工程热力学课后习题及答案第六版

1、CO2的质量p2 = pg2 B（2）(5)2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送 300m3的空气，如外界的温度增高到27C,大气压降低到99.3kPa,而鼓风机每小时的送风量仍为300m3,问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题. c v/p2 p1、300 .99.3 101.325、m = m1m2= （）=（-）1000R T2 T1 287 300273=41.97kg2-2.已知N2的M=28,求（1）N2的气体常数；（2）标准状态下N2的比容和密度；（3）p=0.1MPa,t=500c时的摩尔容积Mvo解：（1）N2的气体常数cR08314R=296.9J/（kgK）M

2、28（2）标准状态下N2的比容和密度RT296.92733Z1v=0.8m/kgp101325P=1=1.25kg/m3v（3）p=0.1MPa,t=500c时的摩尔容积MvRnT3Mv=0=64.27m3/kmolp2-3.把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力pg1=30kPa,终了表压力pg2=0.3Mpa,温度由t1=45C增加到t2=70C。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B=101.325kPa。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,p1v1m1=RT1压送后储气罐中cp2V2m2=RT2根据题意容积体积不变；R=188.9p1=pg1+

3、B(1)T1=t1+273(3)T2=t2+273(4)压入的CO2的质量v/p2p1m=m1-m2二一（一二）RT2T1将（1）、（2）、（3）、（4）代入（5）式得m=12.02kg2-6空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15C、压力为0.1MPa的空气3m3,充入容积8.5m3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：首先求终态时需要充入的空气质量一一_5cp2V27108.5m2=-=kgRT2287288压缩机每分钟充入空气量一5一pv1

4、103m=kgRT287288所需时间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、8.5m3的空气在0.1MPa下占体积为多少的问题。根据等温状态方程pv=const0.7MPa、8.5m3的空气在0.1MPa下占体积为V1p2V 2P10.7 8.50.1= 59.5压缩机每分钟可以压缩0.1MPa的空气3m3，则要压缩59.5m3的空气需要的时间59.5.=19.83min32-8在一直彳空为400mm的活塞上置有质量为3000kg的物体，气缸中空气的温度为18C,质量为2.12k

5、g。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B=101kPa,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.八72一T2=T1=582KV1（2）空气的初容积p=3000X9.8/（无r2）+101000=335.7kPa丁pv16.51060.05T=361KmR7.69296.82-14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。解：折合分子量s11M=28.86

6、gi0.2320.768Mi3228气体常数Re8314R=0=288J/(kg,K)M28.86容积成分V1mRT1P 3= 0.527 m3小2 =120.9%= 79.1 %标准状态下的比容和密度空气的终态比容V2 2V13v2 = 0.5 m /kgm m或者；）里22.428.8622.43= 1.288 kg /m3v2RT2P= 0.5 m3/kg(3)初态密度7 m 2.123P1 = =4 kg /mV1 0.5271;2 = =2 kg /m3v22-9解：（1）氮气质量pv 13.7 106 0.05m = 7.69kgRT 296.8 300（2）熔化温度V J =0.

7、776 m3/kg2-15已知天然气的容积成分%H 4 = 97% ,06=0.6%,rc3H 8 =0.18%,263 8rc4H10 =0.18%,rco2 =0.2%,N2 =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M f riMi =(97 16 0.6 30 0.18 44 0.18 58 0ro2=go2M/MO2=20.9%16.48些值已知，如表，试确定未知量。- M 16.480 =22.422.43=0.736kg/m（2）各组成气体在标准状态下分压力因为：pi =ri pPCH4 =97%*101.325

8、= 98.285kPa同理其他成分分压力分别为：（略）3-1安静状态下的人对环境的散热量大约为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Q=：UW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。Q=2000m400m20/60=2.67x105kJ过程热量Q (kJ)膨月1-a-210x12-b-1-7-41-c-2x22解：闭

9、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、.Q二一c.W即10+(一7)=x1+(-4)x1=7kJ(2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环x2+(一7)=2+(4)x2=5kJ(3)对过程2-b-1,根据Q=AU+W过程Q (kJ)W (kJ)121100023010034-950045050解：同上题（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QUW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。U=QW=7(4)=-3kJ3-6一闭口系

