工程热力学课后习题及答案第六版

1、欢迎共阅2-2.已知 N2的M28，求（1） N 2的气体常数；m m1 m2 Rv （Tp22 Tp11）5）将（1）、（2）、（3）、（4）代入（ 5）式得2）标准状态下 N2 的比容和密度；（ 3）p 0.1MPa ， t 500 时的摩尔容积 Mvm=12.02kg2-5 当外界为标准状态时， 一鼓风机每小时可送 300 m3 的空气，如外界的温度增高到 27，大气压降 低到 99.3kPa，而鼓风机每小时的送风量仍为 300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题解：（ 1） N2 的气体常数m m1 m2 v （p2R T2p1 300 99.3 ）（T1 287 3001

2、01.325273） 1000R0 8314R296.9 J /（kg K）M 282）标准状态下 N2 的比容和密度RT 296.9 273 3v0.8m / kgp 101325131.25kg/m3v（3） p 0.1MPa ， t 500 时的摩尔容积 41.97kg2- 6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为 15、压 力为 0.1MPa 的空气 3 m3，充入容积 8.5 m3 的储气 罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问 在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提 高到 0.7MPa ？设充气过程中气罐内温度不变。 解：热力系：储气罐。使用理想气体状态方程。第一种解法： 首

3、先求终态时需要充入的空气质量MvMv R0T 64.27 m3 /kmolp2-3把 CO2 压送到容积 3m3的储气罐里，起始表 压力 pg1 30 kPa，终了表压力 pg2 0.3Mpa， 温度由 t1 45增加到 t270。试求被压入的 CO2的质量。当地大气压 B 101.325 kPa。 解：热力系：储气罐。应用理想气体状态方程。压送前储气罐中 CO2 的质量压送后储气罐中 CO2 的质量根据题意容积体积不变； R 188.95p2v2 7 105 8.5 m2 kgRT2 287 288压缩机每分钟充入空气量5pv 1 105 3m kgRT 287 288所需时间p1pg1 B

4、（ 1）p2pg2 B（2）T1t1 273（ 3）T2t2 273（4）m2t 19.83minm第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初 压为 0.1MPa 一定量的空气压缩为 0.7MPa 的空气； 或者说 0.7MPa、8.5 m3的空气在 0.1MPa 下占体积 为多少的问题。根据等温状态方程0.7MPa、8.5 m3 的空气在 0.1MPa 下占体积为V1p2V2P10.7 8.50.159.5m3压缩机每分钟可以压缩 0.1MPa 的空气 3 m3 ，则压入的 CO2 的质量要压缩 59.5 m3 的空气需要的时间欢迎共阅59.519.83min32 8 在一直径

5、为 400mm 的活塞上置有质量为 3000kg 的物体，气缸中空气的温度为 18，质量 为 2.12kg 。加热后其容积增大为原来的两倍。大气 压力 B101kPa，问：（ 1）气缸中空气的终温是 多少？（ 2）终态的比容是多少？（ 3）初态和终态 的密度各是多少？ 解：热力系：气缸和活塞构成的区间。 使用理想气体状态方程。（1）空气终态温度V2T2 T1 582KV1（2）空气的初容积 p=30009.8/（r2）+101000=335.7kPa解：折合分子量气体常数giMi1 28.860.232 0.76832 28V1mRT1 0.527 m3空气的终态比容v2 V22V10.5 m

6、3/kg或者v2RT2p30.5 m3/kg3）初态密度V12.12 4 kg /m30.527R R08314 288 J /(kg K)M 28.86容积成分ro2 go2M / Mo 2 20.9rN21 20.979.1标准状态下的比容和密度M 28.86 31.288 kg /m322.4 22.413v 0.776 m3/kg2-15 已知天然气的容积成分 rCH 4 97% ，rC2H 60.6% ， rC3H 80.18% ，rC4H 10 0.18% ， rCO2 0.2% ，1322 kg /m3v22-9解：( 1 )氮气质量pv 13.7 106 0.05m 7.69k

7、gRT 296.8 300rN 2 1.83% 。试求：（ 1） 天然气在标准状态下的密度；（ 2） 各组成气体在标准状态下的分压力 解：（ 1）密度 16.48（2）各组成气体在标准状态下分压力因为： pi ri p2）熔化温度6pv 16.5 106 0.05T 361KmR 7.69 296.82 14 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为 go2 23.2% ，gN2 76.8%。试求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在 标准状态下的比容和密度。pCH 4 97% * 101.325 98.285kPa同理其他成分分压力分别为：（略）31 安静状态下的人对环境的散热量大

