化工熱力學題庫答案

化工熱力學題庫答案第二章氣體的熱力性質2-2.已知的M＝28，求（1）的氣體常數(shù)；（2）標準狀態(tài)下的比容和密度；（3），℃時的摩爾容積。解：（1）的氣體常數(shù)＝296.9（2）標準狀態(tài)下的比容和密度＝0.8＝1.25（3），℃時的摩爾容積 ＝＝64.272-3．把CO2壓送到容積3m3的儲氣罐里，起始表壓力kPa，終了表壓力Mpa，溫度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。試求被壓入的CO2的質量。當?shù)卮髿鈮築＝101.325kPa。解：熱力系：儲氣罐。應用理想氣體狀態(tài)方程。壓送前儲氣罐中CO2的質量壓送后儲氣罐中CO2的質量根據(jù)題意容積體積不變；R＝188.9 （1） （2） （3） （4）壓入的CO2的質量 （5）將（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得m=12.02kg2-5當外界為標準狀態(tài)時，一鼓風機每小時可送300m3的空氣，如外界的溫度增高到27℃，大氣壓降低到99.3kPa，而鼓風機每小時的送風量仍為300m3，問鼓風機送風量的質量改變多少？解：同上題＝41.97kg2-6空氣壓縮機每分鐘自外界吸入溫度為15℃、壓力為0.1MPa的空氣3m3，充入容積8.5m3的儲氣罐內(nèi)。設開始時罐內(nèi)的溫度和壓力與外界相同，問在多長時間內(nèi)空氣壓縮機才能將氣罐的表壓力提高到0.7MPa？設充氣過程中氣罐內(nèi)溫度不變。解：熱力系：儲氣罐。使用理想氣體狀態(tài)方程。第一種解法：首先求終態(tài)時需要充入的空氣質量kg壓縮機每分鐘充入空氣量kg所需時間19.83min第二種解法將空氣充入儲氣罐中，實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、8.5m3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、8.5m3的空氣在0.1MPa下占體積為m3壓縮機每分鐘可以壓縮0.1MPa的空氣3m3，則要壓縮59.5m3的空氣需要的時間19.83min2－8在一直徑為400mm的活塞上置有質量為3000kg的物體，氣缸中空氣的溫度為18℃，質量為2.12kg。加熱后其容積增大為原來的兩倍。大氣壓力B＝101kPa，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/(πr2)+101000=335.7kPa0.527m3空氣的終態(tài)比容＝0.5m3/kg或者0.5m3/kg（3）初態(tài)密度＝4kg/m32kg/m32-9解：（1）氮氣質量＝7.69kg（2）熔化溫度＝361K2－14如果忽略空氣中的稀有氣體，則可以認為其質量成分為，。試求空氣的折合分子量、氣體常數(shù)、容積成分及在標準狀態(tài)下的比容和密度。解：折合分子量＝28.86氣體常數(shù)＝288容積成分＝20.9％ 1－20.9％＝79.1％標準狀態(tài)下的比容和密度＝1.288kg/m3＝0.776m3/kg2-15已知天然氣的容積成分，，，，，。試求：天然氣在標準狀態(tài)下的密度；各組成氣體在標準狀態(tài)下的分壓力。解：（1）密度＝16.48（2）各組成氣體在標準狀態(tài)下分壓力因為：98.285kPa同理其他成分分壓力分別為：（略）第三章熱力學第一定律3－1安靜狀態(tài)下的人對環(huán)境的散熱量大約為400KJ/h，假設能容納2000人的大禮堂的通風系統(tǒng)壞了：（1）在通風系統(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系統(tǒng)，假設對外界沒有傳熱，系統(tǒng)內(nèi)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)能量方程因為沒有作功故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)能量方程因為沒有作功故W=0；對整個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?？諝鉁囟鹊纳呤侨梭w的散熱量由空氣吸收，導致的空氣內(nèi)能增加。3－5，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-210x12-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1-a-2和2-b-1組成一個閉口循環(huán)，有即10＋（－7）＝x1+（－4）x1=7kJ(2)對1-c-2和2-b-1也組成一個閉口循環(huán)x2＋（－7）＝2+（－4）x2=5kJ(3)對過程2-b-1，根據(jù)－3kJ3-6一閉口系統(tǒng)經(jīng)歷了一個由四個過程組成的循環(huán)，試填充表中所缺數(shù)據(jù)。過程Q（kJ）W（kJ）ΔE（kJ）1～21100011002～30100-1003～4-9500-9504～5050-50解：同上題3-7 解：熱力系：1.5kg質量氣體閉口系統(tǒng)，狀態(tài)方程：＝90kJ由狀態(tài)方程得1000＝a*0.2+b200=a*1.2+b解上兩式得：a=-800b=1160則功量為＝900kJ過程中傳熱量＝990kJ3－8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容器。試求容器內(nèi)最終壓力和溫度。設膨脹是在絕熱下進行的。解：熱力系：左邊的空氣系統(tǒng)：整個容器為閉口系統(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W＝0因此ΔU=0對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 一個儲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500kPa，25℃。充氣開始時，罐內(nèi)空氣參數(shù)為100kPa，25℃。求充氣終了時罐內(nèi)空氣的溫度。