工程热力学习题答案全.pdf

课后课后思考思考题题及习题及习题答案答案 思考题 1 2 否 闭口是说没有物质交换 绝热是说没有热量交换没有排除做功的可能 所以不是孤立系统 思考题 1 7 否 稳定但不平衡 平衡的概念是内外同时建立热和力的平衡 显然铁棒上各点 的温度并不相同 即存在热的不平衡 习题 1 3 2 1 21 1 11 1 12 6 2 1 1 1 lnln 0 5 0 5 100 172 ln138 374kJ 0 1 v v vp p vp v vp p v wpdvdv v 习题 1 4 sinBPgl 63 10sin0 1 100 89 807 200 10sin30 99215 44 PaPBgl 习题 1 5 2 1 wpdv 1 p 定值 2 1 0 05 6 0 02 0 7 1021kJ v v pwdvdv 2 pV 定值 2 1 62 1 1 1 2 1 1 1 0 05 ln0 7 100 02 ln12 8kJ 0 02 v v v pv v pv wpdvdv v 习题 1 7 需由热泵向室内提供的热量为 3 1 70000 10 2 40 10019264 4 3600 Q w 1 2 0 Q w 1 0 2 19264 4 3 853 5 Q w kw 习题 1 9 1 5 1 2 0 10 3 97 7 3600 Q w 2 5 210 10 7 360074800QQw kJ h 3 1 27 78 3600 Q w kw 思考题 2 5 甲与乙的看法都是错误的 首先依题意可知 如果瓶内氧气压力要减少一半 相 应的质量也会减少一半 对于甲的看法 虽然每次抽出的氧气体积不变 但是由于每抽气一次均会导致气 瓶中的压力会有所有下降 每次抽出来的氧气质量也是不同的 甲的错误就在于 认为每次抽出的来氧气质量会相同 而对于乙的看法 乙则认为气瓶内氧气体积增大一倍 压力就会减半 但是在抽 气过程中 瓶内氧气的质量是在改变的 因此其结论也是错误的 所抽次数的求解如下 抽气前气瓶内氧气的状态参数为 p0 v m0 可求得原气瓶中氧气的质量 m0为 3 00 0 5 10p vp m RTRT 式 1 第一次抽气后 且第一次抽出的气体质量 m1 气瓶内氧气的状态参数为 p1 v mo m1 以气瓶和抽气筒为一个系统 则 3 10 50 1 10pm RT 式 2 结合式 1 和 2 可得 10 5 5 1 pp 式 3 而对于第一次抽出的气体 每次抽出的气体体积为 v 0 1L 3 11 0 1 10pm RT 式 4 结合式可求得第一次抽气后气瓶的气体质量为 m0 m1 3 1 01 5 10p mm RT 式 5 第二次抽出的气体体积同样为 v2 0 1L 质量为 m2 第二次抽气后气瓶内气 体的压力为 p2 气瓶内气体质量则为 m0 m1 m2 以气瓶和抽气筒为系统 则 有 3 201 50 1 10pmm RT 式 6 将式 5 代入式 6 可得 2 210 55 5 15 1 ppp 式 7 依此类推 第 n 次抽气后气瓶中的氧气压力 pn为 0 5 5 1 n n pp 所以 当 0 0 5 n pp 时 5 0 5 5 1 n 求得 n 35 次 思考题 2 8 1 否 因为 pv ccR 即二者之间的差值只与其气体常数有关 不随温度变 化 2 由于1 p v vvv c cRR k ccc 而 cv是与温度有关的 因此比热容比 k 与温度 是有关的 思考题 2 11 1 是的 i i m g m 所有各成分的质量相同时 相应的质量成份是相同的 2 摩尔成份不一定相同 因为 11 nn iii iii ii nMM m gx mnMM 即质量成分相同时 摩尔成份还与各成份的摩尔质量有关 习题 2 3 求被压入的二氧化碳 CO2质量 解 令起始状态为 1 P1 V1 T1 m1 终状态为 2 P2 V2 T2 m2 被压入的二氧 化碳 CO2质量即为 m2 m1 应用理想气体方程 PVmRT 1 1 1 1 PV m RT 22 2 2 PV m RT 221 1 21 21 PVPV mm RTRT 由题意可知 V2 V1 3m3 R 188 9 J kg K 查表 2 1 11g PpB 22g PpB 11 273Tt 22 273Tt 故 221 121 21 2121 6535 30 3 10 1 013 1030 10 1 013 10 12 02 kg 188 970 27345 273 PVPVPPV mm