14-15-1化工节能复习资料
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41．一般情况下，逆流换热的有效能效率大于顺流换热的有效能效率。 （ ） 42．过程的理想功越大，说明该体系的作功本领就越大。 （ ） 43．体系的有效能越大，说明该体系的作功本领就越大。 （ ） 44．过程的理想功为“+” ，说明理论上，该过程是不需要消耗外界提供的能量。 （ ） 45．可逆轴功和理想功只是两个不同的说法，其实质是一样的。 （ ） 46．采用泵的串联操作或并联操作，都能增大流量，但具体采用何种方法，需视管路的特性而定。 （ ） 47．高阻管路宜采用泵的串联操作提高流量的方法。 （ ） 48．低阻管路宜采用泵的并联操作提高流量的方法。 （ ） 49．消耗相同的电能时，空调取暖的效果一定优于电加热器。 （ ） 50．家用冰箱的制冷原理与家用空调的制冷原理是一样的。 （ ） 51．同一台冰箱，冬天的工作效率大于夏天的工作效率。 52．一绝热的房间中有一冰箱，接通电源后，无论冰箱门是开还是关，房间内的温度都将逐渐上升。 （ ） 53．一绝热的房间中有一冰箱，接通电源后，无论冰箱门是开还是关，随着时间的推移，房间内的温度将逐 渐上升，且冰箱门开着时房间的温度会升得更快。 （ ） 54．夏天，有人为了降低房间的温度，采取了将冰箱门打开降温的方法，此法省了空调，值得推荐。 （ ） 二、名词解释 1、能源；2、一次能源；3、常规能源；4、可再生能源；5、清洁能源；6、温室效应；7、节能；8、低碳；9、 热力学第一定律的局限性；10、热效率；11、热力学效率；12、熵增原理；13、卡诺定理；14、理想功；15、 损失功；16、有效能；17、普遍火用效率；18、目的火用效率；19、热流图；20、火用流图；21、环境模型；22、 热管；23、制冷；24、热泵；25、夹点；26、节流。 三、简答题 1．简述节能途径有哪些？作为一名化工技术人员，应该熟悉其中哪一种节能途径。 2．能量按其品位（质量）的高低可分为哪三类？并举例说明？ 3．简述能量的两重性？化工节能应该更加注重其中的哪一方面，并举例说明？ 4．简述提高蒸汽动力循环的措施？ 5．画出简单蒸汽动力循环流程示意图及对应的 T-s 图，并作简要说明。 6．何谓热泵，简述热泵在化工中的主要应用？ 7．简述精馏过程有哪些节能措施？ 8．简述多效精馏过程（可通过画出某一种多效精馏过程的示意流程图再并简要说明） 9．简述两段吸收、两段再生的主要优点？ 10．简述化学反应过程有哪些主要节能措施？ 11．画出简单单级蒸汽压缩制冷循环过程示意流程和对应的 T-s 图，并作简要说明。 12．何谓蒸发？简述蒸发过程有哪些节能措施？ 四、计算题 基本公式 1、稳流体系热力学第一定律： H （1）用于换热器 H 热+H 冷 =Q 损或H 热+H 冷=0 或= -H 冷/H 热
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出口温度为 440℃，其 c p =34.6kJ/(kmolK)；锅炉进水为 3MPa 的饱和水，出 口为 3MPa、 500℃的过热蒸汽， 此蒸汽进入一汽轮机对外作功， 乏汽为 0.5MPa 的饱和蒸汽。废热锅炉的热效率为 90%，汽轮机视为绝热。试计算： （1）废 热锅炉的产汽量？（2）汽轮机的功率 kW？（3）汽轮机作出的功量占炉气 给出理想功的比例？环境温度为 300K，水、水蒸汽对应状态下的焓、熵值 如下表： 状态点 1 2 3 状态 饱和水 过热蒸汽 饱和蒸汽 焓，h，kJ/kg 1008.3 3433 2749 熵，s，kJ/(kgK) 2.646 6.974 6.822
8．设有 1mol 理想气体在恒温下由 1MPa、300K 作不可逆膨胀至 0.1MPa。已知膨胀过程作功 4184J。计算过 程总熵变和损耗功以及理想功，环境温度为 298K。 9．已知某蒸汽动力循环过程由四个过程组成，各过程中工质与外界交换的热量、功量如下表： 过程 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 与外界交换的热量 kJ/s 10000 0 ？ 0 外界交换的功量 kJ/s 0 3100 0 50