設充氣過程是在絕熱條件下進行的。解：開口系統(tǒng)特征：絕熱充氣過程工質：空氣（理想氣體）根據(jù)開口系統(tǒng)能量方程，忽略動能和未能，同時沒有軸功，沒有熱量傳遞。沒有流出工質m2=0dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1終態(tài)工質為流入的工質和原有工質和m0=mcv2-mcv1mcv2ucv2-mcv1ucv1=m0h0 (1)h0=cpT0ucv2=cvT2ucv1=cvT1mcv1=mcv2=代入上式(1)整理得=398.3K3－10 供暖用風機連同加熱器，把溫度為℃的冷空氣加熱到溫度為℃，然后送入建筑物的風道內(nèi)，送風量為0.56kg/s，風機軸上的輸入功率為1kW，設整個裝置與外界絕熱。試計算：（1）風機出口處空氣溫度；（2）空氣在加熱器中的吸熱量；（3）若加熱器中有阻力，空氣通過它時產(chǎn)生不可逆的摩擦擾動并帶來壓力降，以上計算結果是否正確？解：開口穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)（1）風機入口為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。3－11 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，當閥門打開，空氣流進罐內(nèi)，壓力達到5MPa時，把閥門關閉。這一過程進行很迅速，可認為絕熱。儲罐的閥門關閉后放置較長時間，最后罐內(nèi)溫度回復到室溫。問儲罐內(nèi)最后壓力是多少？解：熱力系：充入罐內(nèi)的氣體由于對真空罐充氣時，是焓變內(nèi)能的過程罐內(nèi)溫度回復到室溫過程是定容過程＝3.57MPa3－12 壓力為1MPa和溫度為200℃的空氣在一主管道中穩(wěn)定流動?，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（1）容器開始時是真空的；（2）容器裝有一個用彈簧控制的活塞，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=473K＝200℃3－13 解：對理想氣體3－14 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1.09m3的煙氣的熱＝267kJ＝205℃t2=10+205=215℃3-16 解： 代入得：＝582K＝309℃3－17 解：等容過程1.4＝37.5kJ3-18 解：定壓過程 T1==216.2K T2=432.4K內(nèi)能變化：＝156.3kJ焓變化：218.8kJ功量交換：＝62.05kJ熱量交換：=218.35kJ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，設比熱為定值，求過程中內(nèi)能的變化、膨脹功、軸功以及焓和熵的變化。解：熱力系是1kg空氣過程特征：多變過程＝0.9因為內(nèi)能變化為＝717.5 ＝1004.5 ＝3587.5＝8×103J膨脹功：＝32×103J軸功：28.8×103J焓變：＝1.4×8＝11.2×103J熵變：＝0.82×1034－2 有1kg空氣、初始狀態(tài)為，℃，進行下列過程：（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）＝88.3×103J＝116.8（3）＝195.4×103＝0.462×103（4）＝67.1×103J＝189.2K＝－346.44-3 具有1kmol空氣的閉口系統(tǒng)，其初始容積為1m3，終態(tài)容積為10m3，當初態(tài)和終態(tài)溫度均100℃時，試計算該閉口系統(tǒng)對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/K4－4 質量為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627.2kJ因為定溫，內(nèi)能變化為0，所以 內(nèi)能、焓變化均為0熵變：－2.1kJ/K4－5 為了試驗容器的強度，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℃的空氣充入受試驗的容器內(nèi)，然后關閉進氣閥并把空氣加熱。已知大氣壓力B＝101.3kPa，試問應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/kg283.6kJ/kg0.49kJ/(kg.K)4-6 6kg空氣由初態(tài)p1＝0.3MPa，t1=30℃，經(jīng)過下列不同的過程膨脹到同一終壓p2＝0.1MPa：（1）定溫過程；（2）定熵過程；（3）指數(shù)為n＝1.2的多變過程。試比較不同過程中空氣對外所作的功，所進行的熱量交換和終態(tài)溫度。解：（1）定溫過程573.2kJ T2=T1=30℃（2）定熵過程351.4kJQ＝0221.4K（3）多變過程＝252.3K436.5kJ218.3kJ4－7 已知空氣的初態(tài)為p1＝0.6MPa，v1=0.236m3/kg。經(jīng)過一個多變過程后終態(tài)變化為p2＝0.12MPa，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 =36.5kJ/kg內(nèi)能：146-36.5＝－109.5kJ/kg焓：－153.3kJ/kg熵：＝90J/(kg.k)4-8 1kg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40kJ，設比熱為定值，求該氣體的和解：kJ＝533J/(kg.k)=200kJ解得：n＝1.49R=327J/(kg.k)代入解得：＝533+327=860J/(kg.k)4-9將空氣從初態(tài)1，t1=20℃,定熵壓縮到它開始時容積的1/3，然后定溫膨脹，經(jīng)過兩個過程，空氣的容積和開始時的容積相等。求1kg空氣所作的功。解： ＝-116kJ/kg＝454.7K＝143.4kJ/kgw=w1+w2=27.4kJ/kg4-101kg氮氣從初態(tài)1定壓膨脹到終態(tài)2，然后定熵膨脹到終態(tài)3。