化工热力学习题答案 第六章
第六章 蒸汽动力循环和制冷循环
一、选择题(共43小题，43分)
1、(1分)对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度，则其热效率( A. 有所提高，乏气干度下降B. 不变，乏气干度增加 C. 有所提高，乏气干度增加D. 热效率和干度都不变
2、(1分)节流效应T-P 图上转化曲线是表示的轨迹。 B. μj <0A. μj =0 C. μj >0
3、(1分)对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度，则其热效率( A. 有所提高，乏气干度下降B. 不变，乏气干度增加 C. 有所提高，乏气干度增加D. 热效率和干度都不变
4、(1分)14.节流效应T-P 图上转化曲线是表示的轨迹。
A. μj =0 C. μj >0
5、(1分)理想的Rankine 循环工质是在汽轮机中作_____膨胀 A ） A ） 等温 等温 B) 等压 B) 等压 B ）降低
C ）等焓 C ）等焓 C ）不变
D ）等熵 D ）等熵
6、(1分)节流膨胀的过程是不计流体位差等速度变化，可近似看作______过程
7、(1分)流体作节能膨胀时，当μJ ＞0，节流后温度
A ）升高
B. μj <0
).
).
8、(1分)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
9、(1分)Rankine 循环是由锅炉、过热器、汽轮机、冷凝器和水泵组成 A ） A ） A ） 正确 正确 正确
B) 错误 B) 错误 B) 错误
10、(1分)吸收式制冷将热由低温物体向高温物体，冷凝器置于低温空间 11、(1分)蒸汽压缩制冷中蒸发器置于高温空间，冷凝器置于低温空间 12、(1分)单级蒸汽压缩制冷是由冷凝器、节流阀、蒸发器、过热器组成 A ） 正确B ) 错误
13、(1分)在相同的温度区间工作的制冷循环，制冷系数以卡诺循环为最大 A ） 正确 B) 错误
14、(1分)吸收式制冷采用吸收器、解吸器、溶液泵和换热器，替代蒸汽压缩制冷装置中的压缩
机构成 A ） 正确 B) 错误
15、(1分)热泵的工作目的是供热，有效的利用低品味的能量，因此热泵的工作原理循环过程不
同于制冷装置。
A）正确B) 错误
16、(1分)冬天，使室温由10℃升至20℃，空调比电加热器更省电。
A）正确B) 错误
17、(1分)关于制冷原理，以下说法不正确的是()
A. 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降。
B. 只有当μJ ?T > 0 ，经节流膨胀后，气体温度才会降低。
C. 在相同初态下，等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大。
D. 任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降。
18、(1分)作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机（即蒸汽透平机）中抽出部分蒸汽去
A．锅炉加热锅炉进水B．回热加热器加热锅炉进水
C. 冷凝器加热冷凝水
D.过热器再加热
19、(1分)某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中因冷却介质改变，比原冷凝压力下的饱和温度
。低了5度，则制冷循环
A. 冷量增加，功耗不变
B. 冷量不变，功耗减少
C. 冷量减少，功耗减小
D. 冷量增加，功耗增加
20、(1分) 关于制冷循环，下列说法不正确的是（）
(A)冬天，空调的室外机是蒸发器。
(B)夏天，空调的室内机是蒸发器。
(C)冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由冷凝器吸收的热提供的。
(D)冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由蒸发器吸收的热提供的。
21、(1分)对于蒸汽动力循环要提高热效率，可采取一系列措施，以下说法不正确的是（）
(A)同一Rankine循环动力装置，可提高蒸气过热温度和蒸汽压力
(B)同一Rankine循环动力装置，可提高乏气压力。
(C) 对Rankine循环进行改进，采用再热循环。
(D)对Rankine循环进行改进，采用回热循环。
22、(1分)某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中固冷却介质改变，比原冷凝压力下得饱