8、约为 400KJ/h ，假设能容纳 2000 人的大礼堂的通风系统 坏了：（ 1）在通风系统出现故障后的最初 20min 内礼堂中的空气内能增加多少？（ 2）把礼堂空气 和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传欢迎共阅热，系统内能变化多少？如何解释空气温度的升 高。解：（ 1 ）热力系：礼堂中的空气。闭口系统根据闭口系统能量方程因为没有作功故 W=0 ；热量来源于人体散热； 内能 的增加等于人体散热。5Q 2000 400 20/602.67105kJ（1）热力系：礼堂中的空气和人。闭口系统 根据闭口系统能量方程因为没有作功故 W=0 ；对整个礼堂的空气和人来说 没有外来热量，所以内能的增加

9、为 0。 空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致 的空气内能增加。3 5，有一闭口系统， 从状态 1 经 a 变化到状态 2， 如图，又从状态 2 经 b 回到状态 1 ；再从状态 1 经 过c 变化到状态 2。在这个过程中，热量和功的某 些值已知，如表，试确定未知量。解：同上题3-7 解：热力系： 1.5kg 质量气体 闭口系统，状态方程： p av bU 1.5（1.5 p2v2 85） （1.5 p1v1 85） 90kJ 由状态方程得1000 a*0.2+b200=a*1.2+b 解上两式得：a=-800b=1160则功量为W 1.5 pdv 1.51( 800)v2 1160v

10、10.22 900kJ过程中传热量Q U W 990 kJ解：闭口系统。 使用闭口系统能量方程（1）对 1-a-2 和 2-b-1 组成一个闭口循环，有 即 10（ 7） x1+（ 4）热下进行的。解：热力系：左边的空气 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热，自由膨胀过程热量 Q（ kJ）3 8 容积由隔板膨分胀成功两W部（分k，J）左边盛有压力为1-a-210600kPa，温度为x12 7的空气， 右边为真空， 容积为2-b-1-7左边 5 倍。将隔-板4 抽出后，空气迅速膨胀充满整个1-c-2x2容器。试求容器内2 最终压力和温度。设膨胀是在绝x1=7 kJ（2）对 1-c-2 和 2

11、-b-1 也组成一个闭口循环 x2（ 7） 2+（ 4）x2=5 kJ（3）对过程 2-b-1 ，根据 QU WU Q W 7 （ 4） 3 kJ绝热 Q 0自由膨胀 W 0 因此 U=0 对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函 数，得根据理想气体状态方程RT2 p1V1 1p2p1 100kPaV2 V2 6过程Q（kJ）W （3-k9J ）一个储气罐从压缩空气E总（管kJ充）气， 总管内压缩1211000 空气参数恒定，为 500k1P1a00， 25。充气开始时，230100罐 内空气参数为 100 kPa-1，002 5。求充气终了时罐34-950内空气的温度。设充气过0程-9是

12、50在 绝热条件下进行4 5050 的。-503-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循 环，试填充表中所缺数据。根据闭口系统能量方程欢迎共阅(1)T2cpT= T0 552K=279 cv 0.5R解：开口系统 特征：绝热充气过程 工质：空气（理想气体） 根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没 有轴功，没有热量传递。没有流出工质 m2=0dE=dU=（mu）cv2 -（mu） cv1 终态工质为流入的工质和原有工质和m0= mcv2-mcv1 mcv2 ucv2- m cv1ucv1=m0h0h0=cpT0 ucv1 =cvT1p1Vmcv1=RT1p2Vmcv2 =RT2代入上式

13、 (1)整理得kT1T2=398.3Kp1T1 (kT0 T1)p23 10供暖用风机连同加热器，把温度为t1 0 的冷空气加热到温度为 t2 250，然 后送入建筑物的风道内， 送风量为 0.56kg/s ，风机 轴上的输入功率为 1kW，设整个装置与外界绝热。 试计算：（ 1）风机出口处空气温度；（ 2）空气在 加热器中的吸热量；（ 3）若加热器中有阻力，空 气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降， 以上计算结果是否正确？ 解：开口稳态稳流系统（1）风机入口为 0则出口为Q h2 h1 u2 P2v2 (u1 P1v1) ，p2 减小故吸热减小。3 11一只 0.06m3 的罐， 与温

