工程热力学课后习题及答案第六版 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/11/14 13:54:26星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

s``=6.5847 kJ/(kg.K) s`=2.1382 kJ/(kg.K)

hx=xh``+(1-x)h`=2575.6 kJ/kg vx=xv``+(1-x)v`=0.1749 m3/kg ux=xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg sx=xs``+(1-x)s`=6.14 kJ/(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=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``=0.10422m3/kg

v`

=0.0011726 m3/kg h``=2796.4kJ/kg

h`=897.8 kJ/kg

湿饱和蒸汽的质量:m?mvx

Vm?xv``?(1?x)v` 解之得: x=0.53

比容:vx=xv``+(1-x)v`=0.0558 m3/kg 焓:hx=xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg

7-4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℃的饱和参数 h``=2791.4kJ/kg

h`=852.4 kJ/kg v``=0.12714m3/kg

v`=0.0011565m3/kg

饱和压力1.5551MPa。 刚性容器中水的比容:

v?0.22=0.1 m3/kg

压力是饱和压力1.5551MPa。

干度:x?vx?v`v``?v`=0.78

焓:hx=xh``+(1-x)h`=2364.8kJ/kg 蒸汽的质量和体积: mv=x×m=0.78×2=1.56kg V= mv×v``=0.19834m3

7-5已知8 m3的湿蒸汽,在p=0.9 MPa时,其湿度(1-x)=0.65,求此湿蒸汽的质量与焓。 解:p=0.9 MPa的饱和参数

h``=2773kJ/kg h`=742.6 kJ/kg v``=0.21484m3/kg v`=0.0011213m3/kg

湿蒸汽的质量:

v?xv``?(1?x)v`?0.0759 m3/kg m?Vv=105.4kg

焓:h=mhx=x(h``+(1-x)h`)=105.4×1453.24kJ =1.53×103 kJ

7-6有一台采暖锅炉,每小时能生产压力p=1 MPa(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=1 MPa、x=0.95的比容 查表饱和参数v``=0.1943m3/kg v`

0.0011274m3/kg

v?xv``?(1?x)v`?0.18464 m3/kg

蒸汽体积流量:

v??mv3600=0.077m3/s

输汽管的半径最小为

r?v?c?=0.0313m

内径:0.0626m 7-7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0℃)被加热到120℃。设蒸汽流过暖风机后全部变为p=0.3 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:

q?mcpV1?105?4000p?t?RTcp?t?287?273?1.01?120=619000kJ/h

p=0.3 MPa的饱和参数: h``=2725.5kJ/kg

h`=561.4 kJ/kg

p=0.3 MPa、x=0.94蒸汽的焓 hx=xh``+(1-x)h`=2595.7kJ/kg 需要蒸汽

ms?qh?h`?304.28 kg /h

法二:

湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽

xm(h``?h`)?macp?t

m?4000*1.293*1.005*1200.94*(2725.5?561.4)=306.6 kg /h

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:t=120℃的干饱和蒸汽参数:

v``=0.89202m3/kg h``

2706.6kJ/kg

p1=0.19854MPa

容积:V=mv``=0.44601 m3 t=80℃的饱和蒸汽参数 v`=0. 0010292m3/kg v``=3.4104m3/kg h``=2643.8kJ/kg

h`=334.92

kJ/kg

p2=0.047359MPa

比容:vx?Vm?0.446010.5=0.89202 m3/kg

干度:x?vx?v`v``?v`=0.26

焓:hx=xh``+(1-x)h`=935.2kJ/kg

放出的热量:q=m(h``120-hx-vx(p2-p1))=817 kJ 7-9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 pB=1 MPa,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p3=0.7 MPa。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=0.5 MPa的干饱和蒸汽参数 v``=0.37481m3/kg

h``=2748.5kJ/kg

uA=2561.1kJ/kg

A占容积:VA=mAv``=0.37481 m3 pB=1 MPa的饱和蒸汽参数 v``=0.1943m3/kg v`=0.0011274m3/kg h``=2777kJ/kg

h`=762.6kJ/kg

vB=xv``+(1-x)v`=0.155 m3/kg hB=xh``+(1-x)h`=2374kJ/kg uB=2219kJ/kg

B占容积:VA=mBv=0.31 m3 总容积:V=VA+VB=0.685 m3

0.7MPa的饱和蒸汽参数 v``=0.27274m3/kg

v`=0.0011082m3/kg

h``=2762.9kJ/kg h`=697.1kJ/kg

蒸汽比容:v?Vm?0.228 m3/kg 蒸汽干度:x?vx?v`v``?v`=0.84

(2)由蒸汽传给环境的热量

终了时的焓:hx=xh``+(1-x)h`=2502kJ/kg ux=2342.4kJ/kg

q?mAuA?mBuB?(mA?mB)ux=-193.7

kJ

7-10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,求此膨胀过程所作的功量。

解:查表p1=0.6MPa,t1=200℃ h1=2850kJ/kg

v1=0.352 m3/kg (u1=2639

kJ/kg)

查表p2=0.6MPa,t2=300℃ h2=3061kJ/kg

v2=0.4344 m3/kg

s2=7.372 kJ/(kg.K) (u2=2801 kJ/kg) 查表p3=0.1MPa,s=7.372

h3=2680kJ/kg

v3=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/kg

?u??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???u?h2?h3?(p2v2?p3v3)=292

kJ/kg

7-11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/kg

s1=7.083 kJ/(kg.K)

则绝热膨胀到p2=5kPa,s2=7.083 kJ/(kg.K) 时蒸汽的终参数

t2=32.88℃ h2=2160kJ/kg v2=23.52 m3/kg

汽轮机所作的功

wt??h?1184 kJ/kg

(2)不可逆绝热膨胀后的熵为 s3=7.083 +0.25=7.333kJ/(kg.K) p3=5kPa蒸汽的终参数:h3=2236kJ/kg

汽轮机所作的功 wt??h?1108 kJ/kg

7-12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x=0.96;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