和温度低了5℃，则循环获得的
A 冷量增加，功耗增强
B 冷量不变，功耗减小
C 冷量减小，功耗降低
D 冷量增加，功耗不变
23、(1分)吸收式制冷循环中解吸器，换热器，吸收器和泵这一系统的作用相当于另一类制冷循环的__________
A 节流阀
B 膨胀机
C 压缩机
24、(1分)对于蒸汽动力循环要提高热效率，可采取一系列措施，以下说法不正确的是
（）
(A)同一Rankine循环动力装置，可提高蒸气过热温度和蒸汽压力
(B)同一Rankine循环动力装置，可提高乏气压力。
(C) 对Rankine循环进行改进，采用再热循环。
(D)对Rankine循环进行改进，采用回热循环。
)
25、(1分)关于制冷原理，以下说法不正确的是(
A. 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降。
B. 只 有 当 μ J ?T > 0 ， 经 节 流 膨 胀 后 ， 气 体 温 度 才 会 降 低 。
C. 在相同初态下，等 熵 膨 胀 温 度 降 比 节流膨胀温 度 降 大 。
D. 任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降。
26、(1分)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
27、(1分)作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机（即蒸汽透平机）中抽出部分蒸汽去
A ．锅炉加热锅炉进水 C. 冷凝器加热冷凝水
B ．回热加热器加热锅炉进水 D.过热器再加热
28、(1分)某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中因冷却介质改变，比原冷凝压力下的饱和温度 。低了5度，则制冷循环
A. 冷量增加，功耗不变
B. 冷量不变，功耗减少
C. 冷量减少，功耗减小
D. 冷量增加，功耗增加
29、(1分)某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中固冷却介质改变，比原冷凝压力下得饱 和温度低了5℃，则循环获得的
A 冷量增加，功耗增强
B 冷量不变，功耗减小
C 冷量减小，功耗降低
D 冷量增加，功耗不变
30、(1分)相同的压力下，对外作功的绝热膨胀比节流膨胀温度降低程度______ A ） 大 A)流体 A)单位制冷量 剂选择要求 A)沸点低 A ）功
B ）冷凝压力低 B ）热能
C ）汽化潜热大 C ）机械能
。
D ）较低的临介温度
34、(1分)30.吸收式制冷是消耗_______而实现制冷的目的
35、(1分)如当地冷却水温度为常年18℃，则氨制冷循环的冷凝温度应选 A.18℃；
B.8℃；
C.28℃；
D.48℃。
。
B) 小 B ）汽液混合状态
C ）相同
C ）饱和蒸汽或过热蒸汽
C ）压缩机消耗功率
D ）制冷系数
31、(1分)制冷剂进入压缩机时的状态是______ 32、(1分)评价蒸汽压缩制冷循环的技术经济指标是______
B ）制冷剂每小时循环量
33、(1分)蒸汽压缩制冷循环的性能与制冷剂的热力学性质密切相关，下列哪个条件不符合制冷
36、(1分)如被冷物系要求达-15℃，则制冷循环中氨的适宜蒸发温度为 A.-15℃；
B. -10℃；
C. -20℃ ；
D.-45℃。
37、(1分)关于制冷原理，以下说法不正确的是（） A. 任何气体,经等 熵 膨 胀 后,温度都会下降
B. 只有当 μ J ?T > 0 ，经节流膨胀后，气体温度才会降低
C. 在相同初态下，等 熵 膨胀温 度 降 比 节流膨胀温 度 降 大
D. 任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降 38、(1分)某真实气体流过节流阀，其参数变化为(
A.△S ＝0
)。
B. △T ＝ 0
C.△H＝0
却和冷凝放出的热量
A 大于
A）正确B) 错误D. △U ＝0
)制冷剂冷
39、(1分)蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定(
B等于C小于
40、(1分)评价蒸汽动力循环的经济性指标是热效率和汽耗率，热耗率越高，汽耗率越高
41、(1分)对膨胀作功过程，等熵效率的定义是不可逆绝热过程的作功量与可逆绝热过程的作功
量之比。
A）正确B) 错误
)
42、(1分)关于制冷原理，以下说法不正确的是(
(A) 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降。