14、度为 27、压力为 7MPa 的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空 气流进罐内，压力达到 5MPa 时，把阀门关闭。这 一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的阀门关闭 后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。问储 罐内最后压力是多少？ 解：热力系：充入罐内的气体 由于对真空罐充气时，是焓变内能的过程 罐内温度回复到室温过程是定容过程T2300p2 P1 5 3.57MPaT420312压力为 1MPa 和温度为 200的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的 管道与它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入 容器。设（ 1）容器开始时是真空的；（ 2）容器装 有一个用弹簧控制的活塞，活塞

15、的位移与施加在活 塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假 定弹簧的最初长度是自由长度；（ 3）容器装在一 个活塞，其上有重物，需要 1MPa 的压力举起它。 求每种情况下容器内空气的最终温度？ 解:（1）同上题T kT0 1.4 473 662K=389 ( 2) h u wh=cpT0L=kpmCp T Q T QmCp1000同（ 2）只是 W 不同cp1.78t2 t1 t 1.78 空气在加热器中的吸热量0.56 1.006 10T=3T0 T0 473K200cv R313解：Wh对理想气体 hcp TQ mCp T0.56 1.006 (250 1.78)314解：1）理想气

16、体状态方程138.84kW（3）若加热有阻力， 吸热量减少。加热器中结果 1 仍正确； 但在加热器中的T2 T1p2 2* 293 586K p12）吸热：欢迎共阅p1V RQ mcv TT 2500kJv RT1k 13- 15 解：烟气放热等于空气吸热 1m3空气吸取 1.09 m3 的烟气的热功量交换：3V2 2V1 0.06m3Q 1.09 245 267kJQvc2672051.293 1 1.01W pdV p(V2 V1) 2068.4 0.03 62.05kJ热量交换：t2=10+205=215 Q U W 156.3 62.05 =218.353-16 解： m1h1 m2h

17、2 (m1 m2)h3代入得：m1cT1 m2cT2(m1 m2)c120* 773210 473330kJp734-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热 40kJ，其 容积增大为 v2 10v1 ，压力降低为582K3093 17解：等容过程k cpcp1.4RQmRT2 RT1 p2v p1v cv T mv k 1k137.5kJ3-18 解：定压过程T1= p1VmR32068.4 103 0.03=211 287p2 p1/8 ，设比热为定值，求过程中内能 的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。 解：热力系是 1kg 空气 过程特征：多变过程n ln(p2/ p1)ln(v1/ v2

18、)因为 内能变化为ln(1/8)ln(1/10)0.9cv 5 R 717.5 J /(kg K)cp 27R 75cv1004.5 J /(kg K)6.2KnkT2=432.4Kcncv n 1 5cv3587.5 J /(kg K)内能变化：u cv T qcv /cn 8103J膨胀功： w qu 32 103JU mcv t 1 (1.01 0.287) 216.2156.3kJ焓变化：H k U 1.4 156.3 218.8 kJ轴功： ws nw 28.8 103J焓变： h cp T k u 1.4811.2103J欢迎共阅n1熵变： s cp ln v2 cv ln p2

19、0.82 p v1 v p14)w RT11 ( p2) n 67.1103J n 1 p1103J /（kg K）42 有1kg 空气、初始状态为p1 0.5MPa ， t1 150，进行下列过 程：p2 n 1T2 T1( pp12) n 189.2Ks cp lnT2T1Rlnp2p11）可逆绝热膨胀到 p2 0.1MPa ；346.4 J /(kg K)（2）不可逆绝热膨胀到 p2 0.1MPa ，T2 300K ；（3）可逆等温膨胀到 p2 0.1MPa ；4）可逆多变膨胀到 p2 0.1MPa ，多变指数 n 2 ；试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化，并将4-3 具有 1kmol

20、空气的闭口系统，其初始容积 为 1m3 ，终态容积为 10 m3，当初态和终态温度 均 100 时，试计算该闭口系统对外所作的功 及熵的变化。该过程为：（ 1）可逆定温膨胀； （2）向真空自由膨胀。解：（ 1）定温膨胀功V2w mRTln 1.293*22.4*287* 373* lnV17140kJ101k119.14kJ/K各过程的相对位置画在同一张 p v 图和 T s 图上解：热力系 1kg 空气（1） 膨胀功：wRT11 ( p2) k 111.9103Jk 1 p1V2s mRlnV1(2) 自由膨胀作功为 0s mRln V 2 19.14kJ/KV144 质量为 5kg 的氧气