設已知以下各參數(shù)：t1=500℃，v2=0.25m3/kg，p3＝0.1MPa，v3=1.73m3/kg。求（1）1、2、3三點的溫度、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)＝1.5MPa＝1263Kp1=p2=1.5MPav1==0.15m3/kg=583K(2)定壓膨脹364kJ/kg145.4kJ/kg定熵膨脹505kJ/kg-505kJ/kg或者：其q=0,=-505kJ/kg4-111標準m3的空氣從初態(tài)1p1＝0.6MPa，t1=300℃定熵膨脹到狀態(tài)2，且v2=3v1?？諝庥蔂顟B(tài)2繼續(xù)被定溫壓縮，直到比容的值和開始時相等，v3=v1，求1、2、3點的參數(shù)（P,T,V）和氣體所作的總功。解：0.274m3/kg0.129MPa369KV2=3V1=0.822m3T3=T2=369KV3=V1=0.274m30.387MPa4－12壓氣機抽吸大氣中的空氣，并將其定溫壓縮至p2＝5MPa。如壓縮150標準m3空氣，試求用水冷卻壓氣機氣缸所必須帶走的熱量。設大氣處于標準狀態(tài)。解：-59260kJ4-13活塞式壓氣機吸入溫度t1=20℃和壓力p1＝0.1MPa的空氣，壓縮到p2＝0.8MPa，壓氣機每小時吸氣量為600標準m3。如壓縮按定溫過程進行，問壓氣機所需的理論功率為多少千瓦？若壓縮按定熵過程進行，則所需的理論功率又為多少千瓦？解：定溫：0.215kg/s－37.8KW定熵＝－51.3KW4－14某工廠生產(chǎn)上需要每小時供應壓力為0.6MPa的壓縮空氣600kg；設空氣所初始溫度為20℃，壓力為0.1MPa。求壓氣機需要的最小理論功率和最大理論功率。若按n＝1.22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=1/6kg/s＝－25.1KW最大功率是定熵過程－32.8KW多變過程的功率－29.6KW4－15實驗室需要壓力為6MPa的壓縮空氣，應采用一級壓縮還是二級壓縮？若采用二級壓縮，最佳中間壓力應等于多少？設大氣壓力為0.1，大氣溫度為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。試計算壓縮終了空氣的溫度。解：壓縮比為60，故應采用二級壓縮。中間壓力：0.775MPa =441K4-16有一離心式壓氣機，每分鐘吸入p1＝0.1MPa，t1=16℃的空氣400m3，排出時p2＝0.5MPa，t2=75℃。設過程可逆，試求：(1)此壓氣機所需功率為多少千瓦？(2)該壓氣機每分鐘放出的熱量為多少千焦？解：（1）

=8.04kg/s =1.13

1183KW（2）

=-712.3kJ/s4－17三臺空氣壓縮機的余隙容積均為6％，進氣狀態(tài)均為0.1MPa、27℃，出口壓力均為0.5MPa，但壓縮過程的指數(shù)不同，分別為：n1=1.4，n2=1.25，n3=1。試求各壓氣機的容積效率（假設膨脹過程的指數(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第五章熱力學第二定律5-1⑴⑵⑶5-2該循環(huán)發(fā)動機不能實現(xiàn)5-35-45-5⑴⑵⑶5-6⑴由℃得℃5-75-85-9可逆絕熱壓縮終態(tài)溫度K可逆過程，不可逆過程且，則K=0.00286kJ/kg.K5-10理論制冷系數(shù)：制冷機理論功率：散熱量：冷卻水量：5-11⑴熱源在完成不可逆循環(huán)后熵增0.026kJ/kg.K則第二個過程熱源吸熱：工質向熱源放熱：5-12可逆定溫壓縮過程熵變：可逆過程耗功：實際耗功：因不可逆性引起的耗散損失：總熵變：5-13，5-14，5-15⑴，⑵5-165-17⑴⑵5-18⑴⑵5-19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）5-215-225-235-24⑴⑵⑶符合！第六章習題解答6-16-26-3⑴積分：⑵⑶，6-46-5（濕蒸氣區(qū)T恒定）6-66-76-8⑴⑵⑶6-9與v無關，僅與T有關6-106-116-12Pa第七章水蒸氣7-1當水的溫度t=80℃，壓力分別為0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa時，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℃時飽和壓力為0.047359MPa。因此在0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa時狀態(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，334.9kJ/kg，335kJ/kg，335.3kJ/kg，335.7kJ/kg。7－2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：h``＝2777kJ/kg h`=762.6kJ/kgv``＝0.1943m3/kg v`＝0.0011274m3/kgu``=h``－pv``=2582.7kJ/kg u`＝h`－pv`=761.47kJ/kgs``=6.5847kJ/(kg.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的容器中裝有濕飽和蒸汽，經(jīng)測定其溫度t＝210℃，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：t＝210℃的飽和汽和飽和水的比容分別為：v``＝0.10422m3/kg v`＝0.0011726m3/kgh``＝2796.4kJ/kg h`=897.8kJ/kg濕飽和蒸汽的質量：解之得：x=0.53比容：vx＝xv``+(1-x)v`=0.0558m3/kg焓：hx＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg7－4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）蒸汽的質量和體積。