16、与氮气的混合物所需的最小分离功为Wmin=B=aBabBbfBf=912.37J/mol方法二：完成气体分离过程所消耗的最小功 ， 就是压缩气体时所消耗的等温可逆压缩功 。
压缩氧气和氮气产品中的氧气时的等温可逆压缩功分别为Wa1=0.5RT0ln（/）655.66J/molWb10.5RT0ln（/）199.48J/mol压缩两种产品中的氮气所需的等温可逆压缩功分别为Wa20.5RT0ln（/）199.48J/molWb20.5RT0ln（/）655.66J/mol所以该分离过程所需的最小分离功为WminWa1Wa2Wb1Wb2912.36J/mol10. 两股热水在绝热条件下相混合 ， 其中一股水的温 。

17、度为353.15K ， 流量为25kg/s；另一股水的温度为313.15K ， 流量为30kg/s 。
以知环境温度为298.15K ， 试计算这一混合过程有效能的降低 。
解：设温度为353.15K的水的流量用a表示 ， 下标a表示其性质；用小标b表示温度为313.15K的水的性质 ， b表示其流量；下标m表示混合后水流的性质 ， m表示混合后水的流量 。
由饱和水和饱和水蒸汽表可查得两股水的焓和熵为Ha=334.91kJ/kg ，Sa=1.0753kJ/（kgK）Hb=167.57kJ/kg ，Sb=0.5725kJ/（kgK）由此可计算出混合前两股水的有效能函数为Ba=HaT0Sa=334.91298.151.0753=1 。

18、4.309（kJ/kg）Bb=HbT0Sb=167.57298.150.57253.121（kJ/kg）由于混合过程是在绝热条件下进行的 ， 其焓平衡方程为aHabHb=mHm所以混合后水流的焓为Hm=243.63（kJ/kg）根据Hm的值由饱和水和饱和水蒸汽表可查得混合后水流的温度为331.36K ， 进而可查得混合后水流的熵为Sm=0.8085kJ/（kgK） ， 这样混合后水流的有效能函数为Bm=HmT0Sm=243.63298.150.8085=2.576（kJ/kg）于是这一混合过程的有效能降低为B=mBmaBabBb=552.5762514.30930（3.121）122.42（kJ/s）11 。

19、. 压力为1500kPa ， 温度为673.15K的水蒸汽通过如图6-2所示的喷管膨胀到100kPa ， 其喷管效率为90% ， 环境温度为298.15K ， 试计算水蒸汽通过喷管膨胀后有效能降低的百分数（相对于初态） 。
解：如图所示 ， 在T-S图上水蒸汽在通过喷管钱在点1处 ， 通过喷管后由于喷管效率不是100%而到达终态2；如果是完全绝热(的喷管效率为100%) ， 则应沿等熵线到达a点 。
所以对于喷管效率为90%的膨胀过程 ， 我们可设它先经过绝热膨胀到a ， 然后由a等压膨胀到2 。
在初态1时 ， 由过热水蒸汽表查得H1=3255.8kJ/kg ，S1=7.2690kJ/（kgK）若忽略初态1时的流速 ， 则其有效能函数为B1=H1 。

20、T0S1=3255.8298.157.2690=1088.6（kJ/kg） （1）由状态1到状态a是完全可逆绝热过程 ， 所以Sa=S1=7.2690kJ/（kgK）由Sa的数值知道在100kPa时 ， 状态a为饱和水和饱和蒸汽的混合物 ， 由饱和水和饱和蒸汽表查得100kPa时Hf=417.46kJ/kg ，Sf=1.3026kJ/（kgK）Hg=2675.5kJ/kg ，Sg=7.3594kJ/（kgK）设状态a的汽液混合物中含液体水的摩尔分数为xw ， 则有Sa=SfxwSg（1xw） （2）由式（2）得xw=所以状态a的焓值为Ha=Hfxw（1xw）Hg=417.460.0149（10.0149）26 。

21、75.5=2641.8（kJ/kg）对于稳定流动过程 ， 在没有轴功和位能变化时 ， 其能量方程为H2H1（）/2g=0 （3）HaH1（）/2g=0 （4）忽略初态1时过热水蒸汽的流速 ， 即u1=0 ， 结合喷管效率的定义 ， 由式（3）和式（4）可得（H2H1）/（HaH1）= （5）于是终态2的焓值为H2=（HaH1）H1=0.9（2641.83255.8）3255.8=2703.2（kJ/kg）根据H2的数值由过热水蒸汽表可查得T2 386.52K ，S2 7.4318kJ/（kgK）由式（3）可以得到（6）所以状态2时水蒸汽的有效能函数为B2=H2T0S2=H1T0S2 （7）由式（1）和式（7）可以 。

22、得到有效能的降低为B=B2B1=T0（S1S2）=298.15（7.26907.4318）48.54（kJ/kg）相对于初态 ， 有效能降低的百分率为12. 温度为393.15K的水（流量为2105kg/h）在绝热的条件下 ， 通过过热蒸汽降温器与温度为573.15K ， 压力为700kPa的过热水蒸汽（流量为5105kg/h）相混合 。
选择基准态温度为288K ， 试计算相对于初态有效能降低的百分率 。
解：设393.15K时水的性质用下标a表示 ， 573.15K时过热水蒸汽的性质用小标b表示 ， 混合后的性质用小标m表示 。
由饱和水、饱和水蒸汽表及过热水蒸汽表可查得Ha503.71kJ/kg ，Sa1.5276kJ/（ 。

23、kgK）Hb3059.0kJ/kg ，Sb7.2965kJ/（kgK）若过热蒸汽降温器中的混合是绝热的 ， 则Hm2328.9（kJ/kg）根据Hm的数值可知混合后降温器中是压力为700kPa的液体水和蒸汽的混合物 ， 此时由饱和水和饱和水蒸汽表查得水及蒸汽的焓与熵分别为Hf697.21kJ/kg ，Sf1.9922kJ/（kgK）Hg2763.5kJ/kg ，Sg6.7080kJ/（kgK）在水和蒸汽混合物中 ， 水的摩尔分数xw为混合后湿蒸汽的熵为SmxwSf（1xw）Sg0.21031.9922（10.2103）6.70805.7163（kJ/（kgK）于是混合前水和过热水蒸汽的有效能函数分别为Ba 。

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标题：化工|化工过程的能量分析( 三 )