21、，在 30温度下定温压缩， 容积由 3m3 变成 0.6m3，问该过程中工质熵变为 0吸收或放出多少热量？输入或输出多少功3) w RT1lnp1p2195.4(2) wu cv (T1 T 2) 88.3103Js cp ln T2 Rln p2 p T1 p1116.8 J/(kg K)103J /(kg K)s Rln p1 0.462103 J /( kg K) p2量？内能、焓、熵变化各为多少？ 解：V20.6q mRTln 5* 259.8* 300* lnV1 3 627.2kJ 放热 627.2kJ因为定温，内能变化为 0，所以 内能、焓变化均为 0熵变：V2s mRln 2.

22、1 kJ/KV145 为了试验容器的强度，必须使容器壁受 到比大气压力高 0.1MPa 的压力。为此把压力 等于大气压力。 温度为 13的空气充入受试验 的容器内，然后关闭进气阀并把空气加热。已 知大气压力 B101.3kPa ，试问应将空气的温R 287W m T1 T2 6* *303 252.3 n 1 1.2 1436.5 kJ欢迎共阅度加热到多少度？空气的内能、焓和熵的变化为多少？解：（ 1）定容过程T2 T1p2 286* 100 101.3 568p1 101.3218.3 kJnkQ mcn (T 2 T1) 6*cv* (252.3 303)n1.3K2）47 已知空气的初态

23、为 p1 0.6MPa， v1=0.236m3/kg 。经过一个多变过程后终态变化 为 p2 0.12MPa， v2=0.815m3/kg 。试求该过程 u cv （T2 T1） * 287* （568.3 的28多6变） 指数，以及每千克气体所作的功、所吸收的热量以及内能、焓和熵的变化。解：（ 1）求多变指数内能变化：202.6kJ/kgh cp (T2 T1)283.6 kJ/kg5*2*7* 287* (568.3 286)ln( p2/ p1)ln(v1/ v2)ln(0.12/0.6)ln(0.236/0.815)s cv ln p2 0.49 kJ/(kg.K) p11.301 千

24、克气体所作的功6kg 空气由初态 p1 0.3MPa， t1=30 ，经过下列不同的过程膨胀到同一终 压 p20.1MPa：（1）定温过程； （ 2）定熵过 程；（ 3）指数为 n1.2 的多变过程。试比较 不同过程中空气对外所作的功，所进行的热量 交换和终态温度。4-61w p1v1 p2v2* (0.6* 0.236 0.12* 0.n 1 1.3 1146kJ/kg 吸收的热量解：（ 1）定温过程p2W mRTln p1 6* 287 * 303* ln 0.30.11.3 1.4 1 (0.12* 0.825 0.6 * 0.236)1.3 1 1.4 136.5 kJ/kg内能：57

25、3.2 kJT2=T1=302）定熵过程u q w 146-36.5 109.5 kJ/kgk1Rp2W m T11 ( ) k 6*k 1p1351.4 kJ熵：k kk1(p2v2 p1v1)Q 0k1T2 T1(p2) k 221.4Kp1s cp ln vv21 cvln pp12 1004.5* ln 00.283156 717.4* ln 00.1623）多变过程n1T2 T1(p2) n 252.3Kp1 90J/(kg.k)4-81kg 理想气体由初态按可逆多变过程1100，压力降为 p2p1 ，已知6该过程的膨胀功为 200kJ ，吸热量为 40 kJ ，设比从 400 降到

26、热为定值，求该气体的 c p 和 cv欢迎共阅解：u cv(T2 T1) qw160kJT3 P3v3R60.1* 1.73 * 106=583 K296.8cv 533J/(kg.k)(2) 定压膨胀u cv(T2 T1) 364 kJ/kgRw (T1 T2)n1n1nRT111 (pp21) n =w R(T2 T1) 145.4 kJ/kg定熵膨胀u cv(T3 T2) 505 kJ/kg200 kJ 解得： n 1.49R=327 J/(kg.k)代入解得： c p 533+327=860 J/(kg.k)将空气从初态 1，t1=20 , 定熵压缩 到它开始时容积的 1/3 ，然后定