RTRTR TT 习题 2 6 储气灌初始质量 m1 1 1 1 1 pv m RT 储气灌终态时质量 m2 2 2 2 2 p v m RT 压缩机每分钟充入空气的质量 0 0 0 0 p v m RT 由已知条件可知 p1 p0 0 1Mpa T1 T2 T0 273 15 288K V1 V2 8 5m3 V0 3m3 故所需时间 t 为 2 21 1 6 212121 6 0 0 00 0 0 0 7 108 5 19 83min 0 1 103 p vpv mmpp vRTRTRT t p v mRTp v RT 习题 2 9 1 求氮的质量 m PVmRT 故 6 13 7 100 05 7 69 kg 296 827 273 PV m RT 2 求熔化温度 6 16 5 100 05 361 7 69 296 8 PV T mR K 习题 2 14 设标准状态下空气质量流量为 m kg h 由于 000 mPVRT 则 00 0 101325 3500 4526 27 287273 PV m RT kg h 1 按平均比热容计算 查表 2 4 线性插值法 25 0 1 0045 pm c 250 0 1 0155 pm c 25025 00 6 250 25 4526 27 1 0155250 1 004525 1 035 10 ppmpm Qm cc kJ h 2 按真实比热容经验公式计算 2 1 T pp T m QMc dT M 23 0123p McaaTa Ta T 查表 2 3 2 1 523 298 23 223344 21212121 6 23 0123 4 312 0 312 0 4526 27 28 97 4526 27 28 97234 4526 27 28 97234 1 0404 10 p T T QdT T TTTTTTTT aaTa Ta T a TaTa T a aaa a kJ h 3 按定值比热容计算 将空气看做双原子气体 其定压摩尔比热容 Mcp为 0 27 8 31429 1 22 p i RMc kJ kmol k 6 21 4526 27 29 1 523298 1 023 10 28 97 pp m QMc TT M kJ h 习题 2 16 1 求混合气体质量 m 由已知条件及PVmRT 可知 需先求得混合气体的气体常数 R 而 0 R R M 由已知条件可求得 1 0 4 440 2 280 4 3236 n ii i Mx M 则 0 8314 230 9 36 R R M 故 6 0 04 10 4 7 51 kg 230 950 273 PVB m RT 大气压 B 133 322 75099991 5B 1mmHg 133 322 Pa 2 001 1 10 PVPV m RTRT 001 1 10 6 1 1 0 0 5 0 1 0 04 10 133 322 7504 273 4 671 1 013 10 50273 PVPV RTRT PVT V PT 习题 2 18 1 0 22 4 M 1 1 0 97 160 006 300 0018 440 0018 58 22 4 0 002 440 0183 28 16 48 i n i i MMr 0 16 48 0 74 22 422 4 M kg m3 2 ii pr p 44 3 0 0 97 101 325 1098285 3 CHCH prp Pa 2626 3 0 0 006 101 325 10607 95 C HC H prp Pa 3838 3 0 0 0018 101 325 10182 39 C HC H prp Pa 410410 3 0 0 0018 101 325 10182 39 C HC H prp Pa 22 3 0 0 002 101 325 10202 65 COCO prp Pa 22 3 0 0 0183 101 325 101854 2 NN prp Pa 习题 3 1 1 可将热力系统取为 礼堂中的空气 则可知该系统为闭口系统 根据闭口系统能量方程 QUW 由于系统中没有作功 故 W 0 因此 由上式可知 系统所得热量 Q 为热力学能的增加 U 而依题意可知系统 热力学能的增加等于人体的散热量 即 5 20 2 67 10 60 2000 400QU kJ 2 将热力系统取为 礼堂中的空气和人 则可知该系统为闭口系统 闭口系统能量方程 QUW 由于系统中没有作功 故 W 0 由于系统对外界没有传热 