10、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。3-7解：热力系：1.5kg质量气体2,经闭口系统，状态方程：p = av b35,有一闭口系统，从状态1经a变化到状态如图，又从状态2经b回到状态1;再从状态1过c变化到状态2。在这个过程中，热量和功的某U=1.5(1.5p2v2-85)-(1.5p1v1-85)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21212W=1.5jpdv=1.q(-800)v2-1160v0i12=900kJ过程中传热量Q=UW=990kJ3-8容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa

11、,温度为27c的空气，右边为真空，容积为左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。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，自由膨胀根据闭口系统能量方程Q=2W绝热Q=0自由膨胀W0因止匕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mcv(T2-T1)=0=T2=T1=300K根据理想气体状态方程cRT2P1V11/p2=一p1=100kPaV2V263-9一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500kPa,25C。充气开始时，罐内空气参数为100kPa,25Co求充气终了时罐内空气的温

12、度。设充气过程是在绝热条件下进行的。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。0=m2h2-m0h0dE没有流出工质m2=0dE=dU=(mu卜2-(mu)*工态工质为流入的工质和原有工质和m0=mv2-mcv1mCv2Ucv2-mcv1Ucv1=m0h0(1)h0=cpT0Ucv2=CvT2Ucvi=CvT1p1Vmcv1=RT1p2Vmcv2=RT2代入上式(1)整理得T2)T1(kT0-T1)-p1p2=398.3K3-10供暖用风机连同加热器，把温度为t1=0c的冷空气加热到温度为t2=250c,然后送入建筑物

13、的风道内，送风量为0.56kg/s,风机轴上的输入功率为1k皿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0c则出口为mCp T =Q= T = Q mCp10000.56 1.006 1031.78Ct2=t1+At=1.78c空气在加热器中的吸热量Q=mCp：T=0.561.006(250-1.78)=138.84kW(3)若加热有阻力，结果1仍正确；但在加热器中的吸热量减少。加热器中Q =h2hl =u2+P2v2(u1

14、 + P1v1),p2减小故吸热减小。CpT=T0=T0=473K=200ccvRLt =Q 267:vc 1.293 1 1.01h=cpT0L=kp1 , A 1w = pAdL = pAkdp =-kpAp = - pV 22m1cT1 m2cT2 120*773+ 210 473T =1(m1 m2)c3302 RT82K=309 CcpT=T0 =552K=279 Ccv 0.5R同(2)只是W不同3 17解：等容过程cpk = = 1.4cp -Rw = pdV = pV = RTQ = m cv T = mRT2 一 RT1p2V - p1vk -1k -13-11一只0.06m

15、3的罐，与温度为27C、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，是焰变内能的过程mh=muCpT=T0=kT0=1.4300=420KCv罐内温度回复到室温过程是定容过程cT2300Lp2=P1=父5=3.57MPaT420312压力为1MPa和温度为200c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；

16、（2）容器装有一个用弹簧控制的活塞，活塞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=1.4M473=662K=389c2 2）h=u+w3 13解：W=-Ah对理想气体h=cTpu=cv.T3-14解：(1)理想气体状态方程T2=T1£2=2*293=586Kp1(2)吸热：p1VRQ=mcvT="AT=2500kJRT1k-13-15解：烟气放热等于空气吸热1m3空气吸取1.09m3的烟气的热Q=1.09M

17、245=267kJt2=10+205=215C3-16解：m1h1+m2h2=(m1+m2)h3h=cpT代入得：37.5kJnn(p2/p1)ln(1/8)=0.93-18解：定压过程ln(v1/v2)ln(1/10)因为T1 =p1VmR32068.4 100.03=211 2876.2KT2=432.4K内能变化:.：U=mcv.：t=1 (1.01 -0.287) 216.2= 156.3kJ焰变化:q = CnT内能变化为Cv =5 R =717.5 J /(kg K)77c p R Cv251004.5 J /(kg K)n -kCn - Cv- 5cv -n -13587.5 J

