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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 ,334.9 kJ/kg ,335 kJ/kg ,335.3 kJ/kg ,335.7 kJ/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h x ,v x ,u x ,s x 。

解:查表得:h``=2777kJ/kg h`=762.6 kJ/kgv``=0.1943m 3/kg v`=0.0011274 m 3/kgu``= h``-pv``=2582.7 kJ/kg u`=h`-pv`=761.47 kJ/kgs``=6.5847 kJ/(kg.K) s`=2.1382 kJ/(kg.K)h x =xh``+(1-x)h`=2575.6 kJ/kgv x =xv``+(1-x)v`=0.1749 m 3/kgu x =xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kgs x =xs``+(1-x)s`=6.14 kJ/(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m v =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``=0.10422m 3/kg v`=0.0011726 m 3/kgh``=2796.4kJ/kg h`=897.8 kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量:xm m v = `)1(``v x xv mV -+= 解之得:x=0.53比容:v x =xv``+(1-x)v`=0.0558 m 3/kg焓:h x =xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg7-4将2kg 水盛于容积为0.2m 3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/kg h`=852.4 kJ/kgv``=0.12714m 3/kg v`=0.0011565m 3/kg饱和压力1.5551MPa 。

刚性容器中水的比容:22.0=v =0.1 m 3/kg<v`` 因此是湿蒸汽。

压力是饱和压力1.5551MPa 。

干度:````v v v v x x --==0.78 焓:h x =xh``+(1-x)h`=2364.8kJ/kg蒸汽的质量和体积:m v =x ×m=0.78×2=1.56kgV= m v ×v``=0.19834m 37-5已知8 m 3的湿蒸汽,在p =0.9 MPa 时,其湿度(1-x )=0.65,求此湿蒸汽的质量与焓。

解:p =0.9 MPa 的饱和参数h``=2773kJ/kg h`=742.6 kJ/kgv``=0.21484m 3/kg v`=0.0011213m 3/kg湿蒸汽的质量:=-+=`)1(``v x xv v 0.0759 m 3/kgvV m ==105.4kg 焓:h=mh x =x(h``+(1-x)h`)=105.4×1453.24kJ =1.53×103 kJ7-6有一台采暖锅炉,每小时能生产压力p =1 MPa (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 =1 MPa 、x =0.95的比容查表饱和参数v``=0.1943m 3/kg v`=0.0011274m 3/kg=-+=`)1(``v x xv v 0.18464 m 3/kg蒸汽体积流量: 3600mv v = =0.077m 3/s 输汽管的半径最小为 πc v r ==0.0313m 内径:0.0626m7-7某空调系统采用p =0.3 MPa 、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m 3,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 =0.3 MPa 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⨯⨯⨯⨯⨯=∆=∆=t c RT pV t mc q p p =619000kJ/h p =0.3 MPa 的饱和参数:h``=2725.5kJ/kg h`=561.4 kJ/kgp =0.3 MPa 、x =0.94蒸汽的焓h x =xh``+(1-x)h`=2595.7kJ/kg需要蒸汽=-=`h h q m s 304.28 kg /h 法二:湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽t c m h h xm p a ∆=-`)``()4.5615.2725(*94.0120*005.1*293.1*4000-=m =306.6 kg /h 7-8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``=0.89202m 3/kg h``=2706.6kJ/kg p1=0.19854MPa容积:V=mv``=0.44601 m 3t =80℃的饱和蒸汽参数v`=0. 0010292m 3/kg v``=3.4104m 3/kgh``=2643.8kJ/kg h`=334.92 kJ/kg p2=0.047359MPa 比容:5.044601.0==m V v x =0.89202 m 3/kg 干度:````v v v v x x --==0.26 焓:h x =xh``+(1-x)h`=935.2kJ/kg放出的热量:q=m(h ``120-h x -v x (p2-p1))=817 kJ7-9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p A =0.5 MPa 的干饱和蒸汽,B 中盛有2kg p B =1 MPa ,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p 3=0.7 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p A =0.5 MPa 的干饱和蒸汽参数v``=0.37481m 3/kg h``=2748.5kJ/kg u A =2561.1kJ/kgA 占容积:V A =m A v``=0.37481 m 3p B =1 MPa 的饱和蒸汽参数v``=0.1943m 3/kg v`=0.0011274m 3/kgh``=2777kJ/kg h`=762.6kJ/kgv B =xv``+(1-x)v`=0.155 m 3/kgh B =xh``+(1-x)h`=2374kJ/kgu B =2219kJ/kgB 占容积:V A =m B v=0.31 m 3总容积:V=V A +V B =0.685 m 30.7MPa 的饱和蒸汽参数v``=0.27274m 3/kg v`=0.0011082m 3/kgh``=2762.9kJ/kg h`=697.1kJ/kg 蒸汽比容:==mV v 0.228 m 3/kg 蒸汽干度:````v v v v x x --==0.84 (2)由蒸汽传给环境的热量终了时的焓:h x =xh``+(1-x)h`=2502kJ/kgu x =2342.4kJ/kgx B A B B A A u m m u m u m q )(+-+==-193.7 kJ7-10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/kg v1=0.352 m 3/kg (u1=2639 kJ/kg )查表p2=0.6MPa ,t2=300℃h2=3061kJ/kg v2=0.4344 m 3/kgs2=7.372 kJ/(kg.K) (u2=2801 kJ/kg )查表p3=0.1MPa ,s=7.372h3=2680kJ/kg v3=1.706 m 3/kg (u3=2509 kJ/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-⨯⨯-=∆-∆=∆v p h u =162 kJ/kg绝热膨胀过程所作的功量)3322(32v p v p h h u w ---=∆-==292 kJ/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/kg s1=7.083 kJ/(kg.K)则绝热膨胀到p2=5kPa ,s2=7.083 kJ/(kg.K)时蒸汽的终参数t2=32.88℃ h2=2160kJ/kg v2=23.52 m 3/kg汽轮机所作的功=∆=h w t 1184 kJ/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 =∆=h w t 1108 kJ/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=⨯=294001430Q 42.042MkJ/hp1=1.4MPa ,t1=300℃的过热蒸汽的参数:h1=3040kJ/kg v1=0.1823m 3/kg取水为定值比热,其的焓值:h0=25×4.1868=104 kJ/kg单位蒸汽吸热量:q=h1-h0=2936 kJ/kg总吸热量:==mq Q 229.36 MkJ/h 锅炉效率:==QQ 2η69.84% (2)湿蒸汽的参数v 2=0.136 m 3/kgh 2=2708kJ/kg定压过程吸收的热量q=m(h1-h x )= 3.32MkJ内能的变化:)(v p h m u ∆-∆=∆=2.65MkJ7-13有一废热锅炉,进入该锅炉的烟气温度为t y1=600℃排烟温度为t y2=200℃。

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