(B) 只有当μJ ?T > 0 ，经节流膨胀后，气体温度才会降低。
(C)等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大，适合大、中型气体液化，后者适合普冷循环，
小型深冷。
(D) 节流膨胀在汽液两相区、液相区均可用，设备简单，操作方便，等熵膨胀使用时不能有
液滴，设备复杂。
(E)任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降。
43、(1分)关于制冷原理，以下说法不正确的是(
(A) 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降。
(B) 只有当μJ ?T > 0 ，经节流膨胀后，气体温度才会降低。
(C)等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大，适合大、中型气体液化，后者适合普冷循环，
小型深冷。
(D) 节流膨胀在汽液两相区、液相区均可用，设备简单，操作方便，等熵膨胀使用时不能有
液滴，设备复杂。
(E)任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降。
)
二、填空题(共2小题，2分)
1、(1分)工业上常用的两种制冷循环是和。
三、判断题(共2小题，2分)
1、(1分)冬天，使室温由10℃升至20℃，空调比电加热器更省电。()
2、(1分) p－V图只能显示所作的功，而T-S图既显示体系所吸取或释放的热量，又显示体系所
作的功，所以温熵图在蒸汽动力循环和冷冻循环广泛使用。()
四、名词解释(共2小题，2分)
1、(1分)提高汽轮机的进汽温度和进汽压力可以提高蒸汽动力循环效率
A）正确B) 错误
2、(1分)气体从高压向低压作绝热膨胀时，膨胀后气体的压力温度必然降低
A）正确B) 错误
五、简答题(共3小题，16分)
1、(5分)理想朗肯Rankine循环有哪四个设备组成？简述该循环的工作原理（必要时可以画图说明）。
2、(6分)简述氨压缩制冷循环主要步骤和设备（可用图说明）
六、计算题(共21小题，265分)
1、(18分)有一氨压缩制冷循环装置，其制冷量为80000kJ/hr。
发器。请:
（1）在T-S 图上表示此循环过程；4分）（
（2）计算压缩机消耗的功率（kw）（4分）；
（3）计算制冷系数；4分）（氨的蒸发温度是
243K，经可逆绝热压缩后，冷凝至303K，过冷到298K, 再经节流阀节流后，回蒸
（4）如压缩过程不是可逆绝热压缩，等熵效率ηS =0.8，其余条件不变，试计算压缩机消耗的功率（kw）和此装置制冷系数，并在（1）的T-S 图上标出此过程。（6分）
已知压缩机进出口处氨的焓分别是1644 kJ/kg和1966 kJ/kg，凝器出口过冷氨的冷
焓是540 kJ/kg.
2、(20分)设一制冷能力（冷冻量）为50000 kJ/h带节流阀的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15?C，
冷凝温度25?C ，过冷度为5?C 。假设压缩机绝热不可逆运行，其等熵效率为80%。求（1）在T-S图上表示此循环过程；（5分）
（2）每小时制冷剂的循环量（5分）
（3）压缩机功耗；（5分）
（4）循环制冷系数。（5分）
（已知压缩机进口处氨的焓为1644 kJ/kg，如果经可逆绝热压缩出口处氨的焓为1866
kJ/kg，冷凝器出口过冷氨的焓是514.6 kJ/kg.）
3、(12分)设一制冷能力（冷冻量）为41800 kJ/h带节流阀的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15?C，
冷凝温度25?C ，过冷度为5?C 。假设压缩机绝热不可逆运行，其等熵效率为80%。求
（1）在T-S图上表示此循环过程；（3分）
（2）每小时制冷剂的循环量（3分）
（3）压缩机功耗；（3分）
（4）循环制冷系数。（3分）
（已知压缩机进口处氨的焓为1644 kJ/kg，如果经可逆绝热压缩出口处氨的焓为1866
kJ/kg，冷凝器出口过冷氨的焓是514.6 kJ/kg.）
5、(13分)（13分）设有一制冷能力（冷冻量）为41800 kJ/h的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15
℃，冷凝温度25 ℃，过冷度为5℃。假设压缩机可逆绝热运行，膨胀为节流（等焓）过程。求：
1）在T-S图上表示此循环过程；2）每小时制冷剂的循环量；3）压缩机功耗；
4）循环制冷系数。（已知压缩机进出口处氨的焓分别为1644 kJ/kg，1866 kJ/kg，冷凝
