工程熱力學(xué),課后習(xí)題答案

1、工程熱力學(xué)(第五版)習(xí)題答案工程熱力學(xué)（第五版）廉樂明 譚羽非等編中國建筑工業(yè)出版社第二章 氣體的熱力性質(zhì)2-2.已知的M28，求（1）的氣體常數(shù)；（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度；（3），時(shí)的摩爾容積。解：（1）的氣體常數(shù)296.9（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度0.81.25（3），時(shí)的摩爾容積64.272-3把CO2壓送到容積3m3的儲(chǔ)氣罐里，起始表壓力kPa，終了表壓力Mpa，溫度由t145增加到t270。試求被壓入的CO2的質(zhì)量。當(dāng)?shù)卮髿鈮築101.325 kPa。解：熱力系：儲(chǔ)氣罐。應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程。壓送前儲(chǔ)氣罐中CO2的質(zhì)量壓送后儲(chǔ)氣罐中CO2的質(zhì)量根據(jù)題意容積體積不變；R188.9

2、（1）（2）（3）（4）壓入的CO2的質(zhì)量（5）將（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得m=12.02kg2-5當(dāng)外界為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，一鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)可送300 m3的空氣，如外界的溫度增高到27，大氣壓降低到99.3kPa，而鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)的送風(fēng)量仍為300 m3，問鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的質(zhì)量改變多少？解：同上題41.97kg2-6 空氣壓縮機(jī)每分鐘自外界吸入溫度為15、壓力為0.1MPa的空氣3 m3，充入容積8.5 m3的儲(chǔ)氣罐內(nèi)。設(shè)開始時(shí)罐內(nèi)的溫度和壓力與外界相同，問在多長時(shí)間內(nèi)空氣壓縮機(jī)才能將氣罐的表壓力提高到0.7MPa？設(shè)充氣過程中氣罐內(nèi)溫度不變。解：熱力系：儲(chǔ)氣罐。使用理想氣體狀態(tài)方程

3、。第一種解法：首先求終態(tài)時(shí)需要充入的空氣質(zhì)量kg壓縮機(jī)每分鐘充入空氣量kg所需時(shí)間19.83min第二種解法將空氣充入儲(chǔ)氣罐中，實(shí)際上就是等溫情況下把初壓為0.1MPa一定量的空氣壓縮為0.7MPa的空氣；或者說0.7MPa、8.5 m3的空氣在0.1MPa下占體積為多少的問題。根據(jù)等溫狀態(tài)方程0.7MPa、8.5 m3的空氣在0.1MPa下占體積為 m3壓縮機(jī)每分鐘可以壓縮0.1MPa的空氣3 m3，則要壓縮59.5 m3的空氣需要的時(shí)間19.83min28 在一直徑為400mm的活塞上置有質(zhì)量為3000kg的物體，氣缸中空氣的溫度為18，質(zhì)量為2.12kg。加熱后其容積增大為原來的兩倍。大

4、氣壓力B101kPa，問：（1）氣缸中空氣的終溫是多少？（2）終態(tài)的比容是多少？（3）初態(tài)和終態(tài)的密度各是多少？解：熱力系：氣缸和活塞構(gòu)成的區(qū)間。使用理想氣體狀態(tài)方程。（1）空氣終態(tài)溫度582K（2）空氣的初容積p=3000×9.8/(r2)+101000=335.7kPa0.527 m3空氣的終態(tài)比容0.5 m3/kg或者0.5 m3/kg（3）初態(tài)密度4 kg /m32 kg /m32-9 解：（1）氮?dú)赓|(zhì)量7.69kg（2）熔化溫度361K214 如果忽略空氣中的稀有氣體，則可以認(rèn)為其質(zhì)量成分為，。試求空氣的折合分子量、氣體常數(shù)、容積成分及在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度。解：折合分子

5、量28.86氣體常數(shù)288容積成分20.9120.979.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度1.288 kg /m30.776 m3/kg2-15 已知天然氣的容積成分，。試求：天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度；各組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的分壓力。解：（1）密度16.48（2）各組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分壓力因?yàn)椋?8.285kPa同理其他成分分壓力分別為：（略）第三章 熱力學(xué)第一定律31 安靜狀態(tài)下的人對(duì)環(huán)境的散熱量大約為400KJ/h，假設(shè)能容納2000人的大禮堂的通風(fēng)系統(tǒng)壞了：（1）在通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后的最初20min內(nèi)禮堂中的空氣內(nèi)能增加多少？（2）把禮堂空氣和所有的人考慮為一個(gè)系統(tǒng)，假設(shè)對(duì)外界沒有傳熱，系統(tǒng)內(nèi)

6、能變化多少？如何解釋空氣溫度的升高。解：（1）熱力系：禮堂中的空氣。閉口系統(tǒng)根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程因?yàn)闆]有作功故W=0；熱量來源于人體散熱；內(nèi)能的增加等于人體散熱。2.67×105kJ（1）熱力系：禮堂中的空氣和人。閉口系統(tǒng)根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程因?yàn)闆]有作功故W=0；對(duì)整個(gè)禮堂的空氣和人來說沒有外來熱量，所以內(nèi)能的增加為0。空氣溫度的升高是人體的散熱量由空氣吸收，導(dǎo)致的空氣內(nèi)能增加。35，有一閉口系統(tǒng)，從狀態(tài)1經(jīng)a變化到狀態(tài)2，如圖，又從狀態(tài)2經(jīng)b回到狀態(tài)1；再從狀態(tài)1經(jīng)過c變化到狀態(tài)2。在這個(gè)過程中，熱量和功的某些值已知，如表，試確定未知量。過程熱量Q（kJ）膨脹功W（kJ）1-a-2

