chapter6 蒸气的热力性质.doc

例题利用水蒸气表判断下列各点的状态，并确定其h，s，x的值。 解（）由饱和水和饱和蒸汽表查得p=2MPa时，显然，可知该状态为过热蒸汽。查未饱和水过热蒸汽表，得，时，对于过热蒸汽，干度x无意义。（） 查饱和表得p=9MPa时，可见，该状态为湿蒸汽，其干度为 又查饱和表得时 按湿蒸汽的参数计算式得 =2489.0kJ/kg ( 3 ) 显然，该状态为湿蒸汽状态。由已知参数查饱和水和饱和蒸汽表得 按湿蒸汽的参数计算公式得 （）由饱和水和饱和蒸汽表查得当时，显然，所以该状态为未饱和水。通常的状态参数可利用与的对应状态参数内插得到，但此处与跨越了未饱和表中的黑粗线，说明它们分别处于不同相区。应使内插在未饱和水区内进行，选取离最接近的与的未饱和水参数内插。查未饱和水和过热蒸汽表得，时 ，时 于是时 对于未饱和水干度x无意义。（）时，饱和蒸汽比体积，可见，该状态为过热蒸汽。查过热蒸汽表得时， 时， 该状态的温度可由比体积值求得讨论应该注意，在利用未饱和水与过热蒸汽作内插时，不允许跨越表中的粗折线，如遇这种情况，应选用更详细的表，或使内插计算在未饱和水（或过热蒸汽）区内进行。例题在一台蒸汽锅炉中，烟气定压放热，温度从降低到，所放出的热量以生产水蒸汽。压力为9.0MPa、温度为的锅炉给水被加热、汽化、过热成压力为、温度为的过热蒸汽。将烟气近似为空气，取比热容为定值，且。试求：（） 产生1kg过热蒸汽需要多少千克烟气？（） 生产1kg过热蒸汽时，烟气熵的减小以及过热蒸汽熵的增大各为多少？（）将烟气和水蒸气作为孤立系，求生产kg过热蒸汽时，孤立系熵的增大为多少？设环境温度为，求做功能力的损失，并在T-s图上表示出。解由过冷水和过热蒸汽表查得给水：时，过热蒸汽：时 烟气的进、出口温度：（） 又热平衡方程可确定kg过热蒸汽需mkg烟气量 （） 烟气熵变水的熵变 （） 取烟气与水蒸气作为孤立系，系统的熵变 做功能力的损失 其在图上的定性表示如图所示例题一容积为的开口容器，装满1.0Mpa, 的水，问将容器内的水加热到将会有多少公斤水溢出？（忽略水的汽化，假定加热过程中容器体积不变）解因所对应的饱和温度为,所以初、终态均处于未饱和水状态。查未饱和表得 于是水溢出量 例题两个容积均为的刚性容器，一个充满1.0MPa的饱和水，一个储有1.0MPa的饱和蒸汽。若发生爆炸时，哪个更危险？解如容器爆炸，刚性容器内工质就快速由1.0MPa可逆绝热膨胀到0.1MPa，过程中做功量为 如图所示，此时1.0MPa的饱和蒸汽将由状态a定熵地膨胀到0.1MPa的湿蒸汽状态b，其干度为；而下的饱和水将由状态c定熵的膨胀到0.1MPa的湿蒸汽状态d，其干度为。由饱和蒸汽表查得的有关参数如表所示。表例题附表0.199.6340.0010431.6943417.42505.71.30287.35891.0179.9160.0011270.19440761.72583.32.13886.5859（） 对于下1.0MPa的饱和蒸汽 由此可求得 相应地 于是 故 （） 对于1.0MPa下的饱和水 由此得到 相应地 于是 故 对比这两者的结果，可以看出，要比W大了28.0倍。可见饱和水爆炸时，其危险性更大。例题水蒸气压力时，密度。若质量流量，定温放热量。求终态参数及做功量。解（）先求蒸汽的比体积一确定过程的初态。 从饱和蒸汽表查得，显然，故态是过热蒸汽。查过热蒸汽表得 （）因热量已知且系定温过程，故可求过程中熵变化量，从而得终态的熵值，再由及来确定终点。因为 故 由此可绘出过程线如图所示，按，可由h-s图中读出有关参数。为使结果较精确也可以采用计算方法算出终态有关参数。由闭口系能量方程式，得 其中 故 显然做功量为负值，可知本过程为一定温压缩过程。例题的水蒸气进入汽轮机，在汽轮机中膨胀到5kPa汽轮机效率为0.85，试求：（）每千克蒸汽所做的功；（）由于不可逆引起的熵产及有效能损失（设环境温度为300K）。解过程如图所示。由查表得 由及确定可逆绝热过程的终态。因点处于两相区，所以先确定， 根据的实际出口状态的焓值， 由求得于是 每千克蒸汽所做的功，由稳定流动能量方程得 熵产 有效能损失 kJ/kg若用查图法则比较方便。由线与线交点得状态点，可查得该点的参数等值。由线与线交点得点，可查得。于是根据的定义可求得 .由线与线交点得点，可查得.于是根据及求得欲求的量。例题如图所示，容器中盛有温度为的0.5kg水和4kg水蒸气，现对容器加热，工质所得热量。试求容器中工质热力学能的变化和工质对外做的膨胀功。（设活塞上作用力不变，活塞与外界绝热，并与器壁无摩擦）解确定初态的干度 查饱和表得， 计算得 确定终态参数。因过程为定压过程，则，于是 由饱和表内插得:时 因，所以态处于两相区 于是 代入上列相应数值得： 工质所做的功 或根据闭口系能量方程得 讨论求解该题的关键，一是正确判断系统中哪个参数不变；二是根据已知条件求得确定个状态的独立参数，例如，态的确定，及态的的的确定。例题压力为、干度为0.95的蒸汽流经一直径为0.02m的绝热管道，经过阀门后绝热节流到.MPa，如图所示。若要求节流前后蒸汽的流速保持不变，则节流后管道的直径为多少米？解过程如图所示。根据质量守恒 即 得 由及，查图得。根据节流过程及，查得 故 例题一台汽包，盛有MPa的汽水混合物，开始时，水占容积的一半。如由底部阀门排走300kg水，为了使汽包内汽水混合物的温度保持不变，需要加入多少热量？如果从顶部阀门放汽300kg，条件如前，那又要加入多少热量？解（）确定初态的独立变量及其他状态参数查表有时 初态蒸汽的质量为 初态饱和水的质量为 总质量 对整个系统，其干度为 或根据时，直接查图得（）确定终态的及其他状态参数放水（或汽）以后，整个系统 由于过程保持温度不变，对于湿饱和蒸汽，则也是压力不变。因此时的饱和水和干饱和蒸汽的参数也是终态所对应的饱和参数。（） 求加入的热量根据热力学第一定律 又 若放水 若放汽 求加入的热量还可按如下方法：终态蒸汽质量为 终态水的质量为 过程中蒸汽的产生量 于是过程中需加入的热量，若放走水，则 若放走汽，则 例题10一空调制冷装置，采用氟里昂22作为制冷剂。氟里昂22进入蒸发器时, ；出口状态为干饱和蒸气。自蒸发器出来，状态的干饱和蒸气被吸入压缩机绝热压缩到压力时，排向一冷凝器，如图12所示。用p-h图求：（）在蒸发器中吸收的热量；（）若压缩是可逆绝热的，压缩kg氟里昂22所需的技术功以及氟里昂22的压缩终温。解工质在蒸发器中的等压吸热过程和在压缩机中的可逆