18、 /( kg , K )u=cvAT = qcv/cn =8x 103j膨胀功：w=qAu=32 xi03jH=kP=1.4.3%18.8kj功量交换:V2 =2V1 = 0.06m3W=pdV=p(V2-V1)=2068.40.03=62.05kJ热量交换：Q=/UW=156.362.05=218.35kJp734-11kg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p2=p1/8,设比热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焰和婿的变化。解：热力系是1kg空气过程特征：多变过程轴功：ws=nw=28.8X103J焰变：Ah=cnAT=kiu=1.4x8=1

19、1.2pX103J婿变：As=Cpln"+cvln理=0.82xpv1p1103J/(kg*K)4-2有1kg空气、初始状态为p1=0.5MPa,t1=150c,进行下列过程：(1)可逆绝热膨胀到p2=0.1MPa；(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婿的变化，并将各过程的相对位置画在同一弓p_v图和Ts图上解：热力系1kg空气(1)膨胀功：V210w=mRTln=1.293*22.4*287*373*ln=V117140kJ.：s=mRln

20、=19.14kJ/KV1(2)自由膨胀作功为0RT1w二k-1k11-()k=111.9X103JP1Ls=mRln=19.14kJ/KV1婿变为0(2)w=Au=cv(T1T2)=88.3X103J,T2p2s=cplnRln=pT1p1116.8J/(kgK),-、p1(3)w=RT1ln=195.4xp2103J/(kg，K)_.p13As=Rln=0.462X103J/(kg,K)p24-4质量为5kg的氧气，在30c温度下定温压缩，容积由3ml变成0.6m3,问该过程中工质吸收或放出多少热量？输入或输出多少功量？内能、焰、婿变化各为多少？解：V20.6q=mRTln=5*259.8*

21、300*ln二V13627.2kJ放热627.2kJ因为定温，内能变化为0,所以w=q内能、焰变化均为0燧变：V2As=mRln=2.1kJ/KV1RT1p2n.(4)w=1(-!-)n=67.1X103Jn-1p1n1p2一T2=T1(-)n=189.2Kp1T2p2s=cpln-Rln一T1p1346.4J/(kgK)4-3具有1kmol空气的闭口系统，其初始容积为1N，终态容积为10m3,当初态和终态温度均100c时，试计算该闭口系统对外所作的功及婿的变化。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4-5为了试验容器的强度，必须使容器壁受到比大气压力高0.1

22、MPa的压力。为此把压力等于大气压力。温度为13c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B=101.3kPa,试问应将空气的温度加热到多少度？空气的内能、焰和燧的变化为多少？解：(1)定容过程p2*100101.3T2=T1-=286*二568p1101.3.3K(2)内能变化：u=cv(T2-T1)=5*287*(568.3-286)二2202.6kJ/kg由二cp(T2-T1)-7*287*(568.3-286)=283.6kJ/kgln( p2/ p1)ln(0.12/0.6)n =ln(v1/v2)ln(0.236/0.815)1.301千克气体所作的功11

23、w=p1v1- p2v2=*(0.6* 0.236-0.12* 0.n -11.3-1146kJ/kg吸收的热量n - k 1n 1 k -1.：scvInp2=0.49kJ/(kg.K)pl4-66kg空气由初态p1=0.3MPa,t1=30C,经过下列不同的过程膨胀到同一终压p2=0.1MPa：(1)定温过程；(2)定婿过程；(3)指数为n=1.2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。解：(1)定温过程W=mRTln包=6*287*303*ln03=p20.1573.2kJT2=T1=30C(2)定婿过程1.3-1.41k1W=m-R-T11-(握尸k-

24、1p1287=6*1.4-11射彳史.4-1303*136阳)正二0.3(0.12*0.825-0.6*0.236)=351.4kJQ=0Au=q_w=146-36.5=109.5kJ/kgk JT2 =丁1(玲k = 221.4Kp1焰:kh-Cp(T2-T1)=(p2v2-p1v1)=k-1(3)多变过程n4T2=T1(2)n=252.3Kp1153.3kJ/kg麻s=cplnpRW=mT1-T2=6*n-1436.5kJ287田*303N52/3U)4-8v2.p20.815cvln=1004.5*ln717.4*lnv1p10.2361kg理想气体由初态按可逆多变过程0.120.6n-