7、10x12-b-1-7-41-c-2x22解：閉口系統(tǒng)。使用閉口系統(tǒng)能量方程(1)對(duì)1-a-2和2-b-1組成一個(gè)閉口循環(huán)，有即10（7）x1+（4）x1=7 kJ(2)對(duì)1-c-2和2-b-1也組成一個(gè)閉口循環(huán)x2（7）2+（4）x2=5 kJ(3)對(duì)過程2-b-1，根據(jù)3 kJ3-6 一閉口系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)由四個(gè)過程組成的循環(huán)，試填充表中所缺數(shù)據(jù)。過程Q（kJ）W（kJ）E（kJ）12110001100230100-10034-9500-95045050-50解：同上題3-7解：熱力系：1.5kg質(zhì)量氣體閉口系統(tǒng)，狀態(tài)方程：90kJ由狀態(tài)方程得1000a*0.2+b200=a*1.2+b解上

8、兩式得：/a=-800b=1160則功量為900kJ過程中傳熱量990 kJ38 容積由隔板分成兩部分，左邊盛有壓力為600kPa，溫度為27的空氣，右邊為真空，容積為左邊5倍。將隔板抽出后，空氣迅速膨脹充滿整個(gè)容器。試求容器內(nèi)最終壓力和溫度。設(shè)膨脹是在絕熱下進(jìn)行的。解：熱力系：左邊的空氣系統(tǒng)：整個(gè)容器為閉口系統(tǒng)過程特征：絕熱，自由膨脹根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程絕熱自由膨脹W0因此U=0對(duì)空氣可以看作理想氣體，其內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，得根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程100kPa3-9一個(gè)儲(chǔ)氣罐從壓縮空氣總管充氣，總管內(nèi)壓縮空氣參數(shù)恒定，為500 kPa，25。充氣開始時(shí)，罐內(nèi)空氣參數(shù)為100 kPa，25。求

9、充氣終了時(shí)罐內(nèi)空氣的溫度。設(shè)充氣過程是在絕熱條件下進(jìn)行的。解：開口系統(tǒng)特征：絕熱充氣過程工質(zhì)：空氣（理想氣體）根據(jù)開口系統(tǒng)能量方程，忽略動(dòng)能和未能，同時(shí)沒有軸功，沒有熱量傳遞。沒有流出工質(zhì)m2=0dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1終態(tài)工質(zhì)為流入的工質(zhì)和原有工質(zhì)和m0= mcv2-mcv1mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0(1)h0=cpT0ucv2=cvT2ucv1=cvT1mcv1=mcv2 =代入上式(1)整理得=398.3K310供暖用風(fēng)機(jī)連同加熱器，把溫度為的冷空氣加熱到溫度為，然后送入建筑物的風(fēng)道內(nèi)，送風(fēng)量為0.56kg/s，風(fēng)機(jī)軸上的輸入功率為1kW，設(shè)整個(gè)裝

10、置與外界絕熱。試計(jì)算：（1）風(fēng)機(jī)出口處空氣溫度；（2）空氣在加熱器中的吸熱量；（3）若加熱器中有阻力，空氣通過它時(shí)產(chǎn)生不可逆的摩擦擾動(dòng)并帶來壓力降，以上計(jì)算結(jié)果是否正確？解：開口穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)（1）風(fēng)機(jī)入口為0則出口為1.78空氣在加熱器中的吸熱量138.84kW(3)若加熱有阻力，結(jié)果1仍正確；但在加熱器中的吸熱量減少。加熱器中，p2減小故吸熱減小。311一只0.06m3的罐，與溫度為27、壓力為7MPa的壓縮空氣干管相連接，當(dāng)閥門打開，空氣流進(jìn)罐內(nèi)，壓力達(dá)到5MPa時(shí)，把閥門關(guān)閉。這一過程進(jìn)行很迅速，可認(rèn)為絕熱。儲(chǔ)罐的閥門關(guān)閉后放置較長時(shí)間，最后罐內(nèi)溫度回復(fù)到室溫。問儲(chǔ)罐內(nèi)最后壓力是多少？解

11、：熱力系：充入罐內(nèi)的氣體由于對(duì)真空罐充氣時(shí)，是焓變內(nèi)能的過程罐內(nèi)溫度回復(fù)到室溫過程是定容過程3.57MPa312壓力為1MPa和溫度為200的空氣在一主管道中穩(wěn)定流動(dòng)?，F(xiàn)以一絕熱容器用帶閥門的管道與它相連，慢慢開啟閥門使空氣從主管道流入容器。設(shè)（1）容器開始時(shí)是真空的；（2）容器裝有一個(gè)用彈簧控制的活塞，活塞的位移與施加在活塞上的壓力成正比，而活塞上面的空間是真空，假定彈簧的最初長度是自由長度；（3）容器裝在一個(gè)活塞，其上有重物，需要1MPa的壓力舉起它。求每種情況下容器內(nèi)空氣的最終溫度？解:（1）同上題662K=389（2）h=cpT0L=kpT=552K=279同（2）只是W不同T=473

12、K200313解：對(duì)理想氣體314解：（1）理想氣體狀態(tài)方程586K（2）吸熱：2500kJ3-15解：煙氣放熱等于空氣吸熱1m3空氣吸取1.09 m3的煙氣的熱267kJ205t2=10+205=2153-17解：代入得：582K309318解：等容過程1.437.5kJ3-19解：定壓過程T1=216.2KT2=432.4K內(nèi)能變化：156.3kJ焓變化：218.8 kJ功量交換： 62.05kJ熱量交換： =218.35 kJ第四章 理想氣體的熱力過程及氣體壓縮4-1 1kg空氣在可逆多變過程中吸熱40kJ，其容積增大為，壓力降低為，設(shè)比熱為定值，求過程中內(nèi)能的變化、膨脹功、軸功以及焓和