量Q?14?2390?442.042MkJ/h 00p1=1.4MPa,t1=300℃的过热蒸汽的参数: h1=3040kJ/kg

v1=0.1823m3/kg

取水为定值比热,其的焓值:h0=25×4.1868=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/h

锅炉效率:??Q2Q?69.84% (2)湿蒸汽的参数 v2=0.136 m3/kg h2=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)=2.65MkJ

7-13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/kg 20℃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:

q=

q10.6?864200 kJ/h 烟气量:

m?qyc?t?8642001.01?400=2139kg/h v?RT?287*673100000=1.93m3p/kg V=myv?4128 m3/h

7-14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=0.97

8-1 温度t?20℃,压力p?0.1MPa,相对湿度

??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 MPa pv??ps?0.7?0.0023368?0.00163576

MPa 含湿量:d?622pvB?p?622?psvB??p=

s10.34g/kg(a)

露点:查水蒸气表,当pv?0.00163576 MPa时,

饱和温度即露点

t?14.35℃

v?81.03m3/kg

水蒸气密度:?干

含湿量:d?622?1?0.01234kg/m3 v气

:2.92

pv?ps?622B?pvB??ps=

9.985g/kg(a) 湿

paV(105?1635.76)?2.5ma???RaT287?293v?RaT287?298(1?0.001606d)?(1?0.001606?9.985)5㎏

求湿空气质量m?ma(1?0.001d)?2.95㎏

湿

R?287?288.8J/(kg?K)

1?0.378pv105查在t?10℃,查水蒸气表得对应的饱和压力为

ps?1.228 kPa pv?ps

含湿量:d2?622pvB?p=7.73g/kg(a)

v析出水量:mw?ma(d2?d)=7.62g

8-2 温度t?25℃,压力p?0.1MPa,相对湿度

??50%的湿空气10000kg 。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?25℃,查水蒸气表得对应的饱和压力为

ps?3.169kPa

pv??ps?0.5×3.169=1.58kPa

露点:查水蒸气表,当pv?1.58kPa

时,饱和温

度即露点

t? 13.8℃ t?25℃,v''s=43.36m3/kg

绝对湿度:?v???''s??/vs=0.0115kg/m3p10

=0.867m3/kg

??1?0.001dv?1.16kg/m3

干空气密度:?1a?v?1?1.15kg/m3 av湿空气容积:V?mmav?1?0.001dv?8600

m3

8-3查表题

8-4 压力B为101325Pa的湿空气,在温度t1=5℃,相对湿度?1=60%的状态下进入加热器,在t2=20℃离开加热器。

进入加热器的湿空气容积为V1=10000 m3。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=5℃,ps,1=872Pa t2=20℃,ps,2=2.337kPa

分别计算状态参数:

t1=5℃, ?1=60%时 pv1=872×60%=523.2 Pa d1?622pv1B?p?3.2g/kg(a)

v1h1?1.01t1?0.001d1(2501?1.85t1)?13.

08kJ/kg(a)

在加热器中是等湿过程:d2?d1?3.2g/kg(a)

h2?1.01t2?0.001d2(2501?1.85t2)?2

8.32 kJ/kg(a)

查图得湿空气相对湿度:

?2=23%

干空气的质量:

焓:hc?ma1h1?ma2h2=74.34 kJ/kg(a)

ma1?ma2ma?paV(101325?523.2)?10000??RaT287?278dc?ma1d1?ma2d2=17.9 g/kg(a)

ma1?ma212634kg 加热量:

查图得:tc?28.5℃

?c =73%

8-6已知湿空气的hq?ma(h2?h1)?12634?(28.32?13.08)?1.9×105kJ

8-5 有两股湿空气进行绝热混合,已知第一股气

?60kJ/kg(a) ,t=25℃,试用B

=0.1013MPa的焓湿图,确定该湿空气的露点、湿球温度、相对湿度、水蒸气分压力。 解:露点19℃ 湿球温度20.8℃ 相对湿度69%

?1=15m3/min,t20℃,?1=30%;第流的V1=?2=20m3/min,t35℃,?2=二股气流的V2=

80%。如两股气流的压力均为1013×102Pa,试分别用图解法及计算法求混合后的焓、含湿量、温度、相对湿度。 解:图解法略。 计算法:

查饱和空气状态参数

h1= 31.14kJ/kg(a) t1=20℃,ps,1=2.337kPa,

ps?3.167kPa

水蒸气分压力

8-7 在容积V=60℃的房间内,空气的温度和相对湿度分别为21℃及70%。问空气的总质量及焓kg值各为多少?设当地大气压为B=0.1013MPa。 解:空气21℃对应的饱和压力:

pv??ps=2185Pa

ps?2.485kPa

t2=35℃,

ps,2=5.622kPa,h2=109.4

水蒸气的分压力:

kJ/kg(a)

pv??ps=1.7295 kPa

?1ps1d1?622?4.37g/kg(a)

B??1ps1d2?622温度21℃和相对湿度分别为70%的空气焓:48.77kJ/kg(a) 干

:70

?2ps2?28.9g/kg(a)

B??2ps217.

ma?.8kg

paV(101300?1729.5)?60??RaT287?294pV(101300?2337)?15ma1?a1??RaT287?29365 kg

空气的含湿量:

d?622pv?10.8g/kg(a)

B?pvma2?.75 kg

pa2V(101300?5322)?20??RaT287?30821

空气的总质量:m?空气的焓值:

ma(1?0.001d)=71.5 kg

mah?70.8×48.77=3452.9 kJ