工程热力学课后作业答案(第七章)第五版

7-1当水的温度t=80℃，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焓值。解：查表知道t=80℃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。焓值分别为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``＝2777kJ/kgh`=762.6kJ/kgv``＝0.1943m3/kgv`＝0.0011274m3/kgu``=h``－pv``=2582.7kJ/kgu`＝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/kgv`＝0.0011726m3/kgh``＝2796.4kJ/kgh`=897.8kJ/kg湿饱和蒸汽的质量：xmmv`)1(``vxxvmV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/kgh`=852.4kJ/kgv``＝0.12714m3/kgv`＝0.0011565m3/kg饱和压力1.5551MPa。刚性容器中水的比容：22.0v＝0.1m3/kgv``因此是湿蒸汽。压力是饱和压力1.5551MPa。干度：````vvvvxx＝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=1.56kgV=mv×v``＝0.19834m37-5已知8m3的湿蒸汽，在p＝0.9MPa时，其湿度（1－x）＝0.65，求此湿蒸汽的质量与焓。解：p＝0.9MPa的饱和参数h``＝2773kJ/kgh`=742.6kJ/kgv``＝0.21484m3/kgv`＝0.0011213m3/kg湿蒸汽的质量：`)1(``vxxvv0.0759m3/kgvVm＝105.4kg焓：h=mhx＝x(h``+(1-x)h`)=105.4×1453.24kJ=1.53×103kJ7-6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＝0.95的比容查表饱和参数v``＝0.1943m3/kgv`＝0.0011274m3/kg`)1(``vxxvv0.18464m3/kg蒸汽体积流量：3600mvv＝0.077m3/s输汽管的半径最小为cvr＝0.0313m内径：0.0626m7-7某空调系统采用p＝0.3MPa、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＝0.3MPa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：12001.127328740001015tcRTpVtmcqpp＝619000kJ/hp＝0.3MPa的饱和参数：h``＝2725.5kJ/kgh`=561.4kJ/kgp＝0.3MPa、x＝0.94蒸汽的焓hx＝xh``+(1-x)h`=2595.7kJ/kg需要蒸汽`hhqms304.28kg/h法二：湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽tcmhhxmpa`)``()4.5615.2725(*94.0120*005.1*293.1*4000m＝306.6kg/h7-8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/kgh``＝2706.6kJ/kgp1=0.19854MPa容积：V=mv``=0.44601m3t＝80℃的饱和蒸汽参数v`＝0.0010292m3/kgv``＝3.4104m3/kgh``＝2643.8kJ/kgh`=334.92kJ/kgp2=0.047359MPa比容：5.044601.0mVvx＝0.89202m3/kg干度：````vvvvxx＝0.26焓：hx＝xh``+(1-x)h`=935.2kJ/kg放出的热量：q=m(h``120-hx-vx(p2-p1))=817kJ7－9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＝0.5MPa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p3＝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/kgh`＝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v``＝0.27274m3/kgv`＝0.0011082m3/kgh``＝2762.9kJ/kgh`＝697.1kJ/kg蒸汽比容：mVv0.228m3/kg蒸汽干度：````vvvvxx＝0.84（2）由蒸汽传给环境的热量终了时的焓：hx＝xh``+(1-x)h`=2502kJ/kgux＝2342.4kJ/kgxBABBAAummumumq)(＝-193.7kJ7－10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/kgv1=0.352m3/kg（u1=2639kJ/kg）查表p2=0.6MPa，t2=300℃h2=3061kJ/kgv2=0.4344m3/kgs2=7.372kJ/(kg.K)（u2=2801kJ/kg）查表p3=0.1MPa，s=7.372h3=2680kJ/kgv3=1.706m3/kg（u3=2509kJ/kg）定压过程加入的热量和内能变化量q=h2-h1=211kJ/kg)352.04344.0(106.02116vphu=162kJ/kg绝热膨胀过程所作的功量)3322(32vpvphhuw＝292kJ/kg7-11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/kgs1=7.083kJ/(kg.K)则绝热膨胀到p2=5kPa，s2=7.083kJ/(kg.K)时蒸汽的终参数t2=32.88℃h2=2160kJ/kgv2=23.52m3/kg汽轮机所作的功hwt1184kJ/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hwt1108kJ/kg7-12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）煤的总发热量294001430Q42.042MkJ/hp1=1.4MPa，t1=300℃的过热蒸汽的参数：h1=3040kJ/kgv1＝0.1823m3/kg取水为定值比热，其的焓值：h0＝25×4.1868＝104kJ/kg单位蒸汽吸热量：q=h1-h0=2936kJ/kg总吸热量：mqQ229.36MkJ/h锅炉效率：QQ269.84％（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:)(vphmu=2.65MkJ7-13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/kg20℃水的焓：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：q=6.01q864200kJ/h烟气量：40001.1864200tcqmy＝2139kg/h100000673*287pRTv=1.93m3/kgV=vmy4128m3/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=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