13、熵的變化。解：熱力系是1kg空氣過程特征：多變過程0.9因?yàn)閮?nèi)能變化為717.51004.53587.58×103J膨脹功：32 ×103J軸功：28.8 ×103J焓變：1.4×811.2 ×103J熵變：0.82×10342 有1kg空氣、初始狀態(tài)為，進(jìn)行下列過程：（1）可逆絕熱膨脹到；（2）不可逆絕熱膨脹到，；（3）可逆等溫膨脹到；（4）可逆多變膨脹到，多變指數(shù)；試求上述各過程中的膨脹功及熵的變化，并將各過程的相對(duì)位置畫在同一張圖和圖上解：熱力系1kg空氣膨脹功：111.9×103J熵變?yōu)?（2）88.3×1

14、03J116.8（3）195.4×1030.462×103（4）67.1×103J189.2K346.44-3具有1kmol空氣的閉口系統(tǒng)，其初始容積為1m3，終態(tài)容積為10 m3，當(dāng)初態(tài)和終態(tài)溫度均100時(shí)，試計(jì)算該閉口系統(tǒng)對(duì)外所作的功及熵的變化。該過程為：（1）可逆定溫膨脹；（2）向真空自由膨脹。解：（1）定溫膨脹功7140kJ19.14kJ/K(2)自由膨脹作功為019.14kJ/K44質(zhì)量為5kg的氧氣，在30溫度下定溫壓縮，容積由3m3變成0.6m3，問該過程中工質(zhì)吸收或放出多少熱量？輸入或輸出多少功量？內(nèi)能、焓、熵變化各為多少？解：627.2kJ放熱6

15、27.2kJ因?yàn)槎?，?nèi)能變化為0，所以內(nèi)能、焓變化均為0熵變：2.1 kJ/K45為了試驗(yàn)容器的強(qiáng)度，必須使容器壁受到比大氣壓力高0.1MPa的壓力。為此把壓力等于大氣壓力。溫度為13的空氣充入受試驗(yàn)的容器內(nèi)，然后關(guān)閉進(jìn)氣閥并把空氣加熱。已知大氣壓力B101.3kPa，試問應(yīng)將空氣的溫度加熱到多少度？空氣的內(nèi)能、焓和熵的變化為多少？解：（1）定容過程568.3K內(nèi)能變化：202.6kJ/kg283.6 kJ/kg0.49 kJ/(kg.K)4-66kg空氣由初態(tài)p10.3MPa，t1=30，經(jīng)過下列不同的過程膨脹到同一終壓p20.1MPa：（1）定溫過程；（2）定熵過程；（3）指數(shù)為n1.2

16、的多變過程。試比較不同過程中空氣對(duì)外所作的功，所進(jìn)行的熱量交換和終態(tài)溫度。解：（1）定溫過程573.2 kJT2=T1=30（2）定熵過程351.4 kJQ0221.4K（3）多變過程252.3K436.5 kJ218.3 kJ47已知空氣的初態(tài)為p10.6MPa，v1=0.236m3/kg。經(jīng)過一個(gè)多變過程后終態(tài)變化為p20.12MPa，v2=0.815m3/kg。試求該過程的多變指數(shù)，以及每千克氣體所作的功、所吸收的熱量以及內(nèi)能、焓和熵的變化。解：（1）求多變指數(shù)1.301千克氣體所作的功146kJ/kg吸收的熱量=36.5 kJ/kg內(nèi)能：146-36.5109.5 kJ/kg焓： 15

17、3.3 kJ/kg熵：90J/(kg.k)4-81kg理想氣體由初態(tài)按可逆多變過程從400降到100，壓力降為，已知該過程的膨脹功為200kJ，吸熱量為40 kJ，設(shè)比熱為定值，求該氣體的和解：kJ533J/(kg.k)=200 kJ解得：n1.49R=327 J/(kg.k)代入解得：533+327=860 J/(kg.k)4-9將空氣從初態(tài)1，t1=20,定熵壓縮到它開始時(shí)容積的1/3，然后定溫膨脹，經(jīng)過兩個(gè)過程，空氣的容積和開始時(shí)的容積相等。求1kg空氣所作的功。解：-116 kJ/kg454.7K143.4 kJ/kgw=w1+w2=27.4 kJ/kg4-10 1kg氮?dú)鈴某鯌B(tài)1定壓

18、膨脹到終態(tài)2，然后定熵膨脹到終態(tài)3。設(shè)已知以下各參數(shù)：t1=500，v2=0.25m3/kg ，p30.1MPa，v3=1.73m3/kg。求（1）1、2、3三點(diǎn)的溫度、比容和壓力的值。（2）在定壓膨脹和定熵膨脹過程中內(nèi)能的變化和所作的功。解：(1)1.5 MPa1263Kp1=p2=1.5 MPav1=0.15 m3/kg=583 K(2) 定壓膨脹364 kJ/kg145.4 kJ/kg定熵膨脹505 kJ/kg-505 kJ/kg或者：其q=0,= -505 kJ/kg4-11 1標(biāo)準(zhǔn)m3的空氣從初態(tài)1 p10.6MPa，t1=300定熵膨脹到狀態(tài)2，且v2=3v1?？諝庥蔂顟B(tài)2繼續(xù)被定