解：（1）查200℃的飽和參數(shù)h``＝2791.4kJ/kg h`=852.4kJ/kgv``＝0.12714m3/kg v`＝0.0011565m3/kg飽和壓力1.5551MPa。剛性容器中水的比容：＝0.1m3/kg<v``因此是濕蒸汽。壓力是飽和壓力1.5551MPa。干度：＝0.78焓：hx＝xh``+(1-x)h`=2364.8kJ/kg蒸汽的質量和體積：mv=x×m=0.78×2=1.56kgV=mv×v``＝0.19834m37-5已知8m3的濕蒸汽，在p＝0.9MPa時，其濕度（1－x）＝0.65，求此濕蒸汽的質量與焓。解：p＝0.9MPa的飽和參數(shù)h``＝2773kJ/kg h`=742.6kJ/kgv``＝0.21484m3/kg v`＝0.0011213m3/kg濕蒸汽的質量：0.0759m3/kg＝105.4kg焓：h=mhx＝x(h``+(1-x)h`)=105.4×1453.24kJ=1.53×103kJ7-6有一臺采暖鍋爐，每小時能生產(chǎn)壓力p＝1MPa（絕對）、x＝0.95的蒸汽1500kg。當蒸汽的流速c≮25m/s時，管道中的壓力損失可以不計，求輸汽管的內(nèi)徑最小應多大？解：p＝1MPa、x＝0.95的比容查表飽和參數(shù)v``＝0.1943m3/kg v`＝0.0011274m3/kg0.18464m3/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p＝0.3MPa、x＝0.94的濕蒸汽來加熱空氣。暖風機空氣的流量為每小時4000標準m3，空氣通過暖風機（從0℃）被加熱到120℃。設蒸汽流過暖風機后全部變?yōu)閜＝0.3MPa的凝結水。求每小時需要多少千克蒸汽（視空氣的比熱為定值）。解：空氣吸收的熱量：＝619000kJ/hp＝0.3MPa的飽和參數(shù)：h``＝2725.5kJ/kg h`=561.4kJ/kgp＝0.3MPa、x＝0.94蒸汽的焓hx＝xh``+(1-x)h`=2595.7kJ/kg需要蒸汽304.28kg/h法二：濕蒸汽中起加熱作用的僅為干飽和蒸汽＝306.6kg/h7-8氣缸中盛有0.5kg、t＝120℃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：t＝120℃的干飽和蒸汽參數(shù)：v``＝0.89202m3/kg h``＝2706.6kJ/kg p1=0.19854MPa容積：V=mv``=0.44601m3t＝80℃的飽和蒸汽參數(shù)v`＝0.0010292m3/kg v``＝3.4104m3/kgh``＝2643.8kJ/kg h`=334.92kJ/kg p2=0.047359MPa比容：＝0.89202m3/kg干度：＝0.26焓：hx＝xh``+(1-x)h`=935.2kJ/kg放出的熱量：q=m(h``120-hx-vx(p2-p1))=817kJ7－9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pA＝0.5MPa的干飽和蒸汽，B中盛有2kgpB＝1MPa，x＝0.80的濕蒸汽。當隔板抽去后，經(jīng)過一段時間容器中的壓力穩(wěn)定在p3＝0.7MPa。求（1）容器的總容積及終了時蒸汽的干度；（2）由蒸汽傳給環(huán)境的熱量。解：（1）容器的總容積pA＝0.5MPa的干飽和蒸汽參數(shù)v``＝0.37481m3/kg h``＝2748.5kJ/kg uA＝2561.1kJ/kgA占容積：VA=mAv``=0.37481m3pB＝1MPa的飽和蒸汽參數(shù)v``＝0.1943m3/kg v`＝0.0011274m3/kgh``＝2777kJ/kg h`＝762.6kJ/kg vB=xv``+(1-x)v`=0.155m3/kghB＝xh``+(1-x)h`=2374kJ/kguB＝2219kJ/kgB占容積：VA=mBv=0.31m3總容積:V=VA+VB=0.685m30.7MPa的飽和蒸汽參數(shù)v``＝0.27274m3/kg v`＝0.0011082m3/kgh``＝2762.9kJ/kg h`＝697.1kJ/kg蒸汽比容：0.228m3/kg蒸汽干度：＝0.84（2）由蒸汽傳給環(huán)境的熱量終了時的焓：hx＝xh``+(1-x)h`=2502kJ/kgux＝2342.4kJ/kg＝-193.7kJ7－10將1kgp1=0.6MPa，t1=200℃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=200℃h1=2850kJ/kg v1=0.352m3/kg （u1=2639kJ/kg）查表p2=0.6MPa，t2=300℃h2=3061kJ/kg v2=0.4344m3/kg s2=7.372kJ/(kg.K) （u2=2801kJ/kg）查表p3=0.1MPa，s=7.372h3=2680kJ/kg v3=1.706m3/kg （u3=2509kJ/kg）定壓過程加入的熱量和內(nèi)能變化量q=h2-h1=211kJ/kg=162kJ/kg絕熱膨脹過程所作的功量＝292kJ/kg7-11汽輪機進汽參數(shù)為：p1=3MPa，t1=450℃，蒸汽在汽輪機中絕熱膨脹到p2=5kPa后排入冷凝器。求：（1）可逆絕熱膨脹時蒸汽的終參數(shù)及汽輪機所作的功；（2）若蒸汽在汽輪機中為不可逆絕熱膨脹，引起的熵產(chǎn)為0.25kJ/(kg.K)，則汽輪機作的功將為多少？解：查表p1=3MPa，t1=450℃的參數(shù)h1=3344kJ/kg s1=7.083kJ/(kg.K)則絕熱膨脹到p2=5kPa，s2=7.083kJ/(kg.K)時蒸汽的終參數(shù)t2=32.88℃ h2=2160kJ/kg v2=23.52m3/kg 汽輪機所作的功1184kJ/kg（2）不可逆絕熱膨脹后的熵為s3=7.083+0.25＝7.333kJ/(kg.K)p3=5kPa蒸汽的終參數(shù)：h3=2236kJ/kg 汽輪機所作的功1108kJ/kg7-12有一臺工業(yè)鍋爐，每小時能生產(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x＝0.96；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B＝1430kg/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℃的過熱蒸汽的參數(shù)：h1=3040kJ/kg v1＝0.1823m3/kg取水為定值比熱，其的焓值：h0＝25×4.1868＝104kJ/kg單位蒸汽吸熱量：q=h1-h0=2936kJ/kg總吸熱量：29.36MkJ/h鍋爐效率：69.84％（2）濕蒸汽的參數(shù)v2＝0.136m3/kgh2＝2708kJ/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℃。