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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、、、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。

因此在、、、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kg,kJ/kg,335 kJ/kg,kJ/kg,kJ/kg。

7-2已知湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=。

试分别用水蒸气表和h-s图求出hx,vx,ux,sx。

解:查表得:h``=2777kJ/kg h`= kJ/kg
v``=kg v`=m3/kg
u``= h``-pv``= kJ/kg u`=h`-pv`= kJ/kg
s``= kJ/ s`=kJ/
hx=xh``+(1-x)h`= kJ/kg
vx=xv``+(1-x)v`= m3/kg
ux=xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg
sx=xs``+(1-x)s`= kJ/
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=,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``=kg v`=m3/kg
h``=kg h`= kJ/kg
湿饱和蒸汽的质量:
解之得:
x=
比容:vx=xv``+(1-x)v`= m3/kg
焓:hx=xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg
7-4将2kg水盛于容积为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``=kg h`= kJ/kg
v``=kg v`=kg
饱和压力。

刚性容器中水的比容:
=m3/kg<v``
因此是湿蒸汽。

压力是饱和压力。

干度:=
焓:hx=xh``+(1-x)h`=kg
蒸汽的质量和体积:
mv=x×m=×2=
V= mv×v``=
7-5已知8 m3的湿蒸汽,在p=MPa时,其湿度(1-x)=,求此湿蒸汽的质量与焓。

解:p=MPa的饱和参数
h``=2773kJ/kg h`= kJ/kg
v``=kg v`=kg
湿蒸汽的质量:
m3/kg

焓:h=mhx=x(h``+(1-x)h`)=×=×103 kJ
7-6有一台采暖锅炉,每小时能生产压力p=1 MPa(绝对)、x=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=的比容
查表饱和参数v``=kg v`=kg
m3/kg
蒸汽体积流量:=s
输汽管的半径最小为=
内径:
7-7某空调系统采用p=MPa、x=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=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:
=619000kJ/h
p=MPa的饱和参数:
h``=kg h`= kJ/kg
p=MPa、x=蒸汽的焓
hx=xh``+(1-x)h`=kg
需要蒸汽
kg /h
法二:
湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽
=kg /h
7-8气缸中盛有、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``=kg h``=kg p1=
容积:V=mv``= m3
t=80℃的饱和蒸汽参数
v`=0. 0010292m3/kg v``=kg
h``=kg h`= kJ/kg p2=
比容:=m3/kg
干度:=
焓:hx=xh``+(1-x)h`=kg
放出的热量:q=m(h``120-hx-vx(p2-p1))=817 kJ
7-9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=MPa 的干饱和蒸汽,B中盛有2kg pB=1 MPa,x=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=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
pA=MPa的干饱和蒸汽参数
v``=kg h``=kg uA=kg
A占容积:VA=mAv``= m3
pB=1 MPa的饱和蒸汽参数
v``=kg v`=kg
h``=2777kJ/kg h`=kg
vB=xv``+(1-x)v`= m3/kg
hB=xh``+(1-x)h`=2374kJ/kg
uB=2219kJ/kg
B占容积:VA=mBv= m3
总容积:V=VA+VB= m3
的饱和蒸汽参数
v``=kg v`=kg
h``=kg h`=kg
蒸汽比容:m3/kg
蒸汽干度:=
(2)由蒸汽传给环境的热量
终了时的焓:hx=xh``+(1-x)h`=2502kJ/kg
ux=kg
=kJ
7-10将1kgp1=,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=,求此膨胀过程所作的功量。

解:查表p1=,t1=200℃
h1=2850kJ/kg v1= m3/kg (u1=2639 kJ/kg)
查表p2=,t2=300℃
h2=3061kJ/kg v2= m3/kg
s2= kJ/ (u2=2801 kJ/kg)
查表p3=,s=
h3=2680kJ/kg v3= m3/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
=162 kJ/kg
绝热膨胀过程所作的功量
=292 kJ/kg
7-11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,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= kJ/
则绝热膨胀到p2=5kPa,s2= kJ/
时蒸汽的终参数
t2=℃h2=2160kJ/kg v2= m3/kg
汽轮机所作的功
1184 kJ/kg
(2)不可逆绝热膨胀后的熵为
s3= +=
p3=5kPa蒸汽的终参数:h3=2236kJ/kg
汽轮机所作的功1108 kJ/kg
7-12有一台工业锅炉,每小时能生产压力p1=,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=;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h
p1=,t1=300℃的过热蒸汽的参数:
h1=3040kJ/kg v1=kg
取水为定值比热,其的焓值:h0=25×=104 kJ/kg
单位蒸汽吸热量:q=h1-h0=2936 kJ/kg
总吸热量:MkJ/h
锅炉效率:%
(2)湿蒸汽的参数
v2=m3/kg
h2=2708kJ/kg
定压过程吸收的热量
q=m(h1-hx)=
内能的变化:
=
7-13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=kg
20℃水的焓:h0=20*= kJ/kg
水的吸热量:q1=200*烟气的放热量:
q=864200 kJ/h
烟气量:
=2139kg/h
=kg
V=4128 m3/h
7-14湿蒸汽进入干度计前的压力p1=,经节流后的压力p2=,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=。

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