19、溫壓縮，直到比容的值和開始時(shí)相等，v3=v1，求1、2、3點(diǎn)的參數(shù)（P,T,V）和氣體所作的總功。解：0.274 m3/kg 0.129 MPa369KV2=3V1=0.822 m3T3=T2=369KV3=V1=0.274 m30.387 MPa412 壓氣機(jī)抽吸大氣中的空氣，并將其定溫壓縮至p25MPa。如壓縮150標(biāo)準(zhǔn)m3空氣，試求用水冷卻壓氣機(jī)氣缸所必須帶走的熱量。設(shè)大氣處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。解：-59260kJ4-13 活塞式壓氣機(jī)吸入溫度t1=20和壓力p10.1MPa的空氣，壓縮到p20.8MPa，壓氣機(jī)每小時(shí)吸氣量為600標(biāo)準(zhǔn)m3。如壓縮按定溫過程進(jìn)行，問壓氣機(jī)所需的理論功率為多少千瓦

20、？若壓縮按定熵過程進(jìn)行，則所需的理論功率又為多少千瓦？解：定溫：0.215kg/s37.8KW定熵51.3 KW414 某工廠生產(chǎn)上需要每小時(shí)供應(yīng)壓力為0.6MPa的壓縮空氣600kg；設(shè)空氣所初始溫度為20，壓力為0.1MPa。求壓氣機(jī)需要的最小理論功率和最大理論功率。若按n1.22的多變過程壓縮，需要的理論功率為多少？解：最小功率是定溫過程m=600/3600=1/6 kg/s25.1 KW最大功率是定熵過程32.8 KW多變過程的功率29.6 KW415 實(shí)驗(yàn)室需要壓力為6MPa的壓縮空氣，應(yīng)采用一級(jí)壓縮還是二級(jí)壓縮？若采用二級(jí)壓縮，最佳中間壓力應(yīng)等于多少？設(shè)大氣壓力為0.1，大氣溫度為

21、20，壓縮過程多變指數(shù)n=1.25，采用中間冷卻器能將壓縮氣體冷卻到初溫。試計(jì)算壓縮終了空氣的溫度。解：壓縮比為60，故應(yīng)采用二級(jí)壓縮。 中間壓力： 0.775MPa =441K 4-16 有一離心式壓氣機(jī)，每分鐘吸入p10.1MPa，t1=16的空氣400 m3，排出時(shí)p20.5MPa，t2=75。設(shè)過程可逆，試求： (1)此壓氣機(jī)所需功率為多少千瓦？ (2)該壓氣機(jī)每分鐘放出的熱量為多少千焦？ 解：（1） =8.04kg/s =1.13 1183KW （2） =-712.3kJ/s 417 三臺(tái)空氣壓縮機(jī)的余隙容積均為6，進(jìn)氣狀態(tài)均為0.1MPa、27，出口壓力均為0.5MPa，但壓縮過程

22、的指數(shù)不同，分別為：n1=1.4，n2=1.25，n3=1。試求各壓氣機(jī)的容積效率（假設(shè)膨脹過程的指數(shù)和壓縮過程的指數(shù)相同）。 解： n=1.4:0.87n=1.25：=0.84n=1：=0.76第五章 熱力學(xué)第二定律5-1 5-2 該循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)不能實(shí)現(xiàn)5-3 5-4 5-5 5-6 由得5-7 5-8 5-9 可逆絕熱壓縮終態(tài)溫度K可逆過程，不可逆過程且，則K=0.00286 kJ/kg.K5-10 理論制冷系數(shù)：制冷機(jī)理論功率：散熱量：冷卻水量：5-11 熱源在完成不可逆循環(huán)后熵增0.026kJ/kg.K則第二個(gè)過程熱源吸熱：工質(zhì)向熱源放熱：5-12 可逆定溫壓縮過程熵變：可逆過程耗功：實(shí)

23、際耗功：因不可逆性引起的耗散損失：總熵變：5-13 ，5-14 ，5-15 ，5-16 5-17 5-18 5-19 環(huán)境熵變：空氣熵變：孤立系統(tǒng)熵變：5-20 排開環(huán)境所作的功為作功能力損失（51.2kJ/kg）5-21 5-22 5-23 5-24 符合！第六章 習(xí)題解答6-1 6-2 6-3 積分：，6-4 6-5 （濕蒸氣區(qū)T恒定）6-6 6-7 6-8 6-9 與v無關(guān)，僅與T有關(guān)6-10 6-11 6-12 Pa第七章 水蒸氣7-1當(dāng)水的溫度t=80，壓力分別為0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa時(shí)，各處于什么狀態(tài)并求出該狀態(tài)下的焓值。解：查表知道 t=80時(shí)飽和壓力為0.

24、047359MPa。因此在0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa時(shí)狀態(tài)分別為過熱、未飽和、未飽和，未飽和、未飽和。焓值分別為2649.3kJ/kg，334.9 kJ/kg，335 kJ/kg，335.3 kJ/kg，335.7 kJ/kg。72已知濕蒸汽的壓力p=1MPa干度x=0.9。試分別用水蒸氣表和h-s圖求出hx，vx，ux，sx。解：查表得：h2777kJ/kgh=762.6 kJ/kgv0.1943m3/kgv0.0011274 m3/kgu= hpv=2582.7 kJ/kguhpv=761.47 kJ/kgs=6.5847 kJ/(kg.K)s2.1382 kJ/(kg.