即 Q 为 0 而对整个礼堂的空气和人来说没有外来热 量 所以系统热力学能的增加 U 为 0 空气温度的升高是由于人体对环境的散热量由空气吸收 从而导致的空气热力学 能增加 习题 3 2 对量热器 QUW 依题意有 120060 1140Q kJ 2048 0 04 60W kJ 故 114048 1188UQ W kJ 习题 3 3 对整个刚性水箱 QUW 系统与外界绝热 则 3 0 450 9 807 30 10U WU 132 39U kJ 而 2121 132 39 v mc ttUUU 求得 2 26 32 t 习题 3 5 1 对 1 a 2 b 1 过程 QUW 其中 由于 1 a 2 b 1 过程为一闭口循环 故 U 0 则有 QW 即 10 7 w 4 W 7 kJ 2 同样对 1 c 2 b 1 过程 有 QW 即 7 q 4 2 Q 5 kJ 习题 3 7 依题意为闭口系统 则有 21 QUW UUW 21212 21 1 1 5 1 585 1 585 60UUm uup vpv kJ 由气体状态方程bavp 得 0 2 1000 1 5 ab 1 2 200 1 5 ab 解得 1200a 1160b 则气体状态方程为 12001160pv 由于气体质量 m 为 1 5kg 故此式可转化为 8001160pV 2 2 1 1 1 2 22 0 2 1 800 1160600 22 V V V V a WpdVVbVVV kJ W 还可根据 P V 图计算 则过程中的传热量为 21 60600660QUW UUW kJ 习题 3 8 热力系 左边的空气 系统 整个容器为闭口系统 过程特征 绝热 自由膨胀 根据闭口系统能量方程 WUQ 绝热0 Q 自由膨胀 W 0 因此 U 0 对空气可以看作理想气体 其内能是温度的单值函数 得 2121 0300 v mc TTTTK 根据理想气体状态方程 21 1 21 22 1 100 6 RTpV pp VV kPa 习题 3 10 开口稳态稳流系统 1 以风机为研究对象 根据稳态稳流能量方程 t QHW 系统与外界绝热 Q 0 则 22 0 ps mc ttW 3 2 7 00 56287 10 0 1 2 t 解得 2 1 78t 2 空气在加热器中的吸热量 0 56 1 0045 250 1 78 139 63 p Qmct kW 3 由于 t QHW 对不可逆过程也成立 故以上结果仍正确 习题 4 1 多变过程的过程方程 n pvconst 则由已知条件有 1 12 2 nn p vp v 则 21 12 ln ln 1 8 0 903 ln ln 1 10 pp n vv 由于 1 v n nk cT n qcT 工质为空气 则 Rcv 2 5 7 2 p cR 则 3 0 903 1 45 287 40 10 10 903 12 v nk qcTTKJ kg n 解得 10 88T K 热力学能的变化 5 287 7 8KJ Kg 2 vucTT 焓的变化 7 287 10 9KJ kg 2 phcTT 熵的变化 22 11 751 lnln287ln10287ln0 821KJ Kg 228 pv vp scc vp 膨胀功 407 8 32 2KJ Kgwqu 轴功 40 10 9 29 1KJ kgtwqh 或 0 903 32 229 1 twnwKJ Kg 习题 4 2 1 可逆绝热膨胀到 P2 0 1MPa 膨胀功 1 12 1 1 111 88KJ kg 1 k k RTp w kp 由于是可逆绝热过程 即等熵过程 故0s 2 不可逆绝热膨胀到 P2 0 1Mpa T2 300K 能量方程 quw 绝热 则0q 12 5 28715027330088 3 2 v KJ kgwuc TT 22 11 73000 1 lnln 287ln287ln0 117KJ K kg 2150 2730 5 p Tp scR Tp 3 可逆等温膨胀到 P2 0 1MPa 1 2 0 5 ln 287 150273 ln195 4 0 1 p wRTKJ kg p 1 2 0 5 ln 287ln0 462KJ K kg 0 1 p sR p 4 可逆多变膨胀到 P2 0 1MPa 多变指数 n 2 12 1 12 2 1 287 150273 0 1 1 1 67 1 12 10 5 n n RTp wKJ Kg np 22 11 lnln p Tp scR Tp 多变过程中 12 1 22 2 