此鍋爐每小時可產(chǎn)生ts=100℃的干飽和蒸汽200kg，鍋爐進水溫度為20℃，鍋爐效率為60％。（1）求每小時通過的煙氣量；（2）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/kg 20℃水的焓：h0=20*4.186=83.7kJ/kg水的吸熱量：q1=200*(2676.3-83.7)=518520kJ/h煙氣的放熱量：q=864200kJ/h煙氣量：＝2139kg/h=1.93m3/kgV=4128m3/h7-14濕蒸汽進入干度計前的壓力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，相對濕度70％的濕空氣2.5m3。求該濕空氣的含濕量、水蒸氣分壓力、露點、水蒸氣密度、干空氣質量、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℃，查水蒸氣表得對應的飽和壓力為MPa0.00163576MPa含濕量：＝10.34露點：查水蒸氣表，當0.00163576MPa時，飽和溫度即露點14.35℃水蒸氣密度：干空氣質量：2.92㎏求濕空氣質量2.95㎏濕空氣氣體常數(shù)：288.8查在10℃，查水蒸氣表得對應的飽和壓力為1.228kPa含濕量：＝7.73析出水量：＝7.62g8-2 溫度25℃，壓力0.1MPa，相對濕度50％的濕空氣10000kg。求該濕空氣的露點、絕對濕度、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℃，查水蒸氣表得對應的飽和壓力為3.169kPa0.5×3.169=1.58kPa露點：查水蒸氣表，當1.58kPa時，飽和溫度即露點 13.8℃25℃,＝43.36絕對濕度：＝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：8600m38-3查表題8－4壓力B為101325Pa的濕空氣，在溫度1＝5℃，相對濕度1＝60％的狀態(tài)下進入加熱器，在2＝20℃離開加熱器。進入加熱器的濕空氣容積為＝10000m3。求加熱量及離開加熱器時濕空氣的相對濕度。解：查飽和空氣狀態(tài)參數(shù)1＝5℃，＝872Pa2＝20℃，＝2.337kPa分別計算狀態(tài)參數(shù)：1＝5℃，1＝60％時＝872×60％＝523.2Pa3.2g/kg(a)13.08kJ/kg(a)在加熱器中是等濕過程：3.2g/kg(a)28.32kJ/kg(a)查圖得濕空氣相對濕度：2＝23％干空氣的質量：12634kg加熱量：1.9×105kJ8－5有兩股濕空氣進行絕熱混合，已知第一股氣流的1＝15m3/min，1＝20℃，1＝30％；第二股氣流的2＝20m3/min，2＝35℃，2＝80％。如兩股氣流的壓力均為1013×102Pa，試分別用圖解法及計算法求混合后的焓、含濕量、溫度、相對濕度。解：圖解法略。計算法：查飽和空氣狀態(tài)參數(shù)1＝20℃，＝2.337kPa，h1=31.14kJ/kg(a) 2＝35℃，＝5.622kPa，h2=109.4kJ/kg(a)4.37g/kg(a)28.9g/kg(a)17.65kg21.75kg焓：＝74.34kJ/kg(a)=17.9g/kg(a)查圖得：28.5℃ ＝73％8-6已知濕空氣的60kJ/kg(a)，t=25℃，試用B＝0.1013MPa的焓濕圖，確定該濕空氣的露點、濕球溫度、相對濕度、水蒸氣分壓力。解：露點19℃濕球溫度20.8℃相對濕度69％3.167kPa水蒸氣分壓力＝2185Pa8-7在容積＝60℃的房間內(nèi)，空氣的溫度和相對濕度分別為21℃及70％。問空氣的總質量及焓kg值各為多少？設當?shù)卮髿鈮簽锽＝0.1013MPa。解：空氣21℃對應的飽和壓力：2.485kPa水蒸氣的分壓力：＝1.7295kPa溫度21℃和相對濕度分別為70％的空氣焓：48.77kJ/kg(a)干空氣的質量：70.8kg空氣的含濕量：10.8g/kg(a)空氣的總質量：＝71.5kg空氣的焓值：70.8×48.77＝3452.9kJ8-8將溫度1＝15℃，1＝60％的空氣200m3加熱到2＝35℃，然后送入到干燥器?？諝庠诟稍锲骺偱c外界絕熱的情況下吸收物料總的水份，離開干燥器的相對濕度增至3＝90％。設當?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：查表1＝15℃，＝1.704kPa2＝35℃，＝5.622kPa計算狀態(tài)參數(shù)：1＝15℃，1＝60％時＝1.02kPa6.33g/kg(a)31.15kJ/kg(a)在加熱器中是等濕過程：6.3g/kg(a)51.5kJ/kg(a)查圖得濕空氣相對濕度：2＝18％干空氣的質量：242.6kg加熱量：4937.8kJ干燥器中是絕熱過程h3=h2=51.5kJ/kg(a)由3＝90％查表得＝12.64g/kg(a)吸收的水份：＝1538.4g8-9某空調(diào)系統(tǒng)每小時需要c＝21℃，c＝60％的濕空氣12000m3。已知新空氣的溫度1＝5℃，1＝80％，循環(huán)空氣的溫度2＝25℃，2＝70％。新空氣與循環(huán)空氣混合后送入空調(diào)系統(tǒng)。設當時的大氣壓力為0.1013MPa。