25、K)hxxh+(1-x)h=2575.6 kJ/kgvxxv+(1-x)v=0.1749 m3/kguxxu+(1-x)u=2400 kJ/kgsxxs+(1-x)s=6.14 kJ/(kg.K)7-3在V60L的容器中裝有濕飽和蒸汽，經(jīng)測(cè)定其溫度t210，干飽和蒸汽的含量mv=0.57kg，試求此濕蒸汽的干度、比容及焓值。解：t210的飽和汽和飽和水的比容分別為：v0.10422m3/kgv0.0011726 m3/kgh2796.4kJ/kgh=897.8 kJ/kg濕飽和蒸汽的質(zhì)量：解之得：x=0.53比容：vxxv+(1-x)v=0.0558 m3/kg焓：hxxh+(1-x)h=19

26、04kJ/kg74將2kg水盛于容積為0.2m3的抽空了的密閉剛性容器中，然后加熱至200試求容器中（1）壓力；（2）焓；（3）蒸汽的質(zhì)量和體積。解：（1）查200的飽和參數(shù)h2791.4kJ/kgh=852.4 kJ/kgv0.12714m3/kgv0.0011565m3/kg飽和壓力1.5551MPa。剛性容器中水的比容：0.1 m3/kg<v因此是濕蒸汽。壓力是飽和壓力1.5551MPa。干度：0.78焓：hxxh+(1-x)h=2364.8kJ/kg蒸汽的質(zhì)量和體積：mv=x×m=0.78×2=1.56kg V= mv×v0.19834m37-5已知

27、8 m3的濕蒸汽，在p0.9 MPa時(shí)，其濕度（1x）0.65，求此濕蒸汽的質(zhì)量與焓。解：p0.9 MPa的飽和參數(shù)h2773kJ/kgh=742.6 kJ/kgv0.21484m3/kgv0.0011213m3/kg濕蒸汽的質(zhì)量：0.0759 m3/kg105.4kg焓：h=mhxx(h+(1-x)h)=105.4×1453.24kJ =1.53×103 kJ7-6有一臺(tái)采暖鍋爐，每小時(shí)能生產(chǎn)壓力p1 MPa（絕對(duì)）、x0.95的蒸汽1500kg。當(dāng)蒸汽的流速c25m/s時(shí)，管道中的壓力損失可以不計(jì)，求輸汽管的內(nèi)徑最小應(yīng)多大？解：p1 MPa、x0.95的比容查表飽和參數(shù)

28、v0.1943m3/kgv0.0011274m3/kg0.18464 m3/kg蒸汽體積流量： 0.077m3/s輸汽管的半徑最小為 0.0313m內(nèi)徑：0.0626m7-7某空調(diào)系統(tǒng)采用p0.3 MPa、x0.94的濕蒸汽來加熱空氣。暖風(fēng)機(jī)空氣的流量為每小時(shí)4000標(biāo)準(zhǔn)m3，空氣通過暖風(fēng)機(jī)（從0）被加熱到120。設(shè)蒸汽流過暖風(fēng)機(jī)后全部變?yōu)閜0.3 MPa的凝結(jié)水。求每小時(shí)需要多少千克蒸汽（視空氣的比熱為定值）。解：空氣吸收的熱量：619000kJ/hp0.3 MPa的飽和參數(shù)：h2725.5kJ/kgh=561.4 kJ/kgp0.3 MPa、x0.94蒸汽的焓hxxh+(1-x)h=259

29、5.7kJ/kg需要蒸汽304.28 kg /h法二：濕蒸汽中起加熱作用的僅為干飽和蒸汽306.6 kg /h7-8氣缸中盛有0.5kg、t120的干飽和蒸汽，在定容下冷卻至80。求此冷卻過程中蒸汽放出的熱量。解：t120的干飽和蒸汽參數(shù)：v0.89202m3/kgh2706.6kJ/kgp1=0.19854MPa容積：V=mv=0.44601 m3t80的飽和蒸汽參數(shù)v0. 0010292m3/kgv3.4104m3/kgh2643.8kJ/kgh=334.92 kJ/kgp2=0.047359MPa比容：0.89202 m3/kg干度：0.26焓：hxxh+(1-x)h=935.2kJ/k

30、g放出的熱量：q=m(h120-hx-vx(p2-p1)=817 kJ79有一剛性容器，用一薄板將它分隔為A、B兩部分。在A中盛有1kg、壓力pA0.5 MPa的干飽和蒸汽，B中盛有2kg pB1 MPa，x0.80的濕蒸汽。當(dāng)隔板抽去后，經(jīng)過一段時(shí)間容器中的壓力穩(wěn)定在p30.7 MPa。求（1）容器的總?cè)莘e及終了時(shí)蒸汽的干度；（2）由蒸汽傳給環(huán)境的熱量。解：（1）容器的總?cè)莘epA0.5 MPa的干飽和蒸汽參數(shù)v0.37481m3/kgh2748.5kJ/kguA2561.1kJ/kgA占容積：VA=mAv=0.37481 m3pB1 MPa的飽和蒸汽參數(shù)v0.1943m3/kg v0.001

31、1274m3/kgh2777kJ/kgh762.6kJ/kgvB=xv+(1-x)v=0.155 m3/kghBxh+(1-x)h=2374kJ/kguB2219kJ/kgB占容積：VA=mBv=0.31 m3總?cè)莘e:V=VA+VB=0.685 m30.7MPa的飽和蒸汽參數(shù)v0.27274m3/kg v0.0011082m3/kgh2762.9kJ/kgh697.1kJ/kg蒸汽比容：0.228 m3/kg蒸汽干度：0.84（2）由蒸汽傳給環(huán)境的熱量終了時(shí)的焓：hxxh+(1-x)h=2502kJ/kgux2342.4kJ/kg-193.7 kJ710將1kgp1=0.6MPa，t1=200

