工程熱力學課后習題及答案第六版(完整版)

PAGEPAGE1更多相關(guān)資料資料下載服務(wù)/專業(yè)資料網(wǎng)/shop/shop_home-11044.htm2-2.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℃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(zhì)量壓送后儲氣罐中CO2的質(zhì)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(zhì)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(zhì)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。5m3m3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(zhì)量為3000kg的物體,氣缸中空氣的溫度為18℃，質(zhì)量為2。12kg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/（πr2）+101000=335。7kPa0.527m空氣的終態(tài)比容＝0。5m3或者0。5m3（3）初態(tài)密度＝4kg/m32kg/m32—9解：(1）氮氣質(zhì)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(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。776m32—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）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(shè)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(shè)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(zhì)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℃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,忽略動能和未能，同時沒有軸功,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—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(shè)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(jié)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(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。3－11 一只0。06m3的罐，與溫度為27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℃解：(1)同上題662K=389（2）h=cpT0L=kpT=552K=279同（2）只是W不同T=473K＝2003－13 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。09m＝267kJ＝205t2=10+205=2153-16 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。2KT2=432。4K內(nèi)能變化:＝156。3kJ焓變化：218。8kJ功量交換:＝62。05kJ熱量交換：=218.35kJp734-1 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)溫度均解：（1）定溫膨脹功7140kJ19.14kJ/K（2）自由膨脹作功為019。14kJ/K4－4 質(zhì)量為5kg的氧氣,在30℃溫度下定溫壓縮,容積由3m3變成解:－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℃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℃解:（1）定溫過程573。2kJT2=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=0.815m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解： ＝—116kJ/kg＝454。7K＝143。4kJ/kgw=w1+w2=27。4kJ/kg4—10 1kg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(shè)已知以下各參數(shù)：t1=500℃，v2=0。25m3/kg，p3＝0。1MPa,v3=解：（1)＝1.5MPa＝1263Kp1=p2=1.5MPav1==0。15m3=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—11 1標準m3的空氣從初態(tài)1p1＝0。6MPa，t1=300℃解:0.274m30。129MPa369KV2=3V1=0.822mT3=T2=369KV3=V1=0。274m0.387MPa4－12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(shè)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(shè)空氣所初始溫度為20℃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(shè)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（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。131183KW（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℃解：n=1.4： 0。87n=1.25：=0。84n=1： =0。767—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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(shè)蒸汽流過暖風機后全部變?yōu)閜＝0.3MPa的凝結(jié)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?cè)莘e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?cè)莘epA＝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?cè)莘e：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=0.978—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(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(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。825℃,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＝解:查飽和空氣狀態(tài)參數(shù)1＝5℃2＝20℃分別計算狀態(tài)參數(shù):1＝5℃，1＝60＝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(zhì)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解:圖解法略。計算法:查飽和空氣狀態(tài)參數(shù)1＝20℃，＝2.337kPa，h1=2＝35℃，＝5。622kPa，h2=109。44。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℃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(zhì)量:70。8kg空氣的含濕量：10.8g/kg（a)空氣的總質(zhì)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＝解：查表1＝15℃2＝35℃計算狀態(tài)參數(shù)：1＝15℃，＝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(zhì)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＝解:已知：1＝5℃，1＝80%,2＝25℃，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(zhì)量：14195kg/h根據(jù)混合空氣的焓和含濕量計算公式可得:6839kg/h7356kg/hh=27。7kJ/kg（a)根據(jù)d=d1=4。32g/kg(a）查圖得t=178—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(shè)加熱后空氣的溫度2＝21℃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(zhì)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解：(1）查h—d圖2＝21℃，1＝35℃，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解:(1）查圖得：52%＝65。08m3＝0.008kg/m36。7g/kg(a）（2）相對濕度2=14％＝19.5m3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℃解：查h—d圖1＝15℃，2＝30℃，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(zhì)量：＝90.7×103送入濕空氣的質(zhì)量＝91。2×103蒸發(fā)的水量＝1988kg/h(2）查圖濕球溫度為9。7℃，＝40.6kJ/kg＝168。3×103送入濕空氣的質(zhì)量＝169。2×1038－14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℃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/h9-1壓力為0。1MPa,溫度為20℃的空氣，分別以100、300、500及1000m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(zhì)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。6m3323m/s0.00185m9-3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。058m30。55m39-4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。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＝＝344m0.0634m30。543m39-5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解:(1）p2＝0。5MPa0。7=0.37MPa〈pb未到臨界，選用漸縮噴管。＝1108K474m/s0。636m36.7cm2(2)p2＝0。12MPa0.7=0.37MPa>pb選縮放噴管.＝737K985m/s1。76m38。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(zhì)量流量；(2）截面2解:（1)質(zhì)量流量0。71m314。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解：p2＝0.1MPa0。18=0.1MPa=pb出口為臨界流速416。7m/s質(zhì)量流量＝484K1。26m30。026kg/s9－8空氣通過一噴管，進口壓力p1=0.5MPa,t1＝600K，質(zhì)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。09m3667m/s＝24.5cm2(2)650m/s390K1.12m3＝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(zhì)量流量50kg/s，燃氣的比熱k＝1.36，定壓質(zhì)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出口截面積＝805cm2（2)喉部流速：0.535MPa＝847。4K552m/s0.4193m3喉部截面積＝380cm29-10水蒸氣壓力p1=0。1MPa,t1＝120℃以500m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。79-11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解:h1=3023kJ/kg,s1=6。765kJ/(kg。K）pc=0。546×2=1。092MPahc=2881kJ/kg，vc=2。0m3h2=2454kJ/kg，v2=1。53m3cc=532。9m/sc2=1066。7m/s質(zhì)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。2335m3pb/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=212.443.4K/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/s10—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℃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(jié)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s3=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(jié)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(jié)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(zhì)，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(zhì),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;（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(jié)水在混合式回熱器中被2MPa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℃,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(shè)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(shè)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?？偯汉?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(shè)汽輪機兩段（即抽汽前后)的相對內(nèi)效率都為0。8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(zhì)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(shè)工質(zhì)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(shè)工質(zhì)k=1。41，＝1.02kJ/(kg。K)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(zhì)定壓吸熱終了溫度t3＝600℃，設(shè)k=1。41，＝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/kg411-1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解：壓縮機出口壓力故：＝0.325MPaT3=20+273=293K＝209K致冷量：＝1。01×（263-209）＝54。5kJ/kg致冷劑的質(zhì)量流量0。43kg/s＝368K壓縮功:w1=cp(T2—T1）=106kJ/kg壓縮功率:P1=mw1