14-15-1 应化 13 级《化工节能》总复习
一、是非题 1．由于能量交换时总量保持守恒，因此并不存在能源危机的说法。 （ ） 2．因所有化工生产过程都遵循能量守恒定律，因此，化工生产过程中没有必要节能。 （ ） 3．因能量是守恒的，故功可以 100%转化为热，同样热也一定可以 100%转化为功。 （ ） 4．过程的热效率越高，说明该过程的能量利用越完善。 （ ） 5．过程的热效率越高，则其热力学效率也一定较高。 （ ） 6．过程的热力学效率越高，则其热效率也一定很高。 （ ） 7．任何一个实际过程进行后，总体上讲能量总是贬值的。 （ ） 8．能量守恒，有效能不守恒，且总时减少的。 （ ） 9．能量守恒，熵不守恒，且总时减少的。 （ ） 10．体系经历的过程的不可逆程度越大，则其熵变就越大。 （ ） 11．体系经历的绝热过程的不可逆程度越大，则其熵变就越大。 （ ） 12．体系经历任何一个过程后，其熵变值加上与其相关的环境的熵变值之和总是增加的。 （ ） 13．蒸汽动力循环过程热效率较低的主要原因是锅炉中的传热温差太大所造成的。 （ ） 14．蒸汽动力循环过程热效率较低的主要原因是乏汽在冷凝器中放出的热量太多了。 （ ） 15．蒸汽动力循环过程热效率较低的主要原因是透平机的机械效率太低了。 （ ） 16．在实际生产过程中，在保证传热推动力的前提下，应尽可能采用压力较低的水蒸汽用于加热。 （ ） 17．高压蒸汽的加热效率一定优于低压蒸汽的加热效率。 （ ） 18．高温高压的水蒸汽不适合用作加热介质。 （ ） 19．节能的最好方法就是不用能。 （ ） 20．节能就是不用能，因此拉闸限电是最有效的节能措施。 （ ） 21．节能的本质是按质用能、能尽其用。 （ ） 22．过程越不可逆，损失的功就越多。 （ ） 23．过程进行时推动力越大，由其不可逆程度越大，能量的降级程度就越大。 （ ） 24．因过程的不可逆程度越大，能量贬值就越大，因此，实际生产过程中要尽可能降低过程推动力。 （ ） 25．热不可以从低温物系传向高温物系。 （ ） 26．热是可以从低温物系传向高温物系。 （ ） 27．热量的传递方向总是由高温传向低温，这是一条不变的自然规律！ （ ） 28．若用饱和蒸汽作功，则其压力越高，作功本领就越大。 （ ） 29．若用饱和蒸汽作功，则其作功本领并非压力越高就越大。 （ ） 30．相同压力的水蒸汽，其温度越高，作功能力就越大。 （ ） 31．有两个温度分别为 TH=1000K、TL=300K 的恒温热源，则在该热源之间进行作功的机器其最高热效率不可 能越过 60%。 （ ） 32．有两个温度分别为 tH=30℃、tL=10℃的恒温热源，则在该热源之间进行理想制冷循环的最高制冷系数为 6.579。 （ ） 33．有两个温度分别为 tH=30℃、tL=10℃的恒温热源，则在该热源之间进行理想热泵循环的最高供热系数为 7.579。 （ ） 34．热泵精馏可以做到将塔顶物料的冷凝热移到塔釜来加热，因此，为了充分利用能量，普通精馏都应该改 为热泵精馏。 （ ） 35．不是所有精馏过程都适合采用热泵精馏的。 （ ） 36．精馏过程是否采用热泵，必须取决于整个生产过程的技术经济效果。 （ ） 37．为了充分利用能量，化工生产过程中应该将所有温度高于环境温度的热能都回收利用起来。 （ ） 38．为了充分利用能量，应将各类能量分级利用。 （ ） 39．为了充分利用放热反应放出的热量，可采取适当提高反应器入口物料温度的方法。 （ ） 40．在有效能衡算时，普遍效率与目的效率是一回事。 （ ）
4．某液体物料在一换热器中恒压下从 100℃加热到 300℃，其 c p =2.5kJ/(kgK)，加热用介质为高温烟气（可 视为理想气体） ， 流量为 40kmol/h， 恒压下从 600℃降到 400℃， 其 c p =30kJ/(kmolK)， 换热器的热损失为 30000 kJ/h。试求： （1）液体的流量？（2）该换热器的热效率？（3）换热过程的损失功？（4）该换热器的热力学 效率？已知环境温度为 300K。 5．如下图所示为回收焚硫炉出口高温炉气的示意流程图，已知炉气量为 5700kmol/h，入口温度为 1050℃，