試求（1）需預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：1＝5℃，1＝80％，2＝25℃，2＝70％查h-d圖可得：h1=15.86kJ/kg(a)d1=4.32g/kg(a)，h2=60.63kJ/kg(a)d2=13.93g/kg(a)求c＝21℃，c＝60％的水蒸氣分壓力hc＝44.76kJ/kg(a)，dc=9.3g/kg(a)，＝2.485kPa，＝1.49kPa，求干空氣質量：14195kg/h根據(jù)混合空氣的焓和含濕量計算公式可得：6839kg/h 7356kg/hh=27.7kJ/kg(a)根據(jù)d=d1=4.32g/kg(a)查圖得t=17℃8-10為滿足某車間對空氣溫度及相對濕度的要求，需將1＝10℃，1＝30％的空氣加熱加濕后再送入車間，設加熱后空氣的溫度2＝21℃，處理空氣的熱濕比＝3500。試求空氣終了時的狀態(tài)參數(shù)d2、h2、2。解：由1＝10℃，1＝30％，＝3500查圖得：h2＝56kJ/kg(a)，d2=13.5g/kg(a)，2＝85％8-11某空調(diào)系統(tǒng)每小時需要2＝21℃，2＝60％的濕空氣若干（其中干空氣質量4500kg/h）?，F(xiàn)將室外溫度1＝35℃，1＝70％的空氣經(jīng)處理后達到上述要求。（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4500kg冷卻到21℃，應放出多少熱量。設大氣壓力B＝101325Pa。解：（1）查h-d圖2＝21℃，2＝60％1＝35℃，1＝70％得h1=99.78 kJ/kg(a) d1=25.17g/kg(a)h2=44.76 kJ/kg(a) d2=9.3g/kg(a)處理過程除去的水分=71.4kg/h放熱量：＝247.6kJ/h（2）將35℃的純干空氣4500kg冷卻到21℃，放出熱量＝63630kJ8－12已知濕空氣的溫度＝18℃，露點d＝8℃,試求相對濕度、絕對濕度及含濕量。如將上述濕空氣加熱至40℃，其相對濕度、絕對濕度有何變化？如將其冷卻至飽和狀態(tài)，求其相對濕度與絕對濕度。當時大氣壓力為0.1013MPa。解：(1)查圖得： 52％＝65.08m3/kg＝0.008kg/m36.7g/kg(a)(2)相對濕度2=14％ ＝19.5m3/kg絕對濕度＝0.0072kg/m3(3)冷卻至飽和狀態(tài)3=100％飽和溫度為8℃ ＝120.9m3/kg絕對濕度＝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。從塔底進入的濕空氣參數(shù)為溫度15℃，相對濕度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量流量和蒸發(fā)的水量。若欲將熱水（38℃）冷卻到進口空氣的濕球溫度，其他參數(shù)不變，則送入的濕空氣質量流量又為多少？設大氣壓力B＝101325Pa。解：查h-d圖1＝15℃，1＝50％2＝30℃，2＝100％得h1=28.45 kJ/kg(a) d1=5.28g/kg(a)h2=99.75kJ/kg(a) d2=27.2g/kg(a)由t3＝38℃和t4＝23℃，取水的平均定壓比熱＝4.1868kJ/(kg.K)水的焓值：＝159.1kJ/kg＝96.3 kJ/kg干空氣的質量：＝90.7×103kg(a)/h送入濕空氣的質量＝91.2×103kg/h蒸發(fā)的水量＝1988kg/h（2）查圖濕球溫度為9.7℃，＝40.6kJ/kg＝168.3×103kg(a)/h送入濕空氣的質量＝169.2×103kg/h8－14某廠房產(chǎn)生余熱16500kJ/h，熱濕比＝7000。為保持室內(nèi)溫度2＝27℃及相對濕度2＝40％的要求，向廠房送入濕空氣的溫度1＝19℃，求每小時的送風量為多少千克及廠房的產(chǎn)濕量。大氣壓力B＝101325Pa。解：廠房的余濕：＝2.357kg/h查圖得h2=49.84 kJ/kg,h1=35kJ/kg，d1=6.3g/kg(a)送干空氣量1112kg/h送風量＝1.12×103kg/h第九章氣體和蒸汽的流動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，當被可逆絕熱滯止后，問滯止溫度及滯止壓力各多少？解：h1==1.01×293=296kJ/kgh0=h1+當c=100m/s時：h0=301kJ/kg，T0＝＝298K，＝0.106MPa當c=300m/s時：h0=341kJ/kg，T0＝337.6K，p0=0.158MPa當c=500m/s時：h0=421kJ/kg，T0＝416.8K，p0=0.33MPa當c=1000m/s時：h0=796kJ/kg，T0＝788.1K，p0=0.308MPa9-2質量流量kg/s的空氣在噴管內(nèi)作定熵流動，在截面1-1處測得參數(shù)值p1=0.3MPa，t1＝200℃，c1=20m/s。在截面2-2處測得參數(shù)值p2＝0.2MPa。求2-2截面處的噴管截面積。解：0.1584>0.2MPa采用漸縮噴管。c1=20m/s較小忽略。因此2-2截面處是臨界點421K0.6m3/kg323m/s0.00185m39-3漸縮噴管進口空氣的壓力p1=2.53MPa，t1＝80℃，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，求質量流量。解:2.53=1.33<1.5MPa沒有到臨界。滯止溫度：＝354.24K滯止壓力：＝2.56MPa317.5m/s＝304K0.058m3/kg0.55m3/s9-4如上題噴管背壓pb=0.1MPa。求噴管出口的氣流速度及質量流量？解：2.53=1.33MPa>pb所以漸縮噴管進口截面壓力p2＝pc＝1.33MPa由定熵過程方程可得：（按c1＝0處理）＝294Kc2＝a＝＝344m/s0.0634m3/kg0.543m3/s9-5空氣流經(jīng)噴管作定熵流動，已知進口截面上空氣參數(shù)p1=0.7MPa，t1＝947℃，c1=0m/s。噴管出口處的壓力p2分別為0.5MPa及0.12MPa，質量流量均為kg/s。試選擇噴管類型，計算噴管出口截面處的流速及出口截面積。解：（1）p2＝0.5MPa0.7=0.37MPa<pb未到臨界，選用漸縮噴管。＝1108K474m/s0.636m3/kg6.7cm2（2）p2＝0.12MPa0.7=0.37MPa>pb選縮放噴管。＝737K985m/s1.76m3/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處測得c1=100m/s，p1=0.15MPa，t1＝100℃；在截面2-2處，測得c2=171.4m/s，p2＝0.14MPa。