（2）ABC1DE曲线代表更稳定的状态，(因为自由焓小) （3）?G?x1G1?x2G2
（4）负值（因二元混合后，自由焓下降。）
第六章
6-1一个容量为60m3的槽内装有5MPa、400℃的蒸气，使蒸气经由一阀从槽中释放至大气，直到压力降至4MPa，若此释放过程为绝热，试求蒸气在槽中的最终温度及排出蒸气的质量。 解：由T1=400℃,P1=5MPa，查表得S1=6.5736 kJ∕（kg·K） 过程可视为等熵过程，所以S2= S1，又已知P2=4MPa 查表可得T2=366.5℃
查表得Tc=647.3K， Pc=22.05mPa，ω=0.344 由PR方程可求得摩尔体积V
??0.26992??0.873196 PR方程：k?0.3746?1.54226∵?(T)?[1?k(1?Tr0.5)]2 ∴?(T1)?0.965798?(T2)=0.606806
2b?0.07780RTc/pc?1.9?10?5
∵a(T)?ac?(T)?0.45724R2Tc2/pc??(T)∴a(T1)?0.580034a(T2)?0.606806
PR方程：Z?1AhapbpB?()A?B? h= 2221?hB1?2h?hRTRTZ
∴A1=0.092593 A2=0.085823 B1=0.016975 B2=0.014291 带入上式可得
Z1?h1=
Ah1h1110.092593 =?1()?() 1?h10.0169751?2h1?h121?h1B11?2h1?h12B10.016975=
ZZ取Z1=1经迭代得Z1=0.92185
同理得Z2=0.529729 ∴V1?Z1RT1?1.032?10?3m3/mol P1V2?Z2RT2?1.237?10?3m3/mol P2vv?)?169.176kg V1V2?m?18?n?18(6-2 解：
??1?
T2?0.7 T1T2?112.8K
W??(PV)?nR?T?
1000?8.314?(373?112.8)?120183.49J 186-8
解：氮气在非流动过程中的理想功，按式代入已知条件进行计算 Wig?T0?S??U?P0?V
?U值不知道，但?U??H??(PV)
所以 Wig?T0?S??H??(PV)?P0?V
设氮气在813K5MPa及288K0.1MPa状态下可应用理想气体状态方程，则 ?H??CPdT??(27.86?4.27?10?3T)dT
813288 ??15860.58kJ/kmo l288?27.86CPdTP2? ?S???Rln????4.27?10?3?dT?8.314ln50
813TP1?T? ??29.400?2.242?32.525?0.883kJ/(kmol?K)
?(PV)?nR?T2?T1??1?8.314?(288?813)??4364.85kJ/(kmol?K)
?T2T1??288813??P0V?P0nR???1?1?8.314???? ?PP?1050??1??2l ?104.26kJ/kmo
得 Wig?T0?S??H??(PV)?P0?V
.58)?4364.85?104.26 ?288?0.883?(?15860 ?11645.77kJ/kmo l氮气在稳定流动过程中的理想功，按式代入有关数据进行计算
Wig?T0?S??H?288?(0.883)?(?15860.58) ?16114.88kJ/kmo l6-9 用压力为1.570×106Pa、温度为757K的过热蒸汽驱动透平机，乏汽压力为6.868×104Pa。透平机膨胀既不绝热也不可逆。已知实际功相当于等熵功的80%。每1kg蒸汽通过透平机的散热损失为7.50kJ。环境温度为293K。求此过程的理想功、损失功及热力学效率。 解：由水蒸气热力学性质图表查出，当p1=1.570×106Pa、T1=757K时
－－
H1=3428kJ·kg1 S1=7.488kJ·kg1·K
－
设蒸汽在透平机中的膨胀是可逆绝热，则S2= S1=7.488kJ·kg1·K，当p2=6.868×104Pa，
－－
S2= 7.488kJ·kg1·K1时，查表得
－'
=2659kJ·kg1 H2
'由此绝热可逆功Ws'=H2－H1=－769 kJ·kg1,透平机实际输出轴功为
－
Ws=80%Ws'=－615.2 kJ·kg－1
根据稳流体系热力学第一定律 ΔH=Q+Ws
得H2=H1+ Q+Ws=2805.3 kJ·kg
－1
因此蒸汽的实际终态为： p2=6.868×104Pa
－
H2=2805.3 kJ·kg1
－－
S2= 7.488kJ·kg1·K1 从蒸汽表查得 此过程的理想功
－
Wid=ΔH－T0ΔS=－727 kJ·kg1 损失功为为实际功与理想功之差
－