32、的蒸汽在定壓條件下加熱到t2=300，求此定壓加熱過程加入的熱量和內(nèi)能的變化量。若將此蒸汽再送入某容器中絕熱膨脹至p3=0.1MPa，求此膨脹過程所作的功量。解：查表p1=0.6MPa，t1=200h1=2850kJ/kgv1=0.352 m3/kg（u1=2639 kJ/kg）查表p2=0.6MPa，t2=300h2=3061kJ/kgv2=0.4344 m3/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）定壓過程加入的熱量和內(nèi)能變化量q=h2-h1

33、=211kJ/kg=162 kJ/kg絕熱膨脹過程所作的功量292 kJ/kg7-11汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為：p1=3MPa，t1=450，蒸汽在汽輪機(jī)中絕熱膨脹到p2=5kPa后排入冷凝器。求：（1）可逆絕熱膨脹時(shí)蒸汽的終參數(shù)及汽輪機(jī)所作的功；（2）若蒸汽在汽輪機(jī)中為不可逆絕熱膨脹，引起的熵產(chǎn)為0.25kJ/(kg.K)，則汽輪機(jī)作的功將為多少？解：查表p1=3MPa，t1=450的參數(shù)h1=3344kJ/kgs1=7.083 kJ/(kg.K)則絕熱膨脹到p2=5kPa，s2=7.083 kJ/(kg.K)時(shí)蒸汽的終參數(shù)t2=32.88h2=2160kJ/kgv2=23.52 m3/kg汽輪機(jī)所

34、作的功1184 kJ/kg（2）不可逆絕熱膨脹后的熵為s3=7.083 +0.257.333kJ/(kg.K)p3=5kPa蒸汽的終參數(shù)：h3=2236kJ/kg汽輪機(jī)所作的功 1108 kJ/kg7-12有一臺(tái)工業(yè)鍋爐，每小時(shí)能生產(chǎn)壓力p1=1.4MPa，t1=300的過熱蒸汽10t。已知給水的溫度25；從鍋筒引出的濕蒸汽的干度x0.96；濕蒸汽在過熱蒸汽中再加熱至300；煤的發(fā)熱值為29400kJ/kg。試求（1）若鍋爐的耗煤量B1430kg/h，求鍋爐效率；（2）濕蒸汽在過熱器中所吸收的熱量及內(nèi)能的變化量。解：（1）煤的總發(fā)熱量42.042MkJ/hp1=1.4MPa，t1=300的過熱

35、蒸汽的參數(shù)：h1=3040kJ/kgv10.1823m3/kg取水為定值比熱，其的焓值：h025×4.1868104 kJ/kg單位蒸汽吸熱量：q=h1-h0=2936 kJ/kg總吸熱量：29.36 MkJ/h鍋爐效率：69.84（2）濕蒸汽的參數(shù)v20.136 m3/kgh22708kJ/kg定壓過程吸收的熱量q=m(h1-hx)= 3.32MkJ內(nèi)能的變化:=2.65MkJ7-13有一廢熱鍋爐，進(jìn)入該鍋爐的煙氣溫度為ty1=600排煙溫度為ty2=200。此鍋爐每小時(shí)可產(chǎn)生ts=100的干飽和蒸汽200kg，鍋爐進(jìn)水溫度為20，鍋爐效率為60。（1）求每小時(shí)通過的煙氣量；（2）

36、試將鍋爐中煙氣的放熱過程與蒸汽的吸熱過程定性的表示在同一t-s圖上。解：ts=100的干飽和蒸汽的焓：h=2676.3kJ/kg20水的焓：h0=20*4.186=83.7 kJ/kg水的吸熱量：q1=200*(2676.3-83.7)=518520kJ/h煙氣的放熱量：q=864200 kJ/h煙氣量：2139kg/h=1.93m3/kgV=4128 m3/h7-14濕蒸汽進(jìn)入干度計(jì)前的壓力p1=1.5MPa，經(jīng)節(jié)流后的壓力p2=0.2MPa，溫度t2=130。試用焓熵圖確定濕蒸汽的干度。解：節(jié)流前后焓不變查h-s圖得：x=0.97第八章 濕空氣8-1溫度20，壓力0.1MPa，相對(duì)濕度70

37、的濕空氣2.5m3。求該濕空氣的含濕量、水蒸氣分壓力、露點(diǎn)、水蒸氣密度、干空氣質(zhì)量、濕空氣氣體常數(shù)。如該濕空氣在壓力不變的情況下，被冷卻為10的飽和空氣，求析出的水量。解：（1）水蒸氣分壓力：根據(jù)20，查水蒸氣表得對(duì)應(yīng)的飽和壓力為 MPa0.00163576 MPa含濕量：10.34露點(diǎn)：查水蒸氣表，當(dāng)0.00163576 MPa時(shí)，飽和溫度即露點(diǎn)14.35水蒸氣密度：干空氣質(zhì)量：2.92求濕空氣質(zhì)量2.95濕空氣氣體常數(shù)：288.8查在10，查水蒸氣表得對(duì)應(yīng)的飽和壓力為1.228 kPa含濕量：7.73析出水量：7.62g8-2溫度25，壓力0.1MPa，相對(duì)濕度50的濕空氣10000kg

38、。求該濕空氣的露點(diǎn)、絕對(duì)濕度、含濕量、濕空氣密度、干空氣密度、濕空氣容積。解：水蒸氣分壓力：根據(jù)25，查水蒸氣表得對(duì)應(yīng)的飽和壓力為3.169kPa0.5×3.169=1.58kPa露點(diǎn)：查水蒸氣表，當(dāng)1.58kPa時(shí)，飽和溫度即露點(diǎn)13.825,43.36絕對(duì)濕度：0.0115含濕量：9.985濕空氣密度：0.8671.16干空氣密度：1.15濕空氣容積：8600 m38-3查表題84 壓力B為101325Pa的濕空氣，在溫度15，相對(duì)濕度160的狀態(tài)下進(jìn)入加熱器，在220離開加熱器。進(jìn)入加熱器的濕空氣容積為10000 m3。求加熱量及離開加熱器時(shí)濕空氣的相對(duì)濕度。解：查飽和空氣狀態(tài)