器出口过冷氨的焓是514.6 kJ/kg.）
6、(12分)（12分）在T-S图上画出下列各过程所经历的途径（注明起点和方向），并说明过程特
点：如ΔG=0
（1）饱和液体节流膨胀；
（2）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；
（3）从临界点开始的等温压缩；
（4）过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体（压力变化可忽略）。
-1-17、(8分)某人称其设计了一台热机，该热机消耗热值为42000kJ·kg 的燃料30kg·h ，可以产
生的输出功率为170kW。该热机的高温与低温热源分别为670K和330K。试判断此热机是否合理。
8、(12分)某动力循环的蒸汽透平机，进入透平的过热蒸汽为2.0MPa，400℃，排出的气体为
0.035MPa饱和蒸汽，若要求透平机产生3000kW功率，问每小时通过透平机的蒸汽流量是多少？
其热力学效率是等熵膨胀效率的多少？假设透平机的热损失相当于轴功的5%。
9、(12分)有一氨压缩制冷循环装置，制冷量为100000kJ/hr。的蒸发温度是243K，其氨
经可逆绝热压缩后，冷凝至303K，过冷到298K,再经节流阀节流，回蒸发器。试计算:
1）在T-S图上表示此循环过程；
（2）每kg氨制冷量；
（3）单位时间制冷剂的循环量和压缩机理论功率（kw）；
（4）制冷系数。
已知压缩机进出口处氨的焓分别是1644 kJ/kg和1966 kJ/kg，冷凝器出口过冷氨
的焓是540 kJ/kg。
10、(12分)（12分）在T-S图上画出下列各过程所经历的途径（注明起点和方向），并说明过程
特点：如ΔG=0
（1）饱和液体节流膨胀；
（2）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；
（3）从临界点开始的等温压缩；
（4）过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体（压力变化可忽略）。
11、(12分)有一氨压缩制冷循环装置其制冷能力为100000kJ/h，氨蒸发温度是243 K, 蒸发器出
口的氨饱和蒸汽经可逆绝热压缩、冷凝到303K，过冷到298K，再经节流伐等焓膨胀后回蒸发器。
问：
（1）如果压缩机进、出口处氨的焓分别是1644kJ/kg和1966kJ/kg，冷凝器出口过
冷氨的焓是540kJ/kg，试求压缩机的理论功率和装置的制冷系数。（5分）
（2）如果将氨的蒸发温度调整到253K，压缩过程仍为可逆绝热压缩，其余条件不
变，试问压缩机的理论功率有何变化，为什么？此时压缩机进、出口处氨的焓分别是1658kJ/kg
和1912kJ/kg。（3分）
（3）在T--S图上标出（1）（2）二循环过程。、（4分）
12、(10分)在25℃时，某气体的P-V-T可表达为PV=RT+6.4×104P，在25℃，30MPa时将该气体
进行节流膨胀，向膨胀后气体的温度上升还是下降？
13、(12分)将典型的蒸汽压缩制冷循环的T-S图分别在P-H图和H-S图上表示出来。
14、(12分)某蒸汽压缩制冷循环，制冷量Q0为3×104kJ·h-1，蒸发室温度为-15℃，冷凝器用水
冷却，进口为8℃。若供给冷凝器的冷却水量无限大时，计算制冷循环消耗的最小功为多少？如
果冷凝器用室温（25℃）空气冷却时，其消耗的最小功又是多少？
15、(8分) 实际蒸汽压缩制冷装置中的膨胀过程，为何采用节流阀而不用膨胀机？如果用膨胀
机，请在T-S图上标出哪些面积代表膨胀机回收的功？
16、(10分)20．某压缩制冷装置，用氨作为制冷剂，氨在蒸发器中的温度为-25℃，冷却器中的
压力为1.0MPa，假定氨进入压缩机时为饱和蒸汽，而离开冷凝器时为饱和液体，每小时制冷量
Q0为1.67×105 kJ·h-1。
求：（1）所需的氨流率；
（2）制冷系数。
17、(12分)21．有一氨压缩制冷机组，制冷能力Q0为4.0×104KJ·h-1，在下列条件工作：蒸发
温度为-25℃，进入压缩机的是干饱和蒸汽，冷凝温度为20℃，冷凝过冷5℃。
试计算：
（1）单位重量制冷剂的制冷能力；
（2）每小时制冷剂循环量；
（3）冷凝器中制冷剂放出热量；
（4）压缩机的理论功率；
（5）理论制冷系数。
18、(12分)22．压缩机出口氨的压力为1.0MPa，温度为50℃，若按下述不同的过程膨胀到0.1MPa，试求经膨胀后氨的温度为多少？
（1）绝热节流膨胀；
（2）可逆绝热膨胀。
19、(16分)某蒸汽动力循环操作条件如下：冷凝器出来的饱和水，由泵从0.035Mpa加压至1.5Mpa 进入锅炉，蒸汽离开锅炉时被过热器加热至280℃。