27、温膨胀，经过两个 过程，空气的容积和开始时的容积相等。求 气所作的功。 解：4-91kg 空w1 kRT111 ( pp21)kk1k 1 p1v1 k 1RT1 k 1 kRT111 (v2)k 1Rw T2 T3 -505 kJ/kgk1或者：其 q=0, wu= -505 kJ/kg4-11 1 标准 m3 的空气从初态 1 p1 0.6MPa，t1=300 定熵膨胀到状态 2，且 v2=3v1 。 空气由状态 2 继续被定温压缩，直到比容的值和开 始时相等， v3=v1，求 1、2、3点的参数( P,T,V ) 和气体所作的总功。287v2解：1.131.4 1p187* 5573 0

28、.274 m3/kg6 1050.1*(01.7235)1.41263Kln 0.1013255 -116 kJ/kgv1 k 1T2 T1( ) 454.7Kv2v3w2 RT2ln 287*454.7* ln(1/ 3)v2 143.4 kJ/kgw=w1+w2=27.4 kJ/kg4- 10 1kg 氮气从初态 1 定压膨胀到终态 2， 然后定熵膨胀到终态 3。设已知以下各参数：3t1=500 ， v2=0.25m3/kg ， p3 0.1MPa， v3=1.73m3/kg 。求( 1) 1、2、3 三点的温度、比容 和压力的值。( 2)在定压膨胀和定熵膨胀过程中 内能的变化和所作的功。

29、v3 k解： (1) p2 p3( )kv21.5 MPa6P2v2 1.5*0.25*106 T2R 296.8p1=p2=1.5 MPaT1 3 v1=v2 =0.15 m 3/kgT2T2 T1(v1)k 1 573* (1)0.4 369KV2=3V1=0.822 m3T3=T2=369K3V3=V1=0.274 m3v23v1p3 p2( ) 0.129* 0.387 MPav3v14 12 压气机抽吸大气中的空气，并将其定温压缩 至 p25MPa。如压缩 150 标准 m3 空气，试求用水冷 却压气机气缸所必须带走的热量。设大气处于标准 状态。解：Q W p1V1ln p1 0.1

30、01325 * 106 *150*p2-59260kJ4-13 活塞式压气机吸入温度 t1=20 和压力 p10.1MPa 的空气，压缩到 p20.8MPa，压气 机每小时吸气量为 600 标准 m3。如压缩按定温过程 进行，问压气机所需的理论功率为多少千瓦？若压欢迎共阅mRpVT4-16缩按定熵过程进行，则所需的理论功率又为多少千 瓦？ 解：定温：100000 6000.215kg/s287 * 273* 3600有一离心式压气机，每分钟吸入 p1 0.1MPa， t1=16 的空气 400 m3，排出时 p2 0.5MPa，t2=75 。设过程可逆，试求：(1) 此压气机所需功率为多少千瓦

31、？(2) 该压气机每分钟放出的热量为多少千焦？Ws mRT1ln p1 s p2 37.8KWp1V1解：( 1) m =8.04kg/sRT1定熵W1smkkRT111 (k1k1pp12) k 0.215* 51.3 KWln(p2/ p1) =1.13n =1.13 ln(v1/ v2) 1.4 11 (0.8) 1.4 1.4 1 0.1 nRWs mnw m (T1 T2) 1183KWn1(2) Q mn k cv(T2 T1) =-712.3kJ/s n1 三台空气压缩机的余隙容积均为1.4* 287* 293某工厂生产上需要每小时供应压力 为 0.6MPa 的压缩空气 600k

32、g ；设空气所初始温度为 20，压力为 0.1MPa。求压气机需要的最小理论功 率和最大理论功率。 若按 n1.22 的多变过程压缩， 需要的理论功率为多少？ 解：最小功率是定温过程414417m=600/3600=1/6 kg/s6，进气状态均为 0.1MPa、27，出口压力均为 0.5MPa，但压缩过程的指数不同， 分别为： n1=1.4 ， n2=1.25 ， n3=1。试求各压气机的容积效率(假设 膨胀过程的指数和压缩过程的指数相同)。Ws mRT1ln p1 s p225.1 KW解： v1 c( pp12) n 1p1n=1.4:最大功率是定熵过程k132.8 KWkRT1 p2