11 0 1 0 4472 0 5 n n Tp Tp 故 70 1 287ln0 4472287ln0 346 20 5 sKJ K kg 习题 4 6 1 定温过程 1 2 0 3 ln628730 273ln573 2KJ 0 1 p WmRT p 由于是定温过程 21 T303TK 且0U 则WQ 2 定熵过程 1 12 1 287 3030 1 1 4 1 1 61351 4 11 4 10 31 4 k k RTp WmKJ kp 由于是定熵过程 即绝热 所以0Q 定熵过程中 11 4 1 221 4 11 0 1 0 7306 0 3 k k Tp Tp 则 21 0 7306303 0 7306221 4TTK 3 指数为 n 1 2 的多变过程 1 2 1 1 1 2 12 1 287 3030 1 1 61436 5 11 2 10 3 n n RTp WmKJ np 多变过程中 11 2 1 221 2 11 0 1 0 8327 0 3 n n Tp Tp 则 21 0 8327303 0 8327252 3TTK 1 2 1 45 6287 252 3303 218 3KJ 11 2 12 v nk QmcT n 综上 不同过程中空气对外所作的功及所进行的热量交换和终态温度的比较结果 均为 定温过程 多变过程 定熵过程 习题 4 7 多变过程的过程方程 n pvconst 则由已经条件有 1 12 2 nn p vp v 则 21 12 ln ln 0 12 0 6 1 3 ln ln 0 236 0 815 pp n vv 66 1 12 2 11 0 6 100 2360 12 100 815 146 11 3 1 wpvp vKJ kg n 21212 21 1 66 1 1111 1 3 1 41 0 12 100 8150 6 100 236 1 3 11 41 36 5 n nkRnk qc TTTTp vpv nknk KJ kg 36 5 146109 5 uqwKJ kg 21221 1 153 3KJ kg 1 p k hc TTp vpv k 22 11 75 22 0 8150 12 lnln287 ln287 ln 0 09KJ K kg 0 2360 6 pv vp scc vp 习题 4 13 由已知条件 压气机每小时吸气量为 600 标准 m3 则可求得相应空气质量 m 101325 600 0 216 287273 3600 o o p V mKg s RT 定温过程 1 2 0 1 ln0 216287293 ln37 7 0 8 s T p WmRTKW p 定熵过程 1 1 4 1 1 4 2 1 1 1 40 8 10 216287293151 6kw 11 4 10 1 k k s s kp WmRT kp 习题 4 15 11 25 1 1 25 11 25 1 1 25 6 20 273 160oC 0 1 60 1 T 20 273 0 1 n n n n Tp T Tp pp p p T p 终终 终 初初 中间终初 中间 初 初 应采用二级压缩 两级压缩最佳中间压力 二级压缩终了时空气温度 习题 4 17 1 2 1 1 1 4 1 1 1 25 2 1 1 3 1 1 0 5 10 06 1 0 1 0 5 10 06 1 0 1 0 5 10 06 1 0 76 0 1 n v v v v p c p 根据 则 习题 5 3 1 2 过程为定压吸热过程 则该过程中吸热量 q1 2为 1 221 1 011000 300 707 kJ kg p qc TT 2 3 过程为可逆绝热过程 且已知 P2 P1 0 1Mpa T3 T1 300K 3 1 过程为定温 放热过程 则由 1 33 22 k k Tp Tp 解得 3 3 1 48 10pMpa 3 1 过程为定温放热过程 该过程中的放热量 q3 1为 3 3 3 13 1 1 48 10 ln287 300 ln 362 8kJ kg 0 1 p qRT p 循环热效率为 3 1 1 2 362 8 1 1 48 7 707 t q q 净功为 01 23 1 707362 8344 2kJ kgwqq 习题 5 6 1 冬季 逆卡诺循环用于供热时的供热系数为 111 2 01212 20273 14 65 200 c qqT wqqTT 注 其中 T1为室内空气温度 T2为室外空气温度 则该热泵需要的功率为 1 0 2 120020 