25、k1.Q=mcn(T2-T1)=6*cv*(252.34303)到100c,压力B集为p2=p1,已知n-16218.3kJ该过程的膨胀功为200kJ,吸热量为40kJ,设比4-7已知空气的初态为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。试求该过程的多变指数，以及每千克气体所作的功、所吸收的热量以及内能、焰和婿的变化。热为定值，求该气体的c0和cpv解：u=cv(T2-T1)-q-w二一160kJ解：(1)求多变指数cv=533J/(kg.k)n1RRT1p2-w=T1-T2)=1-(p)n=n-1n-1pl2

26、00kJ解得：n=1.49R=327J/(kg.k)代入解得：Cp=533+327=860J/(kg.k)4-9将空气从初态1,t1=20C,定压缩到它开始时容积的1/3,然后定温膨胀，经过两个过程，空气的容积和开始时的容积相等。求1kg空气所作的功。解：w=R(T2-T1)=145.4kJ/kg定婿膨胀u=cv(T3-T2)=505kJ/kgRw=T2-T3=-505kJ/kgk-1或者：其q=0,w=-.：U=-505kJ/kg4-111标准m3的空气从初态1p1=0.6MPa,t1=300C定婿膨胀到状态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

27、，求1、2、3点的参数(P,T,V)和气体所作的总功。w1=RT11喏kJk二RT1k-11-(沙力v2ig*1393T131287*5731.4-1p16105=0.274m3/kgT2N RT30.1013255=-116kJ/kgv1kT2=T1()=454.7Kv2v3w2=RT21n=287*454.7*ln(1/3)v2=143.4kJ/kgw=w1+w2=27.4kJ/kg4-101kg氮气从初态1定压膨胀到终态2,然后定燧膨胀到终态3。设已知以下各参数：t1=500C,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

28、力的值。(2)在定压膨胀和定婿膨胀过程中内能的变化和所作的功。解：(1)p2=p3(v3)k=0.1*(1.73)1.4=v20.251.5MPa1.5*0.25*106=1263K296.8p1=p2=1.5MPav1=v2=0.15m3/kgT20.1*1.73*106=583K296.8(2)定压膨胀一一v1、k一.，1、1.4p2=p1()=0.6*()=0.129MPav23T2=T1ev1)k,573*(-)0.4U369Kv23V2=3V1=0.822m3T3=T2=369KV3=V1=0.274m3p3=p2(v2)=0.129*丈=0.387MPav3v14-12压气机抽吸大

29、气中的空气，并将其定温压缩至p2=5MPa如压缩150标准耐空气，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二W=p1V1ln-p1=0.101325*106*150*lnp2-59260kJ4-13活塞式压气机吸入温度t1=20C和压力p1=0.1MPa的空气，压缩到p2=0.8MPa,压气机每小时吸气量为600标准nio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？若压缩按定燧过程进行，则所需的理论功率又为多少千瓦？解：定温：pV100000600m=二二0.215kg/sRT287*273*3600u=Cv(T2-T1)=364kJ/kgplWs=mRT

30、1ln上一=-37.8KWp2"p1V1解：(1)m=8.04kg/sRT1pv'=761.47 kJ/kg定燧W1skRT1二mk-11_(均工=0.215*P11.4*287*2931.4Ws=nn(p2/p1)=1.13ln(v1/v2)1.430.814m1w品)nRn-1(T1-T2)=1183KW=-51.3KW4-14某工厂生产上需要每小时供应压力为0.6MPa的压缩空气600kg;设空气所初始温度为20C,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n=1.22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m=600/360

31、0=1/6kg/sp1Ws=mRT1ln=-25.1kwp2最大功率是定燧过程k1kRTI.zp2xV1W1s=m1-(-)k=32.8KWk-1p1多变过程的功率n1nRT1p2niW1s=m1-(-)n=29.6KWn-1p1415实验室需要压力为6MPaB勺压缩空气，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=0.775MPan4T3=T2(p3)V=441Kp24-16有