若流動無摩擦損失，求（1）質量流量；（2）截面2-2處的空氣溫度；（3）截面1-1與截面2-2之間的傳熱量。解：（1）質量流量0.71m3/kg14.08kg/s（2）＝1.22m3/kg595K（3）3141kJ/s9-7有p1=0.18MPa，t1＝300℃的氧氣通過漸縮噴管，已知背壓pb=0.1MPa。噴管出口直徑d2=10mm。如不考慮進口流速的影響，求氧氣通過噴管的出口流速及質量流量。解：p2＝0.1MPa0.18=0.1MPa=pb出口為臨界流速416.7m/s質量流量＝484K1.26m3/kg0.026kg/s9－8空氣通過一噴管，進口壓力p1=0.5MPa，t1＝600K，質量流量為1.5kg/s。如該噴管的出口處壓力為p2=0.1MPa，問應采用什么型式的噴管？如不考慮進口流速影響，求定熵膨脹過程中噴管出口氣流流速及出口截面積。如為不可逆絕熱流動，噴管效率η＝0.95，則噴管氣體出口速度及出口截面積各為多少？解：0.5=0.264MPa>p2所以應采用縮放噴管。(1)出口流速：0.6314＝378.8K1.09m3/kg667m/s＝24.5cm2(2)650m/s390K1.12m3/kg＝25.8cm29-9某燃氣p1=1MPa，t1＝1000K，流經(jīng)漸縮漸擴噴管。已知噴管出口截面上的壓力p2=0.1MPa，進口流速c1＝200m/s，噴管效率η＝0.95，燃氣的質量流量50kg/s，燃氣的比熱k＝1.36，定壓質量比熱cp＝1kJ/(kg.K)。求噴管的喉部截面積和出口截面積。解：進口流速c1＝200m/s20kJ/kg遠小于燃氣的進口焓＝1000kJ/kg忽略。出口流速：0.5436＝543.6K955m/s931m/s566K＝264.7kJ/(kg.K)1.5m3/kg出口截面積＝805cm2(2)喉部流速：0.535MPa＝847.4K552m/s0.4193m3/kg喉部截面積＝380cm29-10水蒸氣壓力p1=0.1MPa，t1＝120℃以500m/s的速度流動，求其滯止焓、滯止溫度和滯止壓力。解：p1=0.1MPa，t1＝120℃時水蒸氣焓h1=2716.8kJ/kg，s1=7.4681kJ/(kg.K)滯止焓h0=h1+c2/2=2841.8kJ/kg查表得p0=0.19MPat0=185.7℃9-11水蒸氣的初參數(shù)p1=2MPa，t1＝300℃，經(jīng)過縮放噴管流入背壓pb=0.1MPa的環(huán)境中，噴管喉部截面積20cm2。求臨界流速、出口速度、質量流量及出口截面積。解：h1=3023kJ/kg，s1=6.765kJ/(kg.K)pc=0.546×2=1.092MPahc=2881kJ/kg，vc=2.0m3/kgh2=2454kJ/kg，v2=1.53m3/kgcc=532.9m/sc2=1066.7m/s質量流量0.533kg/s＝76.4cm29-12解：h1=3231kJ/kg，節(jié)流后s=7.203kJ/(kg.K)h2=3148kJ/kg，v2=0.2335m3/kgpb/p>0.546漸縮噴管c2=407.4m/s0.35kg/s9-13解：查表得h2=2736kJ/kg由p1=2MPa等焓過程查表得x1＝0.97t1=212.4℃43.4K/MPa9-14解:查表得：h1=3222kJ/kgh2=3066kJ/kgc2=558.6m/s ＝519m/s動能損失：21kJ/kg9-15解：0.199kJ/(kg.K)（理想氣體的絕熱節(jié)流過程溫度相等）用損＝59.7kJ/kg9-16解：由得355K＝337m/s第十章動力循環(huán)10-1蒸汽朗肯循環(huán)的初參數(shù)為16.5MPa、550℃，試計算在不同背壓p2=4、6、8、10及12kPa時的熱效率。解：朗肯循環(huán)的熱效率h1為主蒸汽參數(shù)由初參數(shù)16.5MPa、550℃定查表得：h1=3433kJ/kg s1=6.461kJ/(kg.K)h2由背壓和s1定查h-s圖得：p2=4、6、8、10、12kPa時分別為h2=1946、1989、2020、2045、2066kJ/kgh3是背壓對應的飽和水的焓查表得。p2=4、6、8、10、12kPa時飽和水分別為h3=121.41、151.5、173.87、191.84、205.29kJ/kg故熱效率分別為：44.9％、44％、43.35％、42.8%、42.35％10-2某朗肯循環(huán)的蒸汽參數(shù)為：t1＝500℃、p2＝1kPa，試計算當p1分別為4、9、14MPa時；（1）初態(tài)焓值及循環(huán)加熱量；（2）凝結水泵消耗功量及進出口水的溫差；（3）汽輪機作功量及循環(huán)凈功；（4）汽輪機的排汽干度；（5）循環(huán)熱效率。解：（1）當t1＝500℃，p1分別為4、9、14MPa時初焓值分別為：h1=3445、3386、3323kJ/kg熵為s1=7.09、6.658、6.39kJ/(kg.K)p2＝1kPa(s2=s1)對應的排汽焓h2：1986、1865、1790kJ/kg3點的溫度對應于2點的飽和溫度t3=6.98℃、焓為29.33kJ/kgs3=0.106kJ/(kg.K)3`點壓力等于p1，s3`=s3，t3`=6.9986、7.047、7.072℃ 則焓h3`分別為：33.33、38.4、43.2kJ/kg循環(huán)加熱量分別為：q1=h1-h3`=3411、3347、3279.8kJ/kg（2）凝結水泵消耗功量：h3`-h3進出口水的溫差t3`-t3（3）汽輪機作功量h1-h2循環(huán)凈功h1-h2-(h3`-h3)（4）汽輪機的排汽干度s2=s1=7.09、6.658、6.39kJ/(kg.K)p2＝1kPa對應的排汽干度0.79、0.74、0.71（5）循環(huán)熱效率＝初焓值h1排汽焓h2焓h3`焓h3循環(huán)加熱量q1=h1-h3`凝結水泵消耗功量h3`-h3進出口水的溫差t3`-t3汽輪機作功量h1-h2循環(huán)凈功循環(huán)熱效率（％）3445198633.3329.33341140.01861459145542.783386186538.429.3333479.070.0671521151245.173323179043.229.333279.813.870.0921533151946.7410-3一理想朗肯循環(huán)，以水作為工質，在循環(huán)最高壓力為14MPa、循環(huán)最高溫度540℃和循環(huán)最低壓力7kPa下運行。