0 455kW 14 65 3600 c q w 2 夏季 逆卡诺循环用于制冷时的制冷系数为 22 1 012 c qT wTT 注 其中 T1 为室外空气温度 T2 为室内空气温度 其中 212 1200 3600 qTT 0 0 455kW w 则 1 1 1200 20273 20273 3600 0 455 20273 T T 解得 T1 40 习题 5 12 实际过程中消耗的轴功为 1 2 0 1 1 251 25ln1 25 287400 ln330 42kJ kg 1 ss T p wwRT p 实际过程中压气机内空气的熵变为 1 2 0 1 ln287ln0 6608kJ K 1 p sR p 空气 实际过程中压气机放出的热量为 0 330 42kJ kg ss qhww 令压气机在压缩过程中放出的热量全部为周围环境所吸收 则环境所吸收的热量 即为 330 42kJ kgqq 环 则环境中熵变为 330 42 1 1014kJ K 300 q s T 环境 环境 环境 则系统总熵变为 0 6608 1 1014 0 4406kJ Ksss 总空气环境 习题 5 16 由已知条件可求得隔板两侧空气的质量分别为 6 1 1 1 1 0 4 100 1 0 4453kg 287 40273 pV m RT 6 22 2 2 0 2 100 1 0 2378kg 287 20273 p V m RT 在混合过程中 以整个容器为对象 则根据闭口系统能量方程 QUW 由题意可知 Q 0 W 0 则0U 设混合后空气的温度为 Tm 则有 1122 0 vmvm Umc TTm c TT 可解得 1 12 2 12 0 4453 3130 2378 293 306 04 0 44530 2378 m mTm T TK mm 混合过程中引起的空气熵变化为 12 1122 12 lnln lnln 0 136kJ K mm vv TVTV m cRm cR TVTV SSS 总 习题 5 19 多变过程中放出的热量为 21 1 v nk qc TT n 其中 n 1 3 k 1 4 5 2 v cR T1 30 273 303K 则需先求 T2 多变过程中 1 22 11 n n Tp Tp 解得 11 3 1 21 3 21 1 1 303 515 48 0 1 n n p TTK p 则可求得 21 1 3 1 45 287 515 48303 50 818kJ kg 11 3 12 v nk qc TT n 多变过程中空气的熵变为 22 11 7 0 kJ kg 2 515 481 lnln287 ln287 ln 1271 3030 1 p T R T p sc p 空气 环境的熵变为 50 818 0 1752kJ kg 290 qq s TT 环境 环境 环境环境 系统的总熵变为 0 1271 0 1752 0 0481kJ kgsss 总空气环境 习题 5 24 1 1 21 12 12 30020 1 110 673 100020 300 2 110 7 1000 0 7 1000700 0 673 1000673 70067327 3 1000673327 1000 0 10 t o t c o ot c ot oo o iso T T T T WQKJ WQKJ LWWKJ QQWKJ QQ ssss TT 热源工质冷源 327 0 09 00300 3000 0927 oiso oiso KJ K LTsKJ Ts 做功能力损失符合 习题课答案 习题课答案 习题 5 2 该循环的热效率为 0 1 700 70 1000 t w q 相应的卡诺循环热效率为 2 1 400 1160 1000 tc T T 由于 ttc 不符合卡诺循环 故该循环不能实现 习题 5 9 不可逆压缩过程中所消耗的功为 1 1 4 1 1 4 12 1 287 3000 3 1 11 111 1 0 118 731kJ 11 4 10 1 k k re RTp WWm kp 对于整个过程 有 QUW 依题意知 Q 0 则 8 731kJUW 而21 vUmc TT 解得 21 8 731 300 421 69K 0 1 2 5 0 287v U TT mc 空气熵的变化为 22 11 7 kJ k 2 421 690 3 lnln287 ln287 ln 0 027 3000 1 p T R T p sc p 空气 习题 5 15 实际循环热效率为 22 1 1 600 