32、一离心式压气机，每分钟吸入p1=0.1MPa,t1=16C的空气400m3,排出时p2=0.5MPa,t2=75C。设过程可逆，试求：(1)此压气机所需功率为多少千瓦？(2)该压气机每分钟放出的热量为多少千焦？n-k(2)Q=mCv(T2T1)=-712.3kJ/sn-14-17三台空气压缩机的余隙容积均为6%,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=1o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)。.p2、1.解：,V=1-c(-p-)n-1p1n=1.4:0.5、:v=1-0.06*()

33、14-1二0.10.87n=1.25:Xv=0.84n=1:1=0.767-1当水的温度t=80C,压力分别为0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa时，各处于什么状态并求出该状态下的焰值。解：查表知道t=80C时饱和压力为0.047359MPa。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。焰值分另I为2649.3kJ/kg,334.9kJ/kg,335kJ/kg,335.3kJ/kg,335.7kJ/kg。7-2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,sx。解：查表得：h'

34、、=2777kJ/kgh'=762.6kJ/kgv''=0.1943m3/kgv'=0.0011274m3/kgu''=h''pv''=2582.7kJ/kgu'=h'-蒸汽体积流量：v = mv = 0.077m3/s3600输汽管的半径最小为 r = J = 0.0313m ,C 二内径：0.0626m7-7某空调系统采用p= 0.3 MPa、x = 0.94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0C）被加热到120C。设蒸汽流过暖风机后全部变为p=0

35、.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：5pV 1 1054000q=mcp ：tcp t1.01 120p RT p 287 273= 619000kJ/hp = 0.3 MPa的饱和参数：h'' = 2725.5kJ/kgh'=561.4 kJ/kgp = 0.3 MPa、x= 0.94 蒸汽的焰hx= xh''+（1-x）h'=2595.7kJ/kg 需要蒸汽qms304.28 kg /hh h'法二：湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽s''=6.5847kJ/(k

36、g.K)s'=2.1382kJ/(kg.K)hx=xh''+(1-x)h'=2575.6kJ/kgvx=xv''+(1-x)v'=0.1749m3/kgUx=xu''+(1-x)u'=2400kJ/kgsx=xs''+(1-x)s'=6.14kJ/(kg.K)7-3在V=60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t=210C,干饱和蒸汽的含量mv=0.57kg,试求此湿蒸汽的干度、比容及焰值。解：t=210C的饱和汽和饱和水的比容分别为：v''=0.10422m3/kgv&#

37、39;=0.0011726m3/kgh''=2796.4kJ/kgh'=897.8kJ/kg湿饱和蒸汽的质量：m=mvxV一二xv(1-x)vm解之得：x=0.53比容：vx=xv''+(1-x)v'=0.0558m3/kg焰：hx=xh''+(1-x)h'=1904kJ/kg7-4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200c试求容器中(1)压力；(2)焰；(3)蒸汽的质量和体积。解：(1)查200c的饱和参数h''=2791.4kJ/kgh'=852.4kJ/kgv&

38、#39;'=0.12714m3/kgv'=0.0011565m3/kg饱和压力1.5551MPa。刚性容器中水的比容：0.23v=0.1m/kg<v''2因此是湿蒸汽。压力是饱和压力1.5551MPa。vx-v干度：x=0.78、v-v焰：hx=xh''+(1-x)h'=2364.8kJ/kg蒸汽的质量和体积：mv=xxm=0.78x2=1.56kgV=mvxv''=0.19834m37-5已知8m3的湿蒸汽，在p=0.9MPa时，其湿度(1x)=0.65,求此湿蒸汽的质量与焰。解：p=0.9MPa的饱和参数h

39、9;'=2773kJ/kgh'=742.6kJ/kgv''=0.21484m3/kgv'=0.0011213m3/kg湿蒸汽的质量：v=xv''+(1-x)v'=0.0759m3/kgVm=105.4kgv焰：h=mhx=x(h''+(1-x)h')=105.4X1453.24kJ=1.53X103kJ7-6有一台采暖锅炉，每小时能生产压力p=1MPa(绝对)、x=0.95的蒸汽1500kg。当蒸汽的流速c<25m/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：p=1MPa、x=0.9