பைடு நூலகம்
Qsys QR T0 T sur
c p 3.9080kJ/(kg K) ， 1000kg/h， 被加热的液体进口温度为 80℃， 流量为 5800kg/h， 换热器的热损失为 201480
kJ/h，过程为等压。试求：①被加热的液体的出口温度？②该换热器的热效率？③该换热器的损耗功？④该换 热器的热力学效率?已知环境温度为 298K。 蒸汽的焓、熵数据表 状 态 焓 h/kJ· kg-1 hg=2777.67 hl=762.84 熵 s/kJ· (kg· K)-1 sg=6.5859 sl=2.1388 饱和蒸汽 饱和水
6．计算不同温度下水温的下降引起的功损失。试比较下列两种情况下的功 损失，计算结果说明了什么？（1）1kg0.1MPa、92℃的水变为同压下 67℃ 的水； （ 2 ） 1kg0.1MPa 、 82℃的水变为同压下 57℃的水。水的恒压热容为 4.1868kJ/(kgK) 且视为常数， T0=298.15K。 7．节流过程的损失功计算。240℃、2.0MPa 的水蒸汽，经节流后变为 1.0MPa 的水蒸汽，环境温度为 300K， 试求此过程损失的功？理想功？热效率？热力学效率?已知蒸汽焓熵值如下表： t/℃ 240 p/MPa 2.0 h(kJ/kg) 2875 s (kJ/(kgK)) 6.491 t/℃ 220 240 p/MPa 1.0 1.0 h(kJ/kg) 2874 2918 s (kJ/(kgK)) 6.788 6.877
2、卡诺定理：c
T1 T2 T1
3、熵变计算：S=n(s2-s1) （1）理想气体熵变计算： Ssys n
T2
c p dT T
T1
nR ln
p2 c p 常数 T p nc p ln 2 nR ln 2 p1 T1 p1 T2 T1
（2）液体或固体熵变计算： Ssys n
T2
41．一般情况下，逆流换热的有效能效率大于顺流换热的有效能效率。 （ ） 42．过程的理想功越大，说明该体系的作功本领就越大。 （ ） 43．体系的有效能越大，说明该体系的作功本领就越大。 （ ） 44．过程的理想功为“+” ，说明理论上，该过程是不需要消耗外界提供的能量。 （ ） 45．可逆轴功和理想功只是两个不同的说法，其实质是一样的。 （ ） 46．采用泵的串联操作或并联操作，都能增大流量，但具体采用何种方法，需视管路的特性而定。 （ ） 47．高阻管路宜采用泵的串联操作提高流量的方法。 （ ） 48．低阻管路宜采用泵的并联操作提高流量的方法。 （ ） 49．消耗相同的电能时，空调取暖的效果一定优于电加热器。 （ ） 50．家用冰箱的制冷原理与家用空调的制冷原理是一样的。 （ ） 51．同一台冰箱，冬天的工作效率大于夏天的工作效率。 52．一绝热的房间中有一冰箱，接通电源后，无论冰箱门是开还是关，房间内的温度都将逐渐上升。 （ ） 53．一绝热的房间中有一冰箱，接通电源后，无论冰箱门是开还是关，随着时间的推移，房间内的温度将逐 渐上升，且冰箱门开着时房间的温度会升得更快。 （ ） 54．夏天，有人为了降低房间的温度，采取了将冰箱门打开降温的方法，此法省了空调，值得推荐。 （ ） 二、名词解释 1、能源；2、一次能源；3、常规能源；4、可再生能源；5、清洁能源；6、温室效应；7、节能；8、低碳；9、 热力学第一定律的局限性；10、热效率；11、热力学效率；12、熵增原理；13、卡诺定理；14、理想功；15、 损失功；16、有效能；17、普遍火用效率；18、目的火用效率；19、热流图；20、火用流图；21、环境模型；22、 热管；23、制冷；24、热泵；25、夹点；26、节流。 三、简答题 1．简述节能途径有哪些？作为一名化工技术人员，应该熟悉其中哪一种节能途径。 2．能量按其品位（质量）的高低可分为哪三类？并举例说明？ 3．简述能量的两重性？