第七章课后习题
7-1 利用蒸汽图表，填充下表空白：
7-2 湿饱和蒸汽的0.95,1
t h u s,再用
x p MPa
==，试利用水蒸气表求,,,
s
h-s图求上述参数。
解：利用饱和水和饱和水蒸气表：
利用h-s图
7-3 过程蒸汽的，试根据水蒸气表求,,,v h s u 和过热度，再用h-s 图求上述参数。
解：据水蒸气表，
时
、
、
利用 h-s 图。
7-4 已知水蒸气的压力0.5p MPa =、比体积30.35/v m kg =，问这是不是过热蒸汽？如果不是，那么是饱和蒸汽还是湿蒸汽？用水蒸气表求出其他参数。
解：利用水蒸气表
时，
，因
所以该水蒸气不是过热蒸气而是饱和湿蒸汽。
据同一表查得：。
7-5 某锅炉每小时生产10 000kg 的蒸汽，蒸汽的表压力 1.9e p MPa = 、温度1350t C =︒。
设锅炉给水的温度240t C =︒，锅炉的效率0.78B η= ，煤的发热量（热值）42.9710/P Q KJ kg =⨯，求每小时锅炉的煤耗量是多少？锅炉内水的加热、汽化以及蒸汽的过热都在定压下进行。
锅炉效率 的定义为 B η=
水和蒸汽所吸收的热量
燃料燃烧时可提供的热量
未被水和蒸汽吸收的
热量是锅炉的热损失，其中主要是烟囱排烟带走的热能。
解：
由查未饱和水和过热蒸汽
表，得
每生产 1kg 蒸汽需要吸入热量
设每小时锅炉耗煤 mkg ，则
7-6 1kg 113,450p MPa t C ==︒的蒸汽，可逆绝热膨胀至20.004p MPa =，试用h-s 图求终点状态参数2222,,,t v h s ，并求膨胀功w 和技术功t w 。
解：由 h-s 图查得：
、
、
、。
膨胀功：
技术功：
7-7 1kg 、112,0.95p aMPa x ==的蒸汽，定温膨胀到21p MPa =，求终点状态参数2222,,,t v h s ，并求该过程中对蒸汽所加入的热量q 和过程中蒸汽对外界所作的膨胀功w. 解：由 h-s 图查得
7-8 一台功率为20 000 KW 的汽轮机，其耗汽率61.3210/d kg J -=⨯。
从汽轮机排出的乏气参数220.001,0.9p MPa x ==，乏气进入冷凝器后在其中凝结为冷凝水。
冷凝器中的压力设为0.004MPa ，即等于乏汽压力下的饱和温度。
乏汽在凝结时放出热量为冷却水所吸收，因此冷却水离开冷凝器时的温度高于进入时的温度。
设冷却水进入冷凝器时的温度为10℃，离开时温度为18℃，求冷却水每小时的流量（t/h ）。
冷却水在管内流动，乏汽在管壁外凝结，如图7-13。
管子通常用黄铜管。
大型冷凝器中装有数千根黄铜管。
（耗汽率计装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量，详见11-1节。
）
解：已知，故每小时耗汽量
乏气状态，查表得时，汽化
潜热，故每 kg 乏汽凝结为饱和水时放出热量
冷却水流量为，取冷凝器为体系，列能量方程
7-9 给水在温度
160
t C
=︒、压力 3.5
P MPa
=下进入蒸汽锅炉的省煤器，
并在锅炉中加热成
2350
t C
=︒的过热蒸汽。
试把该过程表示在T-S图
上，并求加热过程中水的平均吸热温度。
解：由未饱和水与过热蒸汽表查得：
水的加热过程可看作定压过程，所以
7-10 图7-14所示刚性容器的容积为3
3m，内储有压力为3.5MPa的饱和蒸汽和饱和水，其中蒸汽和水的在质量之比为1：9 。
将饱和水通过阀门排出容器，使容器内蒸汽和水的总质量减为原来的一半。
若要保持容器内温度不变，试问需从外界传入多少热量。
解：由饱和水和饱和水蒸气表查得：
已知，汽水质量为1：9，即干度，所以
初始状态质量
其中饱和水质量
饱和蒸汽质量
据题意，自阀门排出饱和水
器内终态质量
由于排出过程中容器内温度不变，所以蒸汽压力也不变，维持
3.5MPa ，这时
取器为系统，据能量守恒式，因不作功，若不计动能差与位能差，并
考虑到，则
7-11 一热交换器用干饱和蒸汽加热空气。
已知蒸汽压力为0.1MPa，空气出、入口温度分别为66℃、21℃，环境温度
t 21℃。
若热交换
器与外界完全绝热，求稳流状态下每千克蒸汽凝结时：（1）流过的空气质量；（2）整个系统的熵变以及做功能力的不可逆损失。
解：查饱和水和饱和蒸汽表得时，、
由能量守恒方程得，所以
（2）取换热器为控制容积，列熵方程
据题意，故，于是
7-12 绝热良好的圆筒内装有自由浮动无摩擦的活塞，活塞下有压力为0.8MPa，干度为0.9的湿蒸汽0.5kg，活塞上方有空气以保持压力平衡。
吹空气入活塞上方空间，下压活塞，使蒸汽压力上升，干度变为1。
试求；（1）终态（x=1）的蒸汽压力；（2）压缩中蒸汽所消耗的功。
解：查表
（1）据题意活塞下压，过程可认为是等熵过程，即
，查饱和水蒸气表，经插值，求得
（2）所以
7-13 竖直放置的气缸活塞系统内含100kg 水，初温为27℃。
外界通过搅拌器向系统输入 1000S W KJ =的功，同时有温度为373K 的热源向系统内的水传热100KJ ，如图7-15。
若过程中水维持定压，且水的比热容 4.187/()p c KJ kg K = ，求：（1）过程中水的熵变及热源熵变；（2）整个系统做功能力的损失。
设环境的温度0300T K =、压力00.1p MPa =。
解：由于温升较小，忽略其体积变化，则
（1）熵变
（3）做功能力损失
取水和热源为系统，为闭口绝热系，列熵方程
7-14 在一台蒸汽锅炉中，烟气定压放热，温度从 1 500℃降低到250℃，所 放出的热量用以生产水蒸气，压力为9.0MPa ，温度为30℃的锅炉给水被加热、汽化并过热成119.0,450p MPa t C ==︒的过热蒸汽。
将烟气近似看作空气，取比热容 1.0789/()p c KJ kg K = ，试求：（1）生产1kg 过热蒸汽需要的烟气（kg ）;(2)生产1kg 过热蒸汽时烟气熵的减小以及过热蒸汽的增加；（3）将烟气和水蒸气作为孤立系时生产1kg 过热蒸汽孤立系熵的增加；（4）环境温度为20℃时做功能力的损失。
解：锅炉中烟气进口温度
；
出口温度
由未饱和水和过热蒸汽表查得：
给水：
、
过热蒸汽：、
（1）烟气量
由热平衡方程：
（2）烟气熵变
水的熵变
（3）孤立系统熵变
（4）做功能力损失
7-15 上题中，加热、汽化、过热过程若在电加热锅炉内完成，试求生产1kg 过热蒸汽的（1）耗电量；（2）整个系统做功能力损失；（3）蒸气获得的可用能。
解：（1）耗电量即度获得的能量
（2）据熵方程，因交换电能对系统熵变无影响，绝热
熵流为零。
所以
（3）获得的可用能是其火用值增量。