60 11166 200060 t qT q T 若热源供给 1000kJ 的热量 即 q1 1000kJ 则可解得 q1为 21 1 1 66 1000340kJ t qq 则实际过程中循环净功为 0 12 1000340660kJwqq 做功能力损失为 0 max0lww 最大循环境净功0 maxw为 10 maxtcqw 可逆循环热效率tc 为 2 1 600 1170 2000 tc T T 则10 max1000 70 700kJtcqw 故作功能力损失为 0 max070066040kJlww 习题 5 17 1 2 过程为定容吸热过程 则 22 11 2 5 Tp Tp 解得 2 21 1 2 5 127273 1000 p TTK p 则该过程中吸热量 q2 1为 1 2 1 221 5 2871000400 430 5 kJ kg 2 v quc TT 3 1 过程为定温过程 则 3 3 1 1 pvp v 解得 3 3 1 1 0 15 10 1 5 v ppMPa v 该过程中放热量 q3 1为 1 1 3 1 3 ln287400 ln0 1264 337kJ kg v qRT v 循环热效率为 3 1 1 2 264 337 1138 6 430 5 t q q 循环净功为 0 1 23 1 430 5264 3 166 2kJ kgwqq 习题 7 6 由 p 1 MPa 查表得 附表 2 3 0 0011272 vm kg 3 0 19438 vm kg 则蒸气 x 0 95 的比体积为 3 1 1 0 95 0 00112720 95 0 194380 1847 vx vxvm kg 蒸汽体积流量 3 1500 0 1847 0 077 36003600 mv Vm s 输汽管的内径最小为 440 0 7 7 0 0 6 2 6 m 2 53 1 4 V d c 习题 7 9 1 求总容积和终了时蒸汽的干度 由 pA 0 5 MPa 查表得 附表 2 3 0 0010925 vm kg 3 0 37486 vm kg 则 A 中干饱和蒸气 x 1 的比 体积为 3 1 1 0 374860 37486 A vx vxvm kg 则 A 的容积为 3 1 0 374860 37486 AA A Vm vm 由 pB 1 MPa 查表得 3 0 0011272 vm kg 3 0 19438 vm kg 则 B 中湿蒸气 x 0 8 的比体积 为 3 1 1 0 8 0 00112720 8 0 194380 15573 B vx vxvm kg 则 B 的容积为 3 2 0 155730 31146 BB B Vm vm 则容器的总容积为 V VA VB 0 37486 0 31146 0 68632m3 由已知条件 终了时蒸气压力为 0 7MPa 查表得 3 0 0011079 vm kg 3 0 27281 vm kg 终了时蒸汽比容 3 0 68632 0 229 m kg 12 V v m 由 1 vx vxv 可解得终了时蒸汽干度 x 为 0 2290 0011079 0 839 0 272810 0011079 vv x vv 2 求由蒸汽传给环境的热量 对于整个容器 Q UW 其中没有对外界做功 所以 W 0 所以Q U 即蒸汽传给环境的热量为蒸汽的热力学能的变化 即 ABAABB Qmm um um u 由于hupv 所以uhpv 由 pA 0 5 MPa pB 1 MPa 以及终了时蒸气压力 p 0 7MPa 查表可得 附表 2 640 352748 59 AA hh 762 842777 67 BB hh 697 322763 29hh 利用公式 1 hx hxh 可解得 1 1 12748 59kJ kg AAA hhh 1 0 8 0 82374 70kJ kg BBB hhh 1 0 839 0 8392427 77kJ kghhh 由此解得 63 2748 590 5 100 37486 102561 1kJ kg AAA A uhp v 63 2374 7 1 100 15573 102219 0kJ kg BBB B uhp v 63 2427 770 7 100 229 102267 47kJ kguhpv 故蒸汽传给环境的热量为 12 2267 47 1 2561 1 22219 196 29kJ kg ABAABB Qmm um um u 习题 7 13 锅炉进水温度 t0为 20 其相应的焓值为 