40、5的比容查表饱和参数v''=0.1943m3/kgv'=0.0011274m3/kgv=xv''+(1-x)v=0.18464m3/kgxm(h'、-h')二macpt4000*1.293*1.005*120m=306.6kg/h0.94*(2725.5-561.4)7-8气缸中盛有0.5kg、t=120C的干饱和蒸汽，在定容下冷却至80Co求此冷却过程中蒸汽放出的热量。解：t=120C的干饱和蒸汽参数：v''=0.89202m3/kgh''=2706.6kJ/kgp1=0.19854MPa容积：V=mv&

41、#39;'=0.44601m3t=80C的饱和蒸汽参数v'=0.0010292m3/kgv''=3.4104m3/kgh''=2643.8kJ/kgh'=334.92kJ/kgp2=0.047359MPaV0.446013比谷：vx=-0.89202m/kgm0.5vx-v干度：x=0.26、v-v焰：hx=xh''+(1-x)h'=935.2kJ/kg放出的热量：q=m(h'、120-hx-vx(p2-p1)=817kJ79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=0.5M

42、Pa的干饱和蒸汽，B中盛有2kgpB=1MPa,x=0.80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pa=0.7MPa。求(1)容器的总容积及终了时蒸汽的干度；(2)由蒸汽传给环境的热量。解：(1)容器的总容积pA=0.5MPa的干饱和蒸汽参数v''=0.37481m3/kgh''=2748.5kJ/kguA=2561.1kJ/kgA占容积：VA=mAv''=0.37481m3pB=1MPa的饱和蒸汽参数v''=0.1943m3/kgv'=0.0011274m3/kgh''=2777kJ/kg

43、h'=762.6kJ/kgvb=xv''+(1-x)v'=0.155m3/kghB=xh''+(1-x)h'=2374kJ/kguB=2219kJ/kgB占容积：VA=mBv=0.31m3总容积:V=Va+Vb=0.685m30.7MPa的饱和蒸汽参数(2)由蒸汽传给环境的热量终了 时的焰：hx= xh''+(1-x)h'=2502kJ/kgux= 2342.4kJ/kgq = mAUA +m>BUB - (mA +mB)Ux =-193.7kJ7 10将1kgp1=0.6MPa , t1=200 C的蒸汽在

44、定压条件下加热到t2=300C,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,求此膨胀过程所作的功量。解：查表 p1=0.6MPa, t1=200 Ch1=2850kJ/kgv1=0.352 m3/kg ( u1=2639kJ/kg)查表 p2=0.6MPa , t2=300 Ch2=3061kJ/kgv2=0.4344 m 3/kgs2=7.372 kJ/(kg.K) ( u2=2801 kJ/kg)查表 p3=0.1MPa, s=7.372h3=2680kJ/kgv3=1.706 m3/kg(u3=2509 kJ/kg)定压过程加入的热量和

45、内能变化量q=h2-h1=211kJ/kgu j、h - p v = 211 - 0.6 106 (0.4344 - 0.352)=162 kJ/kg绝热膨胀过程所作的功量w = Au =h2 h3(p2V2 p3v3) =292kJ/kg7-11汽轮机进汽参数为：p1=3MPa, t1=450 C,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，引起的婿产为0.25kJ/(kg.K),则汽轮机作的功将为多少？解：查表p1=3MPa, t1=450C的参数h1=3344kJ/kgs1=7.083

46、kJ/(kg.K)则绝热膨胀到 p2=5kPa, s2=7.083 kJ/(kg.K)时蒸汽的终参数v''=0.27274m3/kgv'=0.0011082m3/kgh''=2762.9kJ/kgh'=697.1kJ/kg蒸汽比容：v=V=0.228m3/kg蒸汽千度：x=mvx-v=0.84、v-vmy8642001.01 400= 2139kg/ht2=32.88Ch2=2160kJ/kgv2=23.52m3/kg汽轮机所作的功w=.h=1184kJ/kg(2)不可逆绝热膨胀后的婿为s3=7.083+0.25=7.333kJ/(kg.K)p3