求：(1) 上述循环的最高效率。
(2) 在锅炉和冷凝器的压力的饱和温度之间运行的卡诺循环的效率，以及离开锅炉的过热
蒸汽温度和冷凝器饱和温度之间运行的卡诺循环的效率。
(3) 若透平机是不可逆绝热操作，其焓是可逆过程的80%。
求此时的循环效率。
20、(12分)23.用简单林德循环使空气液化。空气初温为17℃，节流膨胀前压力P2为10MPa，节
流后压力P1为0.1MPa，空气流量为0.9m3·h-1（按标准状态计）。求：
（1）理想操作条件下空气液化率和每小时液化量；
（2）若换热器热端温差为10℃，由外界传入的热量为3.3KJ·kg-1，向对液化量的影响如何？
空气的比热Cp为1.0 kJ·kg-1·K-1。
T2
P2 3P1
1
45
S
参考答案
一、选择题(共43小题，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
二、填空题(共2小题，2分)
1、(1分)蒸汽压缩制冷，吸收制冷
三、判断题(共2小题，2分)
1、(1分)√
2、(1分)√
四、名词解释(共2小题，2分)
1、(1分)A
2、(1分)A
五、简答题(共3小题，16分)
1、(5分)蒸汽动力循环主要由水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成。
1
过
热器
透
平
机
2
冷
凝
器
水泵
3
3
4
后。
1
2
4水在水泵中被压缩升压。
1 进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽
锅炉 2 进入透平机膨胀作功。
3 作功后的低压湿蒸汽进入冷凝器被冷凝成
水，再回到水泵中，完成一个循环。
4
六、计算题(共21小题，265分)
2’
2
4
T
4’
5
S 3
1
1、(18分)（1）如右图
（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
W S = w S G = 322*72.46 = 23333 kJ/hr = 6.481kW
（3）ξ= q 0/ w S = 1104/322 = 3.43
（4）ηS =0.8 = w S / w ac = 322 / w ac ，w ac= 402.5 kJ/kg W ac = w ac G = 402.5*72.46 = 29170 kJ/hr = 8.101 kW ξ= q 0/ w ac = 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）如左图
H 2 ' = H1 + ( H 2 ? H1 ) /ηs = 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) P T = mW s = m( H 2 '? H1 ) = 44.27(1921.5 ? 1644) = 12284.9 KJ / h = 3.41KW
4)ε= q0 / W s = ( 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）如左图
H 2 ' = H 1 + ( H 2 ? H 1 ) / ηs = 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) P T = mW s = m( H 2 '? H 1 ) = 37(1921.5 ? 1644) = 10267.5 KJ / h = 2.85 KW
4)ε= q0 / W s = ( H 1 ? H 5 ) /( H 2 '? H 1 ) = (1644 ? 514.6) /(1921.5 ? 1644) = 4.07
5、(13分)1）如右图
2) m =Q 0 / q 0 = 41800 /( H 1 ? H 5 ) = 41800 /(1644 ? 514.6) = 37 Kg / h 3) P T = mW s = m( H 2 ? H 1 ) = 37(1866 ? 1644 ) = 8214 KJ / h = 2.28 KW
4)ε = q 0 / W s = ( 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
1
2
3
4
5
6
S
7、(8分)解：从已知的条件，我们可以计算出该热机的效率，以及卡诺热机的效率，然后比较 两者的大小。
η=
热机的效率 卡诺热机效率
卡诺热机是效率最高的热机，显然该人设计的热机不合理。
