基础的要素之一，对于化工产品的生产、能源消耗和环境影响起着至关重要的作用。

通过对化工过程的能量分析，可以优化能源利用，减少能源消耗，提高化工工艺的可持续性和经济性。

能量分析的基本原理能量分析基于能量守恒定律，认为能量是不可创造也不可消灭的，只能从一种形式转化为另一种形式。

在化工过程中，能量可以以多种形式存在，如热能、电能、机械能等。

能量分析的基本原理是追踪能量在化工过程中的流动和转化，以确定能量的输入、输出和损失。

能量分析的步骤1.确定能量流的路径：首先需要识别化工过程中能量流的路径，包括原料输入、能量转化和产物输出过程。

通过图表或流程图的形式清晰地表示能量流动的路径。

2.测量和计算能量输入和输出：对于能量流经过的每个环节，需要进行能量输入和输出的测量和计算。

常用的测量工具包括温度计、流量计、压力计等。

通过对能量输入和输出的测量和计算，可以得到能量平衡。

3.确定能量损失和效率：计算能量损失和能量转化的效率是能量分析的重要步骤。

能量损失的原因可以包括传热过程中的热损失、能量转化过程中的不完全转化等。

通过计算能量损失和效率，可以评估化工过程的能量利用情况。

4.优化能量利用：根据能量分析的结果，可以制定相应的措施来优化能量利用。

例如，通过改进设备设计、调整操作条件或采用新的能量转化技术来提高能量利用效率。

实例分析：乙烯生产过程的能量分析以乙烯生产过程为例，对其能量分析进行具体实例分析。

1.能量流路径：乙烯生产过程包括原料输入、反应转化和产物输出三个主要环节。

原料输入包括乙烷和空气，反应转化包括乙烷裂解生成乙烯，产物输出为乙烯。

2.能量输入和输出的测量和计算：通过测量乙烯生产过程中原料和产物的温度、流量和压力等参数，可以计算能量输入和输出。

如乙烷的燃烧产生的热量为能量输入，乙烯产物的冷却散热为能量输出。

习 题 七 及 答 案一、问答题7-1. Rankine 循环与卡诺循环有何区别与联系? 实际动力循环为什么不采用卡诺循环?答：两种循环都是由四步组成，二个等压过程和二个等熵（可逆绝热）过程完成一个循环。

但卡诺循环的二个等压过程是等温的，全过程完全可逆；Rankine 循环的二个等压过程变温，全过程只有二个等熵过程可逆。

卡诺循环中压缩机压缩的是湿蒸汽，因气蚀损坏压缩机；且绝热可逆过程难于实现。

因此，实际动力循环不采用卡诺循环。

7-2. Rankine 循环的缺点是什么? 如何对其进行改进?答：Rankine 循环的吸热温度比高温燃气温度低很多，热效率低下，传热损失极大。

可通过：提高蒸汽的平均吸热温度、提高蒸汽的平均压力及降低乏汽的压力等方法进行改进。

7-3.影响循环热效率的因素有哪些?如何分析?答：影响循环热效率的因素有工质的温度、压力等。

具体可利用下式1L HT T η=- 分析确定哪些因素会改变L H T T 或，从而得到进一步工作的方案。

7-4．蒸汽动力循环中，若将膨胀做功后的乏气直接送人锅炉中使之吸热变为新蒸汽，从而避免在冷凝器中放热，不是可大大提高热效率吗? 这种想法对否? 为什么?答：不合理。

蒸汽动力循环以水为工质，只有在高压下才能提高水温；乏汽的压力过低，不能直接变成高压蒸汽。

与压缩水相比较，压缩蒸汽消耗的工太大，不仅不会提高热效率，反而会大大降低热效率。

7-5．蒸气压缩制冷循环与逆向卡诺循环有何区别与联系? 实际制冷循环为什么不采用逆向卡诺循环?答：两种循环都是由四步组成，二个等压过程和二个等熵（可逆绝热）过程完成一次循环。

但逆向卡诺循环的二个等压过程是等温的，全过程完全可逆；蒸气压缩制冷循环的二个等压过程变温，全过程只有二个等熵过程可逆。

Carnot 制冷循环在实际应用中是有困难的，因为在湿蒸汽区域压缩和膨胀会在压缩机和膨胀机汽缸中形成液滴，造成“汽蚀”现象，容易损坏机器；同时压缩机汽缸里液滴的迅速蒸发会使压缩机的容积效率降低。