47、=5kPa蒸汽的终参数：h3=2236kJ/kg汽轮机所作的功wt=；：h=1108kJ/kg7-12有一台工业锅炉，每小时能生产压力p1=1.4MPa,t1=300C的过热蒸汽10t。已知给水的温度25C;从锅筒引出的湿蒸汽的干度x=0.96;湿蒸汽在过热蒸7中再加热至300C;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=14230442Q42MJd/hp1=1.4MPa,t1=300C的过热蒸汽的参数：h1=3040kJ/kgv1=0.1823m3/kg取水为定值比热

48、，其的焰值：h0=25X4.1868=104kJ/kg单位蒸汽吸热量：q=h1-h0=2936kJ/kg总吸热量：Q2=mq=29.36MkJ/hQ2锅炉效率：刈=69.84%Q(2)湿蒸汽的参数V2=0.136m3/kgh2=2708kJ/kg定压过程吸收的热量q=m(h1-hx)=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=600C排烟温度为ty2=200C。此锅炉每小时可产生ts=100C的干饱和蒸汽200kg,锅炉进水温度为20C,锅炉效率为60%。(1)求每小时通过的烟气量；(2)试将锅炉中烟气的放热过程与蒸汽的

49、吸热过程定性的表示在同一t-s图上。解：ts=100C的干饱和蒸汽的焰：h=2676.3kJ/kg20c水的焰：h0=20*4.186=83.7kJ/kg水的吸热量：q1=200*(2676.3-83.7)=518520kJ/h烟气的放热量：q1q=864200kJ/h0.6烟气量：V=RT=287*673=1.93m3/kgp100000一3V=myV=4128m3/h7-14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=130Co试用培嫡图确定湿蒸汽的干度。解：节流前后始不变查h-s图得：x=0.978-1温度t=20C,压力p=0.1MPa,相对

50、湿度甲=70%的湿空气2.5m3。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10c的饱和空气，求析出的水量。解：(1)水蒸气分压力：根据t=20C,查水蒸气表得对应的饱和压力为ps=0.0023368MPapv=ps=0.70.0023368=0.00163576MPa含湿量：d=622pv=622.p：=B-pvB-ps10.34g/kg(a)露点：查水蒸气表，当pv=0.00163576MPa时，饱和温度即露点t=14.35Cv =81.03 m3/kg一一13水烝气统'度：P = = 0.01234 kg

51、/ m v干 空 气 质 量PaV (105 -1635.76) 2.5ma-2.92RaT287 293含湿量：d=622Pv=622一p-=B-PvB-Ps9.985g/kg(a)湿空气密度：RaT287298v=-(10.001606d)(10.0016069.985)p105求湿空气质量m=ma(1+0.001d)=2.95kg湿空气气体常数3=0.867m/kg2871-0.378Pv105=288.8J/(kg*K)一10.001dP=v3=1.16kg/m查在t=10C,查水蒸气表得对应的饱和压力为ps=1.228kPa一一、113干仝气第度：-a=一=一=1.15kg/mvav

52、湿空气容积：V=mav=mv=860010.001d3mPv=Ps含湿量：d2=622Pv=7.73g/kg(a)B-Pv析出水量：mw=ma(d2d)=7.62g8-2温度t=25C,压力p=0.1MPa,相对湿度邛=50%的湿空气10000kgo求该湿空气的露点、绝对湿度、含湿量、湿空气密度、干空气密度、湿空气容积。解：水蒸气分压力：根据t=25C,查水蒸气表得对应的饱和压力为Ps=3.169kPapv=ps=0.5X3.169=1.58kPa露点：查水蒸气表，当pv=1.58kPa时，饱和温度即露点t=13.8C''3t=25Jvs=43.36m/kg绝对湿度：Pv=*Ps=%/vs=0.0115kg/m38-3查表题84压力B为101325Pa的湿空气，在温度t1=5C,相对湿度平1=60%的状态下进入加热器，在t2=20c离开加热器。进入加热器的湿空气容积为V1=10000m3。求加热量及离开加热器时湿空气的相对湿度。解：查饱和空气状态参数t1=5C,ps,1=872Pat2=20C,ps,2=2.337kPa分别计算状态参数：t1=5C,中1=60%时Pv1=872X60%=523.2Pad1=622Pv1=3.2g/kg(a)B-pv1h