130℃ 0.4MPa的水蒸气经换热冷凝为50℃的冷凝水,放热多少?请讲的详细点,那几块热量之和?

问题描述:

130℃ 0.4MPa的水蒸气经换热冷凝为50℃的冷凝水,放热多少?请讲的详细点,那几块热量之和?
1个回答 分类:综合 2014-09-20

问题解答:

我来补答
这道题条件不够完整,我大概讲讲解题思路.130℃ 0.4MPa的水蒸气经换热冷凝为50℃的冷凝水共经历以下四个过程:
(1) (2) (3) (4)
H2O(g,130℃,0.4MPa) ⇋ H2O(g,100℃,0.4MPa) ⇋ H2O(g,100℃,P0)⇋ H2O(l,100℃,P0) ⇋ H2O(l,50℃,P0) P0指大气压
过程(1):无相变,始态与终态均为气相,压强不变,温度变化,是一个等压过程.设水蒸气为理想气体,则Q1=ΔH=nCp,mΔT n是水蒸气的摩尔数,Cp,m是水蒸气的等压摩尔比热容,ΔT是温度改变值,代入计算即可.
过程(2):无相变,温度不变,压强变化,是一个等温可逆过程.理想气体的内能与焓只是温度的函数,温度不变,ΔU=0,所以Q2=ΔU-W=-W,等温可逆过程W=-nRTln(P1/P2),P1是始态压强,P2是终态压强,代入数值即可.
过程(3):是一个可逆相变,等压等温,Q3=ΔH(相变)=nΔHm,即放出的热量就是水蒸气变成水的相变焓,可查.
过程(4):无相变,始态终态均为液态,压强不变,温度变化.Q4=nCp,mΔT Cp,m是液态水的等压摩尔比热容.
Q=Q1+Q2+Q3+Q4,注意计算过程中的正负号.对系统而言Q>0,放热;Q
再问: 我以前认为整个过程中有蒸汽降温放热,汽化潜热和冷凝水降温放热!你的第2过程不太懂,属于哪部分放热,还是我以前就忽略了这部分放热?
再答: 这个过程肯定要考虑的,因为通常状况都是处在1个大气压下,而你的蒸汽初始压力是0.4MPa,也就是大概4个大气压,属于压缩蒸汽。最终蒸汽释压,变为1atm,冷凝水最终也处于1atm。压强不同状态肯定不同,你如果不考虑过程(2),那(3)就费劲了,因为0.4MPa的水蒸气的相变热是查不到的。还有过程(2)实际是吸热的,就是一个等温可逆膨胀过程,其它三个过程放热,总的放热应该相加,但注意正负号。
再问: 可不可以这样理解,你的过程2和3综合下来放热量就是我说的汽化潜热呢!
再答: 不能这样理解。汽化潜热是指温度不变时,单位质量的某种液体物质在汽化过程中所吸收的热量,压力发生变化,汽化潜热也要变化。这种题本来就是自己设计过程,因为状态函数只与状态有关与过程无关,但我们设计的原则是要便于计算。 你可以设计成H2O(g,100℃, 0.4MPa) ⇋ H2O(l,100℃, 0.4MPa),此时的汽化潜热是100℃, 0.4MPa条件下的,但要注意,这时水并不沸腾,压力增大,沸点升高,而且这个数据不好查。 然后你可以设计过程:H2O(l,100℃, 0.4MPa) ⇋ H2O(l,100℃,P0) 显然这种设计不好。
再问: 如果我粗略计算放热,怎么计算,可以用什么参数,你说题中条件给的不够完整,你可以自己假设缺少条件,给我把这个例子中,粗略计算放热的方法讲下,用那么公式和参数?很感谢你这么耐心的讲解,本人要计算换热器中蒸汽放热量!再次感谢你!
再答: 如果计算换热器中蒸汽放热量,这是个实际问题,我不是学工程的,只能从理论上大概说说。 具体的计算公式我在上面都写了啊,Q1、Q2、Q3、Q4的计算式子都有,你只需要查到相关数据代入即可。水和水蒸气的Cp,m可以查阅,如果是温度的函数,你将Q1和Q4的计算公式改成积分式就行,即Q1=∫nCp,mdT (从T1积到T2 ),Q4也一样。计算时,每一个过程可逆号的左边是始态,右边是终态,即左边的量都视为1(如T1,P1),右边都视为2(如T2,P2)。 这只是粗略计算,因为实际上水蒸气要看作实际气体而非理想气体。如果你对结果准确度的要求较高,建议请教化学工程方面的能人。
 
 
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