0pm 0 c20 4 186883 7kJ kght 或查附表 1 0 83 86kJ kgh 对于 ts 100 的干饱和蒸汽 可查附表得出相应的焓值 2675 71kJ kgh 则锅炉中水的吸热量为 10 200 2675 783 7 518400kJ hQm hh 由锅炉的效率 68 锅炉的有效利用热量与投入锅炉燃料所产生的热量之 比 可计算得烟气的放热量为 1 2 762352 9kJ h 0 68 Q Q 则可求得每小时通过的烟气量为 2 762352 9 1503kg h 1 079 650 180 y Q m c t 习题 8 4 水蒸气分压力 根据 t20 查水蒸气表得对应的饱和压力为0 0023385 s p MPa 0 7 0 00233850 001637MPa vs pp 含湿量 s s v v pB p pB p d 622622 10 34 akgg 露点 查水蒸气表 当 v p0 001637 MPa 时 饱和温度即露点 t14 6 水蒸气密度 3 0121 0 293461 1637 mkg TR P v v v 干空气质量 293287 5 2 76 163510 5 TR Vp m a a a 2 92 湿空气气体常数 湿空气质量 001 01 dmm a 2 95 湿空气气体常数 5 10 378 01 287 v p R288 8 KkgJ 析出水量 在 t10 查水蒸气表得对应的饱和压力为 s p1 228 kPa sv pp 含湿量 v v pB p d 6222 7 73 akgg 析出水量 2 ddmm aw 7 62g 习题 8 12 设 ma1为新风干空气质量 ma2为循环干空气质量 混合后干空气质量为 mac 则 mac ma1 ma2 m1为新风湿空气质量 m2为循环湿空气质量 已知 t1 5 1 80 t2 25 2 70 查 h d 图可得 h1 17 kJ kg a d1 4 6g kg a h2 61 kJ kg a d2 13 9g kg a 已知送风状态点tc 21 c 60 查 h d 图可得 hc 44 8 kJ kg a dc 9 2g kg a vc p 1 49kPa 则可求得混合后干空气质量 101300 1490 12000 14195kg h 287294 ac ac ac p V m R T 根据混合空气的焓和含湿量计算公式 h1 为新风加热后的焓值 1 122aaacc m hm hm h 1 122aaacc m dm dm d 可解得 2 1 12 14195 9 2 13 9 7173 8 4 6 13 9 acc a mdd m dd kg h 2a m14195 7173 8 7021 2kg h 新风加热后的焓值 22 1 1 28 9kJ kg a acca a m hm h h m 根据 h1 28 9 kJ kg a d d1 4 6g kg a 查图得 t1 17 相应的新空气和循环空气的流量则为 111 1 0 001 7173 8 1 0 001 4 6 7206 8kg h a mmd 222 1 0 001 7021 2 1 0 001 13 9 7118 8kg h a mmd 习题 8 16 已知 t1 20 1 70 t2 35 2 100 由 h d 图可查得进入和离开冷却塔的空气参数 h1 46kJ kg a d1 10 2 g kg a h2 133kJ kg a d2 37 7 g kg a 由 t3 40 和 t4 25 取水的平均定压比热 pm c 4 1868kJ kg K 可求得水的焓值 3w h 167 5 kJ kg 4w h 104 7kJ kg 干空气的质量 334 3 4 37 3kg s 21 21 10 www a w mhh m hhhdd 进入冷却塔的湿空气质量 10 001 1 37 7kg s a mmd 则进入冷却塔的湿空气体积流量为 Vmv 其中湿空气的比体积计算式为 3 10 001606 0 89 a R T vdmkg B 故 3 37 7 0 8933 6 Vmvms 需要补充水的质量流量为 21 1 03kg s wa mm dd 或 m m2 m1 习题 9 7 1 若出口压力 p2 0 1 MPa 应采用什么形式的喷管 临界压力 pc为 1c pp 已知进口压力 p1 0 5 MPa 对于空气 双原子气体 0 528 则 6 1 0 5280 528 0 5 100 264 MPa c pp 