化工节能应该更加注重其中的哪一方面，并举例说明？ 4．简述提高蒸汽动力循环的措施？ 5．画出简单蒸汽动力循环流程示意图及对应的 T-s 图，并作简要说明。 6．何谓热泵，简述热泵在化工中的主要应用？ 7．简述精馏过程有哪些节能措施？ 8．简述多效精馏过程（可通过画出某一种多效精馏过程的示意流程图再并简要说明） 9．简述两段吸收、两段再生的主要优点？ 10．简述化学反应过程有哪些主要节能措施？ 11．画出简单单级蒸汽压缩制冷循环过程示意流程和对应的 T-s 图，并作简要说明。 12．何谓蒸发？简述蒸发过程有哪些节能措施？ 四、计算题 基本公式 1、稳流体系热力学第一定律： H （1）用于换热器 H 热+H 冷 =Q 损或H 热+H 冷=0 或= -H 冷/H 热
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出口温度为 440℃，其 c p =34.6kJ/(kmolK)；锅炉进水为 3MPa 的饱和水，出 口为 3MPa、 500℃的过热蒸汽， 此蒸汽进入一汽轮机对外作功， 乏汽为 0.5MPa 的饱和蒸汽。废热锅炉的热效率为 90%，汽轮机视为绝热。试计算： （1）废 热锅炉的产汽量？（2）汽轮机的功率 kW？（3）汽轮机作出的功量占炉气 给出理想功的比例？环境温度为 300K，水、水蒸汽对应状态下的焓、熵值 如下表： 状态点 1 2 3 状态 饱和水 过热蒸汽 饱和蒸汽 焓，h，kJ/kg 1008.3 3433 2749 熵，s，kJ/(kgK) 2.646 6.974 6.822
8．设有 1mol 理想气体在恒温下由 1MPa、300K 作不可逆膨胀至 0.1MPa。已知膨胀过程作功 4184J。计算过 程总熵变和损耗功以及理想功，环境温度为 298K。 9．已知某蒸汽动力循环过程由四个过程组成，各过程中工质与外界交换的热量、功量如下表： 过程 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 与外界交换的热量 kJ/s 10000 0 ？ 0 外界交换的功量 kJ/s 0 3100 0 50
14-15-1 应化 13 级《化工节能》总复习
一、是非题 1．由于能量交换时总量保持守恒，因此并不存在能源危机的说法。 （ ） 2．因所有化工生产过程都遵循能量守恒定律，因此，化工生产过程中没有必要节能。 （ ） 3．因能量是守恒的，故功可以 100%转化为热，同样热也一定可以 100%转化为功。 （ ） 4．过程的热效率越高，说明该过程的能量利用越完善。 （ ） 5．过程的热效率越高，则其热力学效率也一定较高。 （ ） 6．过程的热力学效率越高，则其热效率也一定很高。 （ ） 7．任何一个实际过程进行后，总体上讲能量总是贬值的。 （ ） 8．能量守恒，有效能不守恒，且总时减少的。 （ ） 9．能量守恒，熵不守恒，且总时减少的。 （ ） 10．体系经历的过程的不可逆程度越大，则其熵变就越大。 （ ） 11．体系经历的绝热过程的不可逆程度越大，则其熵变就越大。 （ ） 12．体系经历任何一个过程后，其熵变值加上与其相关的环境的熵变值之和总是增加的。 （ ） 13．蒸汽动力循环过程热效率较低的主要原因是锅炉中的传热温差太大所造成的。 （ ） 14．蒸汽动力循环过程热效率较低的主要原因是乏汽在冷凝器中放出的热量太多了。 （ ） 15．蒸汽动力循环过程热效率较低的主要原因是透平机的机械效率太低了。 （ ） 16．在实际生产过程中，在保证传热推动力的前提下，应尽可能采用压力较低的水蒸汽用于加热。 （ ） 17．高压蒸汽的加热效率一定优于低压蒸汽的加热效率。 （ ） 18．高温高压的水蒸汽不适合用作加热介质。 （ ） 19．节能的最好方法就是不用能。 （ ） 20．节能就是不用能，因此拉闸限电是最有效的节能措施。 （ ） 21．节能的本质是按质用能、能尽其用。 （ ） 22．过程越不可逆，损失的功就越多。 （ ） 23．过程进行时推动力越大，由其不可逆程度越大，能量的降级程度就越大。 （ ） 24．因过程的不可逆程度越大，能量贬值就越大，因此，实际生产过程中要尽可能降低过程推动力。 （ ） 25．热不可以从低温物系传向高温物系。 （ ） 26．热是可以从低温物系传向高温物系。 （ ） 27．热量的传递方向总是由高温传向低温，这是一条不变的自然规律！ （ ） 28．若用饱和蒸汽作功，则其压力越高，作功本领就越大。 （ ） 29．若用饱和蒸汽作功，则其作功本领并非压力越高就越大。 （ ） 30．相同压力的水蒸汽，其温度越高，作功能力就越大。 （ ） 31．有两个温度分别为 TH=1000K、TL=300K 的恒温热源，则在该热源之间进行作功的机器其最高热效率不可 能越过 60%。 （ ） 32．有两个温度分别为 tH=30℃、tL=10℃的恒温热源，则在该热源之间进行理想制冷循环的最高制冷系数为 6.579。 （ ） 33．有两个温度分别为 tH=30℃、tL=10℃的恒温热源，则在该热源之间进行理想热泵循环的最高供热系数为 7.579。 （ ） 34．热泵精馏可以做到将塔顶物料的冷凝热移到塔釜来加热，因此，为了充分利用能量，普通精馏都应该改 为热泵精馏。 （ ） 35．不是所有精馏过程都适合采用热泵精馏的。 （ ） 36．精馏过程是否采用热泵，必须取决于整个生产过程的技术经济效果。 （ ） 37．为了充分利用能量，化工生产过程中应该将所有温度高于环境温度的热能都回收利用起来。 （ ） 38．为了充分利用能量，应将各类能量分级利用。 （ ） 39．为了充分利用放热反应放出的热量，可采取适当提高反应器入口物料温度的方法。 （ ） 40．在有效能衡算时，普遍效率与目的效率是一回事。 （ ）
4．某液体物料在一换热器中恒压下从 100℃加热到 300℃，其 c p =2.5kJ/(kgK)，加热用介质为高温烟气（可 视为理想气体） ， 流量为 40kmol/h， 恒压下从 600℃降到 400℃， 其 c p =30kJ/(kmolK)， 换热器的热损失为 30000 kJ/h。试求： （1）液体的流量？（2）该换热器的热效率？（3）换热过程的损失功？（4）该换热器的热力学 效率？已知环境温度为 300K。 5．如下图所示为回收焚硫炉出口高温炉气的示意流程图，已知炉气量为 5700kmol/h，入口温度为 1050℃，
பைடு நூலகம்
Qsys QR T0 T sur
c p 3.9080kJ/(kg K) ， 1000kg/h， 被加热的液体进口温度为 80℃， 流量为 5800kg/h， 换热器的热损失为 201480
kJ/h，过程为等压。试求：①被加热的液体的出口温度？②该换热器的热效率？③该换热器的损耗功？④该换 热器的热力学效率?已知环境温度为 298K。 蒸汽的焓、熵数据表 状 态 焓 h/kJ· kg-1 hg=2777.67 hl=762.84 熵 s/kJ· (kg· K)-1 sg=6.5859 sl=2.1388 饱和蒸汽 饱和水
6．计算不同温度下水温的下降引起的功损失。试比较下列两种情况下的功 损失，计算结果说明了什么？（1）1kg0.1MPa、92℃的水变为同压下 67℃ 的水； （ 2 ） 1kg0.1MPa 、 82℃的水变为同压下 57℃的水。水的恒压热容为 4.1868kJ/(kgK) 且视为常数， T0=298.15K。 7．节流过程的损失功计算。240℃、2.0MPa 的水蒸汽，经节流后变为 1.0MPa 的水蒸汽，环境温度为 300K， 试求此过程损失的功？理想功？热效率？热力学效率?已知蒸汽焓熵值如下表： t/℃ 240 p/MPa 2.0 h(kJ/kg) 2875 s (kJ/(kgK)) 6.491 t/℃ 220 240 p/MPa 1.0 1.0 h(kJ/kg) 2874 2918 s (kJ/(kgK)) 6.788 6.877
2、卡诺定理：c
T1 T2 T1
3、熵变计算：S=n(s2-s1) （1）理想气体熵变计算： Ssys n
T2
c p dT T
T1
nR ln
p2 c p 常数 T p nc p ln 2 nR ln 2 p1 T1 p1 T2 T1
（2）液体或固体熵变计算： Ssys n
T2