33、k W1s mkkRT111 ( pp12) k v 1 0.06 * ( 0.5) 1.4 10.10.87多变过程的功率n1W1s mnnRT111 ( pp12) n n 1 p14 15实验室需要压力为 6MPa的压缩空气，应采用一级压缩还是二级压缩？若采用二级压缩， 最佳中间压力应等于多少？设大气压力为 0.1 ，大 气温度为 20，压缩过程多变指数 n=1.25 ，采用中 间冷却器能将压缩气体冷却到初温。试计算压缩终 29.6 KWn=1.25 ：v =0.84n=1：v =0.767-1 当水的温度 t=80 ，压力分别为 0.01、0.05、0.1、0.5 及 1MPa 时，各

34、处于什么状态并求出该状 态下的焓值。解：查表知道 t=80时饱和压力为 0.047359MPa 。了空气的温度。解：压缩比为 60 ，故应采用二级压缩。 中间压力： p2 p1p3 0.775MPan1T3 T2(p3) n =441K p2因此在 0.01、0.05、0.1、0.5及 1MPa 时状态分别 为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焓值 分别为 2649.3kJ/kg，334.9 kJ/kg ，335 kJ/kg，335.3 kJ/kg， 335.7 kJ/kg。72 已知湿蒸汽的压力 p=1MPa 干度 x=0.9 。试分 别用水蒸气表和 h-s 图求出 hx，vx，ux，

35、sx。 解：查表得： h 2777kJ/kgh=762.6kJ/kg欢迎共阅v mv 0.077m3/sq mcp tpVRTcp t.01 1203v 0.1943m3/kgv 0.0011274 m3/kgu= h pv=2582.7 kJ/kguhpv=761.47 kJ/kgs=6.5847 kJ/(kg.K)s2.1382 kJ/(kg.K)hx xh+(1-x)h=2575.6 kJ/kgvx xv+(1-x)v=0.1749 m 3/kgux xu+(1-x)u=2400 kJ/kgsx xs+(1-x)s=6.14 kJ/(kg.K)7-3 在 V 60L 的容器中装有湿饱和蒸

36、汽，经测定 其温度 t 210，干饱和蒸汽的含量 mv=0.57kg ， 试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。解： t 210的饱和汽和饱和水的比容分别为：v 0.10422m /kg 0.0011726 m3/kgvh2796.4kJ/kgh=897.8 kJ/kg湿饱和蒸汽的质量：mv mx解之得：x=0.53比容： v x xv+（1-x）v=0.0558 m 3/kg焓： hx xh+（1-x）h=1904kJ/kg74 将 2kg水盛于容积为 0.2m3的抽空了的密闭刚 性容器中， 然后加热至 200试求容器中 （ 1）压力； （2）焓；（ 3）蒸汽的质量和体积。解：（ 1）查 200的

37、饱和参数h2791.4kJ/kgh=852.4 kJ/kg33v 0.12714m3/kg v0.0011565m3/kg 饱和压力 1.5551MPa 。刚性容器中水的比容：0.2 3v 0.1 m3/kgv2因此是湿蒸汽。压力是饱和压力 1.5551MPa 。干度： x vx v 0.78v v焓： hx xh+（1-x）h=2364.8kJ/kg 蒸汽的质量和体积：mv=xm=0.78 2=1.56kgV= m v v 0.19834m37- 5 已知 8 m3的湿蒸汽， 在 p0.9 MPa 时，其湿度 （1x） 0.65，求此湿蒸汽的质量与焓。 解：p0.9 MPa 的饱和参数h 2

38、773kJ/kg h=742.6 kJ/kg 33v0.21484m3/kg v 0.0011213m3/kg 湿蒸汽的质量：v xv (1 x)v 0.0759 m3/kgVm 105.4kgv焓：h=mhxx（h+（1-x）h）=105.4 1453.24kJ =1.53 103 kJ7- 6 有一台采暖锅炉，每小时能生产压力p1 MPa（绝对）、 x0.95 的蒸汽 1500kg。当蒸汽的流速 c25m/s 时，管道中的压力损失可以不计， 求输汽 管的内径最小应多大？解：p1 MPa、x0.95 的比容查表饱和参数 v 0.1943m3/kgv30.0011274m3/kg3v xv （