39、參數(shù)15，872Pa220，2.337kPa分別計(jì)算狀態(tài)參數(shù)：15， 160時(shí)872×60523.2 Pa3.2g/kg(a)13.08kJ/kg(a)在加熱器中是等濕過程：3.2g/kg(a)28.32 kJ/kg(a)查圖得濕空氣相對(duì)濕度：223干空氣的質(zhì)量：12634kg加熱量：1.9×105kJ85 有兩股濕空氣進(jìn)行絕熱混合，已知第一股氣流的115m3/min，120，130；第二股氣流的220m3/min，235，280。如兩股氣流的壓力均為1013×102Pa，試分別用圖解法及計(jì)算法求混合后的焓、含濕量、溫度、相對(duì)濕度。解：圖解法略。計(jì)算法：查飽和空氣

40、狀態(tài)參數(shù)120，2.337kPa，h1= 31.14kJ/kg(a)235，5.622kPa，h2=109.4 kJ/kg(a)4.37g/kg(a)28.9g/kg(a)17.65 kg21.75 kg焓：74.34 kJ/kg(a)=17.9 g/kg(a)查圖得：28.5738-6已知濕空氣的60kJ/kg(a) ，t=25，試用B0.1013MPa的焓濕圖，確定該濕空氣的露點(diǎn)、濕球溫度、相對(duì)濕度、水蒸氣分壓力。解：露點(diǎn)19濕球溫度20.8相對(duì)濕度693.167kPa水蒸氣分壓力2185Pa8-7 在容積60的房間內(nèi)，空氣的溫度和相對(duì)濕度分別為21及70。問空氣的總質(zhì)量及焓kg值各為多少

41、？設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽锽0.1013MPa。解：空氣21對(duì)應(yīng)的飽和壓力：2.485kPa水蒸氣的分壓力：1.7295 kPa溫度21和相對(duì)濕度分別為70的空氣焓：48.77kJ/kg(a)干空氣的質(zhì)量：70.8kg空氣的含濕量： 10.8g/kg(a)空氣的總質(zhì)量：71.5 kg空氣的焓值： 70.8×48.773452.9 kJ8-8將溫度115，160的空氣200m3加熱到235，然后送入到干燥器。空氣在干燥器總與外界絕熱的情況下吸收物料總的水份，離開干燥器的相對(duì)濕度增至390。設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫0.1013MPa。試求(1)空氣在加熱器中的吸熱量；（2）空氣在干燥器中吸收的水份。解：查

42、表115，1.704 kPa235，5.622kPa計(jì)算狀態(tài)參數(shù)：115，160時(shí)1.02 kPa6.33g/kg(a)31.15kJ/kg(a)在加熱器中是等濕過程：6.3g/kg(a)51.5 kJ/kg(a)查圖得濕空氣相對(duì)濕度：218干空氣的質(zhì)量：242.6kg加熱量：4937.8kJ干燥器中是絕熱過程h3=h2=51.5 kJ/kg(a)由390查表得12.64g/kg(a)吸收的水份：1538.4g8-9某空調(diào)系統(tǒng)每小時(shí)需要c21，c60的濕空氣12000m3。已知新空氣的溫度15，180，循環(huán)空氣的溫度225，270。新空氣與循環(huán)空氣混合后送入空調(diào)系統(tǒng)。設(shè)當(dāng)時(shí)的大氣壓力為0.10

43、13MPa。試求（1）需預(yù)先將新空氣加熱到多少度？（2）新空氣與循環(huán)空氣的流量各為多少（kg/h）？解：已知：15，180， 225，270查h-d圖可得：h1=15.86 kJ/kg(a)d1=4.32g/kg(a) ， h2=60.63 kJ/kg(a)d2=13.93 g/kg(a)求c21，c60的水蒸氣分壓力hc44.76 kJ/kg(a)，dc=9.3g/kg(a)，2.485kPa，1.49kPa，求干空氣質(zhì)量：14195kg/h根據(jù)混合空氣的焓和含濕量計(jì)算公式可得：6839 kg/h7356 kg/hh=27.7 kJ/kg(a)根據(jù)d=d1=4.32 g/kg(a)查圖得t=

44、178-10為滿足某車間對(duì)空氣溫度及相對(duì)濕度的要求，需將110，130的空氣加熱加濕后再送入車間，設(shè)加熱后空氣的溫度221，處理空氣的熱濕比3500。試求空氣終了時(shí)的狀態(tài)參數(shù)d2、h2、2。解：由110，130，3500查圖得：h256 kJ/kg(a)，d2=13.5g/kg(a)，2858-11某空調(diào)系統(tǒng)每小時(shí)需要221，260的濕空氣若干（其中干空氣質(zhì)量4500 kg/h）。現(xiàn)將室外溫度135，170的空氣經(jīng)處理后達(dá)到上述要求。（1）求在處理過程中所除去的水分及放熱量；（2）如將35的純干空氣4500 kg冷卻到21，應(yīng)放出多少熱量。設(shè)大氣壓力B101325Pa。解：（1）查h-d圖22

