[工学]工程热力学课后作业答案第五版全

[工学]工程热力学课后作业答案第五版全内容摘要：

： v = 71 当水的温度 t=80℃，压力分 别为 、 、 、 及 1MPa 时，各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。 因此在 、 、 、 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， kJ/kg， 335 kJ/kg ， kJ/kg ， kJ/kg。 7 － 2 已知湿蒸汽的压力p=1MPa 干度 x=。 试分别用水蒸气表和 hs 图求出 hx，vx， ux， sx。 解：查表得： h``＝ 2777kJ/kg h`= kJ/kg v``＝ v`＝ m3/kg u``= h``－ pv``= kJ/kg u` ＝ h` － pv`= kJ/kg s``= kJ/() s`＝ kJ/() hx ＝ xh``+(1x)h`= 20 kJ/kg vx ＝ xv``+(1x)v`= m3/kg ux＝ xu``+(1x)u`=2400 kJ/kg sx ＝ xs``+(1x)s`= kJ/() 73 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=，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``＝ v`＝ m3/kg h``＝ h`= kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量： xmm v `)1(`` vxxvmV  解之得： x= 比 容： vx ＝xv``+(1x)v`= m3/kg 焓： hx ＝xh``+(1x)h`=1904kJ/kg 7－ 4 将 2kg 水盛于容积为 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``＝ h`= kJ/kg v``＝ ` ＝饱和压力。 刚性容器中水的比容： v ＝ m3/kgv`` 因此是湿蒸汽。 压力是饱和压力。 干度： ``` `vv vvx x  ＝ 焓： hx ＝xh``+(1x)h`=蒸汽的质量和体积： 21 mv=x m= 2= V= mv v``＝ 75 已知 8 m3 的湿蒸汽，在 p＝ MPa 时，其湿度（ 1－ x）＝ ，求此湿蒸汽的质量与焓。 解： p＝ MPa 的饱和参数 h``＝ 2773kJ/kg h`= kJ/kg v``＝ ` ＝湿蒸汽的质量：  `)1(`` vxxvv m3/kg vVm ＝ 焓： h=mhx ＝x(h``+(1x)h`)= = 103 kJ 76 有一台采暖锅炉，每小时能生产压力 p＝ 1 MPa（绝对）、 x＝ 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＝ 的比容 查 表 饱 和 参 数 v`` ＝` ＝ `)1(`` vxxvv m3/kg 蒸汽体积流量： 3600mvv＝ 输汽管的半径最小为 cvr  ＝ 内径： 77 某空调系统采用 p＝ MPa、 x＝ 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＝ MPa 的凝结水。 求每小时需要多少千克蒸汽（视空气的比热为 22 定值）。 解：空气吸收的热量： 4 0 0 0101 5  tcRTpVtmcq pp＝ 619000kJ/h p＝ MPa 的饱和参数： h``＝ h`= kJ/kg p＝ MPa、 x＝ 蒸汽的焓 hx ＝xh``+(1x)h`=需要蒸汽  `hh qms kg /h 法 二： 湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽 tcmhhxm pa  `)``( ) 6 7 2 5(* 1 2 0*0 0 *2 9 *4 0 0 0 m＝ kg /h 78 气缸中盛有 、 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``＝ `` ＝容积： V=mv``= m3 t＝ 80℃的饱和蒸汽参数 v`＝ 0. 0010292m3/kg v``＝ h``＝ h`= kJ/kg p2= 比容： mVvx＝ m3/kg 干度： ``` `vv vvx x  ＝ 焓： hx ＝xh``+(1x)h`=放 出 的 热 量 ：q=m(h``120hxvx(p2p1))=817 kJ 7－ 9 有一刚性容器，用一薄 23 板将它分隔为 A、 B 两部分。 在 A 中盛有 1kg、压力 pA＝ MPa 的干饱和蒸汽， B 中盛有 2kg pB＝ 1 MPa， x＝ 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＝ 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＝ MPa 的干饱和蒸汽参数 v``＝ `` ＝＝A 占 容 积 ：VA=mAv``= m3 pB＝ 1 MPa 的饱和蒸汽参数 v``＝ ` ＝h``＝ 2777kJ/kg h` ＝vB=xv``+(1x)v`= m3/kg hB＝ xh``+(1x)h`=2374kJ/kg uB＝ 2219kJ/kg B 占容积： VA=mBv= m3 总容积 :V=VA+VB= m3 的饱和蒸汽参数 v``＝ ` ＝h``＝ ` ＝蒸汽比容： mVv m3/kg 蒸汽干度： ``` `vv vvx x  ＝ （ 2）由蒸汽传给环境的热量 终了时的焓： hx ＝xh``+(1x)h`=2502kJ/kg ux＝ xBABBAA ummumumq )(  ＝ kJ 7－ 10 将 1kgp1=，t1=200℃的蒸汽在定压条件 24 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=，求此膨胀过程所作的功量。 