39、1 x）v 0.18464 m3/kg蒸汽体积流量：输汽管的半径最小为内径： 0.0626m 7-7 某空调系统采用 p0.3 MPa、x0.94 的湿蒸汽 来加热空气。暖风机空气的流量为每小时 4000 标 准 m3，空气通过暖风机 （从 0 ）被加热到 120。设蒸汽流过暖风机后全部变为 p0.3 MPa 的凝结 水。求每小时需要多少千克蒸汽（视空气的比热为 定值）。解：空气吸收的热量：1 105 40001287 273 619000kJ/h p 0.3 MPa 的饱和参数：h 2725.5kJ/kg h=561.4 kJ/kg p0.3 MPa、 x 0.94 蒸汽的焓 hx xh+(

40、1-x)h=2595.7kJ/kg 需要蒸汽欢迎共阅msh h304.28 kg /h法二：湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽4000 * 1.293 * 1.005 * 120m 306.6 kg /h0.94* (2725.5 561.4)7-8 气缸中盛有 0.5kg、 t 120的干饱和蒸汽，在 定容下冷却至 80 。求此冷却过程中蒸汽放出的热 量。解： t120的干饱和蒸汽参数：3v 0.89202m3/kg h2706.6kJ/kg p1=0.19854MPa容积： V=mv=0.44601 m 3 t80的饱和蒸汽参数33v0. 0010292m3/kgv 3.4104m3/kg

41、h2643.8kJ/kgh=334.92 kJ/kgp2=0.047359MPa比容： vx V 0.44601 0.89202 m3/kgxm 0.5vx v干度： x x 0.26v v焓： hx xh+(1-x)h=935.2kJ/kg 放出的热量： q=m(h120-hx-vx(p2-p1)=817 kJ7 9 有一刚性容器， 用一薄板将它分隔为 A、B 两 部分。在 A 中盛有 1kg、压力 pA 0.5 MPa 的干饱 和蒸汽， B 中盛有 2kg pB1 MPa，x0.80 的湿蒸 汽。当隔板抽去后，经过一段时间容器中的压力稳 定在 p30.7 MPa。求( 1)容器的总容积及终

42、了时 蒸汽的干度；( 2)由蒸汽传给环境的热量。解：( 1)容器的总容积 pA0.5 MPa 的干饱和蒸汽参数3v 0.37481m3/kgh2748.5kJ/kguA 2561.1kJ/kgA 占容积： V A=m Av=0.37481 m3 pB1 MPa 的饱和蒸汽参数33v 0.1943m3/kgv 0.0011274m3/kgh 2777kJ/kgh762.6kJ/kg3vB=xv+(1-x)v=0.155 m 3/kg hB xh+(1-x)h=2374kJ/kg uB 2219kJ/kgB 占容积： V A=m Bv=0.31 m3 总容积 :V=V A+VB=0.685 m30

43、.7MPa 的饱和蒸汽参数33v 0.27274m3/kgv0.0011082m3/kgh 2762.9kJ/kgh 697.1kJ/kg蒸汽比容： v V 0.228 m3/kgmvx v蒸汽干度： x x 0.84v v(2)由蒸汽传给环境的热量终了时的焓： hx xh+(1-x)h=2502kJ/kgux 2342.4kJ/kgq mAuA mBuB (mA mB)ux -193.7kJ710 将 1kgp1=0.6MPa ，t1=200 的蒸汽在定压条 件下加热到 t2=300， 求此定压加热过程加入的热 量和内能的变化量。若将此蒸汽再送入某容器中绝 热膨胀至 p3=0.1MPa ，求

44、此膨胀过程所作的功量。 解：查表 p1=0.6MPa ， t1=200 3h1=2850kJ/kgv1=0.352 m3/kg (u1=2639kJ/kg)查表 p2=0.6MPa ，t2=300 3h2=3061kJ/kgv2=0.4344 m3/kgs2=7.372 kJ/(kg.K) ( u2=2801 kJ/kg) 查表 p3=0.1MPa ， s=7.3723h3=2680kJ/kgv3=1.706 m3/kg(u3=2509 kJ/kg )定压过程加入的热量和内能变化量 q=h2-h1=211kJ/kgu h p v 211 0.6 106 (0.4344 0.352)=162 k