WL=Wac－Wid=111.8 kJ·kg1 热力学效率η=1－
WLWid=0.8462
6-12 解：
?B??H?T0?S
CP?0.62C苯?0.13C氢?0.04C联二苯?0.21C联三苯-C苯
?4.871?89.361?10-3T
?H??CPdT?27288.9J/kg
643993
?S??CPdT?33.38J/kg 643T993
?B??H?T0?S?27288.9?293?33.38?17508.56J/kg
6-14有一逆流式换热器，利用废气加热空气。空气由105Pa、293K被加热到398K，空气的流量为1.5kg∕s；而废气从1.3×105Pa、523K冷却到368K。空气的等压热容为1.04kJ∕（kg·K），废气的等压热容为0.84 kJ∕（kg·K）。假定空气与废气通过换热器的压力与动能变化可忽略不计，而且换热器与环境无热量交换，环境状态为105Pa和93K。试求： （1）换热器中不可逆传热的?损失 （2）换热器的?效率。
1由换热器的能量平衡求出废气的质量流量mg
maCpa(t2?t1)?mgCpg(t2?t1)1.5?1.04?(125?20)?mg?0.84?(250?95) mg?1.258kg/s2列出换热器的?平衡，求得换热器的?损失。 空气、废气在换热器内流动可看做稳定流动，则
maEx1?mgEx3?maEx2?mgEx4?E1 E1?mg(Ex3?Ex4)?ma(Ex2?Ex1)
?mg[(H3?H4)?T0(S3?S4)]?ma[(H2?H1)?T0(S2?S1)]
?mg[Cpg(t3?t4)?T0CpglnT3T]?ma[Cpa(t2?t1)?T0Cpaln2]T4T1
?1.258[0.84?(523?368)?293.15?0.84ln523398]?1.5[1.04?(398?293)?293.15?1.04ln]368293=54.95-23.79
=31.15kJ∕s
3换热器的?效率
从上述计算可知，空气所得到的?为23.79 kJ∕s，废气所耗费的?为54.95 kJ∕s，故目的?效率
'?E?X23.79?0.433 54.95
第七章
7-1 请判别下列各题叙述的是非
（1）蒸汽动力循环中，汽轮机入口蒸汽参数为p1=3MPa，t1=620℃，经绝热不可逆膨胀到0.1MPa，此时焓值为2831.8kJ，经计算后求得该汽轮机的等熵效率为0.92.
'H1?H2正确。η=，由P1，t1查表得H1=2761.3，S1，根据P2，S2=S1，查得H2=2761.3
H1?H2'
已知，代入上式得η=0.9175. H2
（2）分级抽汽回热循环的热效率高于Rankine循环，而汽耗率小于Rankine循环。 错。汽耗率大于Rankine循环。
（3）绝热节流的温度效应可用Joule-Thomson系数?J来表征。实际气体节流后，温度可能升高、降低或不变。 对。
（4）理想气体经节流膨胀后，一般温度会下降。 错。温度不变。
（5）实际气体经节流膨胀后，其终态与初态的参数值变化是?p?0,?S?0,?H?0。 错。?S?0
（6）逆Carnot循环中，冷凝器的排热温度与蒸发器的吸热温度差越大，则此制冷循环的制冷系数越小。 对。
（7）某制冷剂在指定的温度下。若压力低于该温度下的饱和压力，则此制冷剂所处状态为过热蒸汽。 错。
（8）在相同的操作条件下，热泵的供热系数ξ比蒸汽压缩制冷装置的制冷系数ε大。 对。
7-2（1）试求20×105Pa的饱和蒸汽膨胀到终压为0.5×105Pa的Rankine循环热效率，并与相同温度范围内工作的Carnot循环的热效率相比较。
（2）在相同的温度范围内，carnot循环的热效率最高，为什么蒸汽动力循环不采用carnot循环？
解：(1)点的选取与Rankine循环示意图相同 1点饱和蒸汽
p1=20×105Pa 查表得T1=212.4℃ H1=2799.5kJ∕kg S1=6.340kJ∕（kg·K） 2点湿蒸汽
p2=0.5×105Pa S2=S1=6.340kJ∕（kg·K）
查得 Hg=2645.9kJ∕kg HL=340.49kJ∕kg
Sg=7.5939kJ∕（kg·K） SL=1.0910∕（kg·K） VL=1.0300cm3∕g
设2点处湿蒸汽的干度为x
Sgx+（1—x）SL= S1 解得x=0.807
H2 =Hgx+（1—x）HL= 2200.9559 kJ∕kg
3点饱和液体
p3=0.5×105Pa H3=HL=340.49kJ∕kg 4点未饱和水
H3=H3+ Wp= H3+ VL（P4－P3）=340.49+0.00103×(20-0.5) ×105×10-3=342.4985 kJ∕kg η=
(H1?H2)?(H3?H4)=0.2428
H1?H4