若忽略泵功，試求：（1）平均加熱溫度；（2）平均放熱溫度；（3）利用平均加熱溫度和平均放熱溫度計算循環(huán)熱效率。解：1點焓和熵分別為：3433kJ/kg、6.529kJ/(kg.K)2點焓和熵分別為：2027kJ/kg、6.529kJ/(kg.K)3點焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為：163.38kJ/kg、0.5591kJ/(kg.K)平均加熱溫度547.7K平均放熱溫度312.17K循環(huán)熱效率43％10-4一理想再熱循環(huán)，用水作為工質，在汽輪機入口處蒸汽的狀態(tài)為14MPa、540℃，再熱狀態(tài)為3MPa、540℃和排汽壓力7kPa下運行。如忽略泵功，試求：（1）平均加熱溫度；（2）平均放熱溫度；（3）利用平均加熱溫度和平均放熱溫度計算循環(huán)熱效率。解：1點焓和熵分別為：3433kJ/kg、6.529kJ/(kg.K)3點焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為：163.38kJ/kg、0.5591kJ/(kg.K)再熱入口焓B：壓力為3MPa，熵為6.529kJ/(kg.K)，hB=2988kJ/kg再熱出口焓A：hA=3547kJ/kg，sA=7.347kJ/(kg.K)2點焓和熵分別為：2282kJ/kg、7.347kJ/(kg.K)平均加熱溫度564K平均放熱溫度312K循環(huán)熱效率44.7％10-5某回熱循環(huán)，新汽壓力為10MPa，溫度為400℃，凝汽壓力50kPa，凝結水在混合式回熱器中被2MPa的抽汽加熱到抽汽壓力下的飽和溫度后經(jīng)給水泵回到鍋爐。不考慮水泵消耗的功及其他損失，計算循環(huán)熱效率及每千克工質的軸功。解：1點焓和熵分別為：h1=3096kJ/kg、s1=6.211kJ/(kg.K)排汽2點焓為：h2=2155kJ/kg3點焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為：h3=340.57kJ/kg抽汽點4的焓（查2MPa和s4=s1）：h4=2736kJ/kg2MPa對應的飽和溫度212.37℃，h5=908.6kJ/kg求抽汽率＝0.237循環(huán)功量：794kJ/kg熱效率：36.2％10-6 某廠的熱電站功率12MW，使用背壓式汽輪機p1＝3.5MPa，t1＝435℃、p2＝0.8MPa，排汽全部用于供熱。假設煤的發(fā)熱值為20000kJ/kg，計算電廠的循環(huán)熱效率及耗煤量。設鍋爐效率為85％。如果熱、電分開生產(chǎn)，電能由p2＝7kPa的凝汽式汽輪機生產(chǎn)，熱能（0.8MPa的230℃的蒸汽）由單獨的鍋爐供應，其他條件相同，試比較耗煤量。設鍋爐效率同上。解：1點的焓h1=3303kJ/kg、s1=6.957kJ/(kg.K)排汽點焓（s2=s1）h2=2908kJ/kg鍋爐進口水焓（0.8MPa對應的飽和水焓）h3=720.9kJ/kg熱效率：＝15.3％總耗煤量：＝4.61kg/s=16.6t/h有15.3％的熱能發(fā)電，發(fā)電煤耗為：m1=m=0.705kg/s＝2.54t/hp2＝7kPa對應的排汽焓和鍋爐進口水焓：h2=2161kJ/kg h3=163.38kJ/kg電的耗煤量：＝1.96kg/s＝7.06t/h供熱煤耗量相同14.06t/h。總煤耗：m=7.06+14.06=21.12t/h10-7小型供熱、供電聯(lián)合電站，進入汽輪機新蒸汽的壓力為1MPa、溫度為200℃，汽輪機供熱抽汽壓力為0.3MPa，抽汽通過熱交換器后變成0.3MPa的飽和液體，返回動力循環(huán)系統(tǒng)。汽輪機乏汽壓力為40kPa。汽輪機需要輸出1MW的總功率，而熱交換器要求提供500kW的供熱率。設汽輪機兩段（即抽汽前后）的相對內(nèi)效率都為0.8。試計算進入汽輪機的總蒸汽量和進入熱交換器的抽汽量。解：0.3MPa的飽和液體、飽和汽、汽化潛熱的焓：561.4kJ/kg，2725.5kJ/kg、2181.8kJ/kg進入熱交換器的抽汽量：＝0.23kg/s新汽焓h1=2827kJ/kg，s1=6.693kJ/(kg.K)排汽焓(s2=s1)h2=2295kJ/kg抽汽焓(s3=s1)h3=2604kJ/kg乏汽量：＝2.25kg/s總蒸汽量：m=m1+m2=2.48kg/s10-8奧托循環(huán)壓縮比＝8，壓縮沖程初始溫度為27℃，初始壓力為97kPa，燃料燃燒當中對工質的傳熱量為700kJ/kg，求循環(huán)中的最高壓力、最高溫度、循環(huán)的軸功及熱效率。設工質k=1.41，＝0.73kJ/(kg.K)。解：熱效率57.4％軸功：401.5kW＝703.7K最高溫度＝1662.6K1.82MPa最高壓力（定容）4.3MPa10-9狄塞爾循環(huán)壓縮比＝15，壓縮沖程初始壓力為105kPa，初始溫度為20℃，循環(huán)吸熱量為1600kJ/kg，設工質k=1.41，＝1.02kJ/(kg.K)。求循環(huán)中各點壓力、溫度、熱效率。解：2點的壓力和溫度：＝889K4.78MPa3點壓力和溫度：p3=p22458K4點的壓力和溫度：＝5.40.443MPa＝1231K熱效率：4.2＝52％10－10燃氣輪機進氣參數(shù)為p1＝0.1MPa、t1＝17℃、＝8，工質定壓吸熱終了溫度t3＝600℃，設k=1.41，＝1.02kJ/(kg.K)。求循環(huán)熱效率、壓氣機消耗的功及燃氣輪機裝置的軸功。解：循環(huán)熱效率=45.3%p2==0.8MPa＝530K壓氣機消耗的功：245kJ/kg＝478K燃氣輪機作功：403kJ/kg燃氣輪機裝置的軸功158kJ/kg350kJ/kg4第十一章制冷循環(huán)11-1空氣壓縮致冷裝置致冷系數(shù)為2.5，致冷量為84600kJ/h，壓縮機吸入空氣的壓力為0.1MPa，溫度為-10℃，空氣進入膨脹機的溫度為20℃，試求：壓縮機出口壓力；致冷劑的質量流量；壓縮機的功率；循環(huán)的凈功率。解：壓縮機出口壓力故：＝0.325MPa