45、J/kg 绝热膨胀过程所作的功量w u h2 h3 (p2v2 p3v3) 292kJ/kg7-11 汽轮机进汽参数为： p1=3MPa， t1=450，蒸 汽在汽轮机中绝热膨胀到 p2=5kPa 后排入冷凝器。 求：（ 1）可逆绝热膨胀时蒸汽的终参数及汽轮机 所作的功；（ 2）若蒸汽在汽轮机中为不可逆绝热 膨胀，引起的熵产为 0.25kJ/（kg.K） ，则汽轮机作的 功将为多少？解：查表 p1=3MPa ，t1=450 的参数h1=3344kJ/kgs1=7.083 kJ/(kg.K)欢迎共阅v2=23.52则绝热膨胀到 p2=5kPa， s2=7.083 kJ/（kg.K） 时蒸汽的终参

46、数t2=32.88 h2=2160kJ/kgm3/kg汽轮机所作的功wth 1184 kJ/kg(2)不可逆绝热膨胀后的熵为s3=7.083 +0.25 7.333kJ/(kg.K) 气量；（ 2）试将锅炉中烟气的放热过程与蒸汽的 吸热过程定性的表示在同一 t-s 图上。解： ts=100的干饱和蒸汽的焓： h=2676.3kJ/kg20水的焓： h0=20*4.186=83.7 kJ/kg 水的吸热量： q1=200*(2676.3-83.7)=518520kJ/h 烟气的放热量：q1q=864200 kJ/h0.6烟气量：p3=5kPa 蒸汽的终参数： h3=2236kJ/kg 汽轮机所作

47、的功 wt h 1108 kJ/kgqct8642001.01 4002139kg/h7- 12 有一台工业锅炉，每小时能生产压力 p1=1.4MPa，t1=300 的过热蒸汽 10t。已知给水的 温度 25；从锅筒引出的湿蒸汽的干度 x0.96； 湿蒸汽在过热蒸汽中再加热至 300 ；煤的发热值 为 29400kJ/kg 。试求（ 1）若锅炉的耗煤量 B 1430kg/h，求锅炉效率； （ 2）湿蒸汽在过热器中所 吸收的热量及内能的变化量。解：（ 1）煤的总发热量Q 1430 29400 42.042MkJ/h p1=1.4MPa，t1=300的过热蒸汽的参数：h1=3040kJ/kgv1

48、0.1823m3/kg取水为定值比热， 其的焓值： h0254.1868 104 kJ/kg单位蒸汽吸热量： q=h1-h0=2936 kJ/kg总吸热量： Q2 mq 29.36 MkJ/hQ2锅炉效率：69.84QRT 287* 673 3v=1.93m3/kgp 1000003V= myv 4128 m3/hy7- 14 湿蒸汽进入干度计前的压力 p1=1.5MPa ，经节 流后的压力 p2=0.2MPa ，温度 t2=130。试用焓熵 图确定湿蒸汽的干度。解：节流前后焓不变查 h-s 图得： x=0.978-1 温度 t 20，压力 p 0.1MPa ，相对湿度 70的湿空气 2.5m

49、3。求该湿空气的含湿量、水蒸气分压力、露点、水蒸气密度、干空气质量、 湿空气气体常数。如该湿空气在压力不变的情况下，被冷却为 10的饱和空气，求析出的水量解：（ 1）水蒸气分压力：根据 t 20，查水蒸气表得对应的饱和压力为ps 0.0023368 MPapvps 0.7 0.0023368 0.00163576含湿量：d 622 B pvpv 622B psps（2）湿蒸汽的参数 v2 0.136 m3/kg h22708kJ/kg 定压过程吸收的热量 q=m（h1-h x）= 3.32MkJ 内能的变化 :u m（ h p v） =2.65MkJ7- 13 有一废热锅炉，进入该锅炉的烟气温度为 ty1=600排烟温度为 ty2=200。此锅炉每小时可产 生 ts=100的干饱和蒸汽 200kg，锅炉进水温度为 20，锅炉效率为 60。（ 1）求每小时通过的烟MPa10.34 g/kg(a)露点：查水蒸气表，当 pv 0.00163576 MPa 时， 饱和温度即露点t 14.3513 水蒸气密度：0.01234 kg /m3v欢迎共阅干空气质量：paV (105 1635.76) 2.5maa 2.92a RaT287 293求湿空气质量 m ma(1 0.001d) 2.95 湿空气气体常数：湿空气密度：RaT287