解：查表 p1= ，t1=200℃ h1=2850kJ/kg v1= m3/kg （ u1=2639 kJ/kg） 查表 p2=， t2=300℃ h2=3061kJ/kg v2= m3/kg s2= kJ/() （ u2=2801 kJ/kg） 查表 p3=， s= h3=2680kJ/kg v3= m3/kg （ u3=2509 kJ/kg） 定压过程加入的热量和内能变化量 q=h2h1=211kJ/kg ) 3 4 ( 6  vphu=162 kJ/kg 绝热膨胀过程所作的功量 )3322(32 vpvphhuw  ＝292 kJ/kg 711 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 ()，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= kJ/() 则绝热膨胀到 p2=5kPa ，s2= kJ/() 时蒸汽的终参数 25 t2=℃ h2=2160kJ/kg v2= m3/kg 汽轮机所作的功  hwt 1184 kJ/kg （ 2）不可逆绝热膨胀后的熵为 s3= + ＝() p3=5kPa 蒸汽的终参数：h3=2236kJ/kg 汽 轮 机 所 作 的 功 hwt 1108 kJ/kg 712 有一台工业锅炉，每小时能生产压 力 p1=，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＝；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 29 40 014 30Q p1=， t1=300℃的过热蒸汽的参数： h1=3040kJ/kg v1 ＝取水为定值比热 ，其的焓值：h0＝ 25 ＝ 104 kJ/kg 单 位 蒸 汽 吸 热 量 ：q=h1h0=2936 kJ/kg 总吸热量： mqQ2 MkJ/h 锅炉效率： 2％ （ 2）湿蒸汽的参数 v2＝ m3/kg h2＝ 2708kJ/kg 定压过程吸收的热量 q=m(h1hx)= 内能的变化 : 26 )( vphmu  = 713 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 ts图上。 解： ts=100℃的干饱和蒸汽的焓： h=20 ℃水的焓：h0=20*= kJ/kg 水 的 吸 热 量 ：q1=200*()=518520kJ/h 烟气的放热量： q=  864200 kJ/h 烟气量： 864200 tcqm y＝ 2139kg/h 100000673*287 pRTv=V= vmy 4128 m3/h 714 湿蒸汽进入干度计前的压力 p1=，经节流后的压力 p2=，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 hs 图得： x= 81 温度 t 20 ℃ ，压力p ，相对湿度  70％的湿空气。 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。 27 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sp MPa  0 0 2 3 3 6 pp  576 MPa 含 湿 量 ：ssvv pB ppB pd  6 2 26 2 2 ＝ )(/ akgg 露 点： 查 水 蒸 气 表， 当vp MPa 时，饱和温度即露点 t ℃ v kgm/3 水 蒸 气 密 度 ：  v 3/mkg 干空气 质 量 ：  293287 )( 5TR Vpm aaa 2 ㎏ 求 湿 空 气 质 量 )0 0 ( dmm a ㎏ 湿 空 气 气 体 常 数 ：5103 2 87vpR )/( KkgJ  查在 t 10℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为 sp kPa sv pp  含湿量：vvpBpd 6222 ＝ )(/ akgg 析出水量： )2( ddmm aw  ＝ 82 温度 t 25 ℃ ，压力p ，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sp 28  sv pp  = 露 点： 查 水 蒸 气 表， 当vp 时，饱和温度即露点 t ℃ t 25℃ , 39。 sv ＝ kgm/3 绝对湿度： 39。 39。 / ssv v  ＝ 3/mkg 含 湿 量 ：ssvv pB ppB pd  6 2 26 2 2 ＝ )(/ akgg 湿 空 气 密 度 ：)(10 298287)( 5  dp TRv a ＝ kgm/3  v  3/mkg 干 空 气。