2c pp 应采用渐缩渐扩管 2 定熵过程 气体出口温度 T2为 1 1 4 1 1 4 2 21 1 0 1 600379 0 5 k k p TTK p 气体进口比体积 v1 3 1 1 6 1 287600 0 3444 0 5 10 RT vm kg p 气体出口速度 c2为 1 2 1 1 1 2 21667m s 1 k k kp pv kp c 气体出口比体积 v2 3 2 2 6 2 287 379 1 0877 0 1 10 RT vm kg p 出口截面积 f2为 2 2 2 2 1 5 1 0877 0 002446 667 mv fm c 3 不可逆绝热过程 气体出口温度 T2 为 2112 6000 95 600379 390nTTTTK 气体出口速度 c2 为 212 m s 7 44 72 44 720 287 600390 649 5 2 pcc TT 或 22 m s0 95667 650 n cc 气体出口比体积 v2 3 2 2 6 2 287 390 1 1193 0 1 10 RT vm kg p 出口截面积 f2 为 2 2 2 2 1 5 1 1193 0 002585 649 5 mv fm c 9 10 截面处气流速度 1 2 2 2 0 00 Ag ApAfA TTR TTchhc 当地音速 AgT Rc 据马赫数的概念 1 1 2 1 2 0 0 A Ag Ag fA T T TR TTR c c Ma 于是K Ma TTA49 326 26 0 14 1 2 350 2 1 2 22 0 smTRMacMac AgfA 32 21749 3262874 16 0 MPa T T pp A A 51 0 350 49 326 65 0 14 1 4 1 1 0 0 Kgm p TR A Ag A 1837 0 1051 0 49 326287 3 6 sKg fc q A fA m 08 3 1837 0 32 217106 2 3 考虑出口截面参数 由于 28 0 3432 065 0528 0 0 MPapMPapp bcrcr 故MPapp cr 3432 0 2 K p p TT62 291 65 0 3432 0 350 4 1 14 11 0 2 02 Kgm p TRg 2439 0 343200 62 291287 3 2 2 2 smTTchhc pf 38 342 62 291350 10002 2 2 20202 因喷管各截面质量流量相等 所以 23 2 2 2 22 2 1019 2 38 342 2439 008 3 m c q c q f f m f m 习题 9 14 由于绝热节能前后焓不变 则 h1 h2 由已知条件 p2 T2 可在水蒸气焾熵图 h s 上确定状态点 2 从点 2 作一水 平线与 p1 线相交 则其交点为状态点 1 由 h s 图可查得其干度为 x 0 97 还可由点 1 查得 t1 212 故可得该绝热节流过程中平均绝热节流系数为 21 21 130212 43 16 0 12 j h TTT ppp K MPa 第十章第十章 10 3 解 1 点焓和熵分别为 3433kJ kg 6 529 kJ kg K 2 点焓和熵分别为 2027kJ kg 6 529 kJ kg K 3 点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为 163 38kJ kg 0 5591 kJ kg K 1 平均加热温度 1 13 13 hh T ss 547 7K 2 平均放热温度 2 23 321 17 23 hh TK ss 3 循环热效率 1 2 1 43 t T T 10 4 解 汽轮机入口处 p1 14MPa t1 540oC 查水蒸气 h s 图 h1 3433kJ kg s1 6 529 kJ kg K 再热状态出口 p1 3MPa t1 540oC 查水蒸气 h s 图 h1 3547kJ kg s1 7 347 kJ kg K 再热状态入口 p6 3MPa s6 6 529 kJ kg K 查水蒸气 h s 图 h6 2988kJ kg 锅炉入口 p3 5KPa 查饱和水表 h3 163 38kJ kg s3 0 5591 kJ kg K 1 平均加热温度 31 6 1 1 1 564 3 hhhh K ss 2 平均放热温度 2 23 312 23 hh K ss 3 循环热效率 t 44 7 10 5 解