45、1，260135，170得h1=99.78kJ/kg(a)d1=25.17 g/kg(a)h2=44.76kJ/kg(a)d2=9.3 g/kg(a)處理過程除去的水分=71.4 kg/h放熱量：247.6 kJ/h（2）將35的純干空氣4500 kg冷卻到21，放出熱量63630kJ812已知濕空氣的溫度18，露點(diǎn)d8,試求相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度及含濕量。如將上述濕空氣加熱至40，其相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度有何變化？如將其冷卻至飽和狀態(tài)，求其相對(duì)濕度與絕對(duì)濕度。當(dāng)時(shí)大氣壓力為0.1013MPa。解：(1)查圖得：5265.08m3/kg0.008kg/m36.7g/kg(a)(2) 相對(duì)濕度2=141

46、9.5m3/kg絕對(duì)濕度0.0072kg/m3(3) 冷卻至飽和狀態(tài)3=100飽和溫度為8120.9m3/kg絕對(duì)濕度0.00827kg/m38-13冷卻塔中水的溫度由38被冷卻至23，水流量100×103kg/h。從塔底進(jìn)入的濕空氣參數(shù)為溫度15，相對(duì)濕度50,塔頂排出的是溫度為30的飽和空氣。求需要送入冷卻塔的濕空氣質(zhì)量流量和蒸發(fā)的水量。若欲將熱水（38）冷卻到進(jìn)口空氣的濕球溫度，其他參數(shù)不變，則送入的濕空氣質(zhì)量流量又為多少？設(shè)大氣壓力B101325Pa。解：查h-d圖115，150230，2100得h1=28.45kJ/kg(a)d1=5.28 g/kg(a)h2=99.75k

47、J/kg(a)d2=27.2 g/kg(a)由t338和t423，取水的平均定壓比熱4.1868kJ/(kg.K)水的焓值：159.1 kJ/kg96.3 kJ/kg干空氣的質(zhì)量：90.7×103kg(a)/h送入濕空氣的質(zhì)量91.2×103kg/h蒸發(fā)的水量1988 kg/h（2）查圖濕球溫度為9.7，40.6kJ/kg168.3×103kg(a)/h送入濕空氣的質(zhì)量169.2×103kg/h814某廠房產(chǎn)生余熱16500kJ/h，熱濕比7000。為保持室內(nèi)溫度227及相對(duì)濕度240的要求，向廠房送入濕空氣的溫度119，求每小時(shí)的送風(fēng)量為多少千克及廠房

48、的產(chǎn)濕量。大氣壓力B101325Pa。解：廠房的余濕：2.357kg/h查圖得h2=49.84kJ/kg ,h1=35 kJ/kg，d1=6.3 g/kg(a)送干空氣量1112 kg/h送風(fēng)量1.12×103kg/h第九章 氣體和蒸汽的流動(dòng)9-1壓力為0.1MPa，溫度為20的空氣，分別以100、300、500及1000m/s的速度流動(dòng)，當(dāng)被可逆絕熱滯止后，問滯止溫度及滯止壓力各多少？解：h1=1.01×293=296kJ/kgh0=h1+當(dāng)c=100m/s時(shí)：h0=301 kJ/kg，T0298K，0.106 MPa當(dāng)c=300m/s時(shí)：h0=341 kJ/kg，T03

49、37.6K，p0= 0.158MPa當(dāng)c=500m/s時(shí)：h0=421 kJ/kg，T0416.8K，p0= 0.33MPa當(dāng)c=1000m/s時(shí)：h0=796 kJ/kg，T0788.1K，p0= 0.308MPa9-2質(zhì)量流量kg/s的空氣在噴管內(nèi)作定熵流動(dòng)，在截面1-1處測(cè)得參數(shù)值p1= 0.3MPa，t1200，c1=20m/s。在截面2-2處測(cè)得參數(shù)值p20.2MPa。求2-2截面處的噴管截面積。解：0.1584>0.2 MPa采用漸縮噴管。c1=20m/s較小忽略。因此2-2截面處是臨界點(diǎn)421K0.6m3/kg323m/s0.00185m39-3漸縮噴管進(jìn)口空氣的壓力p1=

50、 2.53MPa，t180，c1=50m/s。噴管背壓pb= 1.5MPa。求噴管出口的氣流速度c2，狀態(tài)參數(shù)v2、t2。如噴管出口截面積f2=1cm2，求質(zhì)量流量。解: 2.53=1.33<1.5 MPa沒有到臨界。滯止溫度：354.24K滯止壓力：2.56 MPa317.5 m/s304K0.058 m3/kg0.55 m3/s9-4如上題噴管背壓pb= 0.1MPa。求噴管出口的氣流速度及質(zhì)量流量？解：2.53=1.33 MPa >pb所以漸縮噴管進(jìn)口截面壓力p2pc1.33 MPa由定熵過程方程可得：（按c10處理）294Kc2a344 m/s0.0634 m3/kg0.5

51、43 m3/s9-5空氣流經(jīng)噴管作定熵流動(dòng)，已知進(jìn)口截面上空氣參數(shù)p1= 0.7MPa，t1947，c1=0m/s。噴管出口處的壓力p2分別為0.5 MPa及0.12 MPa，質(zhì)量流量均為kg/s。試選擇噴管類型，計(jì)算噴管出口截面處的流速及出口截面積。解：（1）p20.5MPa0.7=0.37 MPa <pb未到臨界，選用漸縮噴管。1108K474 m/s0.636 m3/kg6.7cm2（2）p20.12MPa0.7=0.37 MPa>pb選縮放噴管。737K985 m/s1.76 m3/kg8.9cm29-6空氣流經(jīng)一斷面為0.1m2的等截面通道，在截面1-1處測(cè)得c1=100m/s，p1= 0.15MPa，t1100；在截面2-2處，測(cè)得 c2=171.4m/s，p20.14MPa。若流動(dòng)無摩擦