8、(12分)解：进出透平机的蒸汽状态见下图所示，焓、熵值从附录水蒸汽表中查到， 按稳流系统热力学第一定律对透平机进行能量衡算，ΔH=Q-W s 则 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
m= 蒸汽流量
按本题意，等熵膨胀的空气应该是湿蒸汽，即为饱和蒸汽和饱和水的混合物，此时熵值， 即为饱和蒸汽和饱和水的熵按比例混合，从附录查得饱和蒸汽的熵 从饱和水性质表查得饱和液体的熵， l
设空气中气相重量百分含量为x, 则7.1271=7.7153×x+(1-x)×0.9875 x=0.9126解得 空气的焓值 H=x×H g +（1-x ）H l =0.9126×2631.4+(1-0.9126)×304.25=2428.0kJ·kg -1 定熵效率
? 0.95W s ? 0.95 × 3000 × 3600
= 16650.4kg ? h ?1=
H 2 ? H 12631.4 ? 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 ， 理论功耗w S = 1966 -1644 = 322 kJ/kg ②制冷剂循环量 G=100000/1104 = 90.58 kg/h 理论功率N T =90.58* 322/3600 = 8.102 kw ③制冷系数 ζ= 1104/322 = 3.43
10、(12分)解：
11、(12分)（1）W S =322kJ/kg ，q o =1104kJ/kg ，G = 90.58 kg/h ， N T =8.102 kW
（2）W S =254kJ/kg ，q o =1118kJ/kg ，G = 89.44 kg/h ， N T =6.310 kW ，ε=4.40，Δ N T =-1.79kW 12、(10分)解；判断节流膨胀的温度变化，依据Joule-Thomson 效应系数μJ 。 由热力学基本关系式可得到：
μJ = (?T )
= (?P) H
T( ?V )P ?V ?T
C p 4
将P-V-T 关系式代入上式， PV = RT + 6.4 × 10 P → V= RT
+ 6.4 × 10 4 P ，其中
( R ?V )P =
P ?T
μJ =
T× R ?V RT ? PV ? 6.4 ×10 4 ? 6.4 ×10 4 P===<0
C p P×C p C p C p
可见，节流膨胀后，温度比开始为高。 13、(12分)解：压缩机的可逆绝热过程是等熵过程，节流过程常可看作为等焓过程，则循环可 用如下P-H 和H-S 图表示。
P
3
2
H
2 1
3
4
S
4 1
H
14、(12分)解：首先需要明确的是：在所有的制冷循环中，逆卡诺循环的制冷效率最高，即功 耗最小。循环效率有如下的关联式：
ξ卡=
T 1 (蒸发温度)Q (制冷量) =0
T 2 (冷凝温度) ? T 1W N (净功)
按照传热原理，如果进出冷却器的冷却水量无限大，则不仅冷却水进出口温度接近相同， 而且被冷介质的温度也相同。因此
当冷却水量无限大时，冷凝温度T 2=(8+273)K ，
所以最少净功
当冷凝器用空气冷却时，冷凝温度近似等于室温25℃
W N = (8 + 273) ? (?15 + 273)
× 3 × 10 4 = 2674.4 KJ ? h ?1
? 15 + 273
最小净功
由计算结果可见，冷却温度越低，消耗功越小。但是空气冷却所用设备简单，如家用空调器， 冰箱采用散热片空气冷却，不过它们的能耗要比水冷却高许多。
15、(8分)解：制冷装置的膨胀过程，采用节流元件（如阀、孔板等）主要考虑到节流设备简单， 装置紧凑。对于中小型设备而言，这个膨胀功是不值得回收的，功量不大，但是设备投资要增 加许多。因此，大多不采用膨胀机。
在下面的T-S 图上，节流元件膨胀过程如3→4，是等焓过程，而膨胀机膨胀过程如3→4′， 是等熵过程。
膨胀机回收的功量如阴影部分积分。
W N = ( 25 + 273) ? ( ?15 + 273)
× 3 × 10 4 = 4651.2kJ ? h ?1
? 15 + 273
T
2
3
4′4
1
S
16、(10分)解：通过NH3的P-H图可查到各状态点焓值。
按照题意，氨进入压缩机为饱和状态1，离开冷凝器为饱和状态3。氨在蒸发器中的过程即4→1H1=1430KJ·kg-1
H2=1710KJ·kg-1
氨在冷凝器中的过程即2→3，H3=H4=320KJ·kg-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
? W s H 2 ? H 1 1710 ? 1430 280
制冷系数
P
1.0MPa
-25℃432
1
