题目
某厂有一输送 90℃热水的管道,由于保温不良,到使用单位时,水温已降至 70℃,试求 水温降低过程的热损失与损失功。设大气温度为 25℃。
某厂有一输送 90℃热水的管道,由于保温不良,到使用单位时,水温已降至 70℃,试求 水温降低过程的热损失与损失功。设大气温度为 25℃。
题目解答
答案
解:管道中压力没有变化,且压力对焓、熵的影响可忽略,故采用饱和水的数据计算。∆H Q W+W 0Q ∆HT
解析
本题主要考察热力学中热损失与损失功的计算,关键在于利用热力学第一定律和第二定律,结合饱和水的焓和熵数据进行分析。
1. 热损失计算(Q)**
热损失是系统(热水)与环境(大气)之间的热量交换。根据热力学第一定律,定压过程中系统焓变等于热量交换:
$Q = \Delta H = H_22 - H_1$
]
其中,$H_1$、$H_2$ 分别为90℃和70℃饱和水的焓(饱和水数据)。查饱和水表得:
- 90℃饱和水:$H_1 = 377.03\,\text{kJ/kg}$)
- 70℃饱和水:$H_2 = 293.07\,\text{kJ/kg}$
代入得:
$Q = 293.07 - 377.03 = -83.96\,\text{kJ/kg}$
(负号表示系统放热,热损失为损失,故热损失为 $83.96\,\text{kJ/kg}$)
2. 损失功损失计算($W_{\text{loss}}$)**
损失功源于过程的不可逆性,公式为:
$W_{\text{loss} = T_0(S_1 - S_2) + Q$
其中,$T_0=25^\circC=298.15\,\text{K}$(环境温度),$S_1、S_2$ ) 为90℃和70℃饱和水的熵:
- 90℃饱和水:$S_1=1.2032\,\text{kJ/(kg·K)}$
- 70℃饱和水:$S_2=0.9549\,\text{kJ/(kg·K)}$
代入得:
$W_{\text{loss}} = 298.15(1.2032 -0.9549) + (-83.96)$
= 298.15 \times 0.2483 -83.96 \approx 74.04 -83.96 = -9.96\,\text{kJ/kg} ]
(负号表示功损失,取绝对值为 $9.96\,\text{kJ/kg}$)