注：求解此类题目：关键在于首先确定各过程状态点的位置，然后在P-H图或T-S图上查到相应的焓（或温度、压力）值，进行计算。
17、(12分)解：首先在P-H图（或T-S图）上按照已知条件定出各状态点。
查得H1=1430KJ·kg-1
H2=1680KJ·kg-1
冷凝出来的过冷液体（过冷度为5℃）状态3′的决定：假设压力对液体的焓值几乎没有影响，从状态3沿着饱和液体线向下过冷5℃，找到3′′，用此点的焓值近似代替3′的焓值，由于过冷度是有限的，实际上3′和3′′很接近，不会造成太大的偏差。3′′→4仍为等焓膨胀过程，
H3`=H4=270kJ·kg-1
制冷能力q0=H1-H4=1430-270=1160KJ·kg-1
Q0 4 × 10 4
G=== 34.5kg ? h ?1
q01160
制冷剂循环量
冷凝过程即2→3′，放出热量Q=（H3-H2）G=34.5(270-1690)=-48645KJ·h-1
G ( H 2 ? H 1 ) 34.5(1680 ? 1430) == 2.40kW 36003600压缩机功率 H ? H 4 1430 ? 270 1160 ξ= 1=== 4.64
H 2 ? H 1 1680 ? 1430 250
制冷系数 N= 绝热节流膨胀过程是等焓过程，从P-H 图上沿着等焓线可找到终态2为0.1MPa18、(12分)解：（1） 温度为30℃。
P
1MPa
1.0 0.1
2’ -33℃
2 50℃ 30℃ 1
H
（2）可逆绝热膨胀过程是等熵过程，同样沿着等熵线可找到终态2′为0.1MPa 时，温度为-33 ℃。
(1) 各状态点的热力学性质，可由附录水蒸汽表查得19、(16分)解：
H 4 = 303.46 KJ ? kg ?1
H 1 ? H 3 = ∫ VdP = V ( P 1 ? P 2 ) =1.0245 × 10 ?3 × (1.5 ? 0.035) × 10 6 = 1.5kJ ? kg ?1
P 2
P 1
H 1 = 303.46 + 1.5kJ ? kg ?1 （由于液体压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
该循环透平机进行绝热可逆操作，增压泵也进行绝热可逆操作时效率最高。 S 3 = S 2 = 6.8381 ，由0.035Mpa ，查得 气相，
S g = 7.7153kJ ? kg ?1 ? K ?1 S = 0.9852 kJ ? kg
?1
（查饱和蒸汽性质表）
（查饱和水性质表内插）
液相， l 气相含量为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 ? H 12992.7 ? 303.96
冷凝器压力0.035Mpa ，饱和温度为72.69℃；锅炉压力1.5Mpa ，饱和温度为198.32℃。卡诺 循环运行在此两温度之间，卡诺循环效率 T ? T 低 198.32 ? 72.69
== 0.267η卡 = 高 198.32 + 273T 高
若卡诺循环运行在实际的二个温度之间，其效率为
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η卡=
T高? T低
T高=
280 ? 72.69
= 0.375 280 + 273
(3)不可逆过程的焓差为0.80(H2-H3)，而吸收的热仍为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：简单的林德循环T-S图如上表示：对于空气从T-S图上可查得各状态点的焓值
状态点1
2
0性状
过热蒸汽
过热蒸汽
饱和液体
T／K
290
290
P／MPa
0.1
10
0.1
H／KJ·kg-1
460
435
42 x=
（1）理论液化量H 1 ? H 2 460 ? 435 25
=== 0.06
H1 ? H 0460 ? 42 418
（kg液体／kg空气）
0.9m 3 ? h ?1
G== 40.2mol ? h ?1
22.4 × 10 ?3 m 3 ? mol ?1空气流量
液化量：
（2）外界热量传入造成冷量损失Q冷损，
Q冷损=3.3KJ·kg-1
换热器热端温差造成热交换损失Q温损，
Q温损=Cp×ΔT=1.0×10=10KJ·kg-1
实际液化量
G × x理= 40.2 × 29 × 0.06 = 70 g ? h ?1
x实=H 1 ? H 2 ? Q温损? Q冷损
H1 ? H 0
=
360 ? 435 ? 10 ? 3.3
= 0.028kg ? kg ?1
460 ? 42
实际液化量：
G × x实= 40.2 × 29 × 0.028 = 32.6 g ? h ?1