工程热力学课后作业答案第五版

1、2-2.已知N的M=28,求（1）N的气体常数；2）标准状态下N的比容和密度；（3）p0.1MPa,222t500C时的摩尔容积Mv。解：（1）N的气体常数2R8314Ri=296.9J/（kgK）M282）标准状态下N的比容和密度2=0.8m3/kgRT296.9273vp1013251=1.25kg/m3v(3)p0.1MPa,t500C时的摩尔容积MvMvRT=64.27m3/kmol2-3.把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力pi30kPa,终了表压力p0.3Mpa,温度由t1=45C增加到t2=70C。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B=101.325kPa。解：热力系

2、：储气罐。应用理想气体状态方程。压送前储气罐中CO2的质量m1凹RT1压送后储气罐中CO2的质量m2凹RT2根据题意容积体积不变；R=188.9p1pBg1(1)p2pBg2(2)T1t1273(3)T2t2273(4)压入的CO2的质量mm1動2能畀（5）将(1)、(2)、(3)、(4)代入(5)式得m=12.02kg2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300m3的空气，如外界的温度增高到27C,大气压降低到99.3kPa，而鼓风机每小时的送风量仍为300m3,问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题vp2p130099.3101.325mmlm2()()000=41.97kgRT2

3、T12873002732-6空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15C、压力为O.lMPa的空气3m3,充入容积8.5m3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到0.7MPa?设充气过程中气罐内温度不变。解：热力系：储气罐。使用理想气体状态方程。第一种解法：首先求终态时需要充入的空气质量kgp2v27058.5RT2287288压缩机每分钟充入空气量m竺RT1053287H288kg所需时间m2t一19.83minm第二种解法将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为0.1MPa一定量的空气压缩为0.7MPa的空气；或者说0.7MPa、

4、8.5m3的空气在0.1MPa下占体积为多少的问题。根据等温状态方程pvconst0.7MPa、8.5m3的空气在0.1MPa下占体积为V1心059.5m3P10.1压缩机每分钟可以压缩0.1MPa的空气3m3，则要压缩59.5m3的空气需要的时间59.519.83min32-8在一直径为400mm的活塞上置有质量为3000kg的物体，气缸中空气的温度为18C，质量为2.12kg。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B=101kPa，问：(1)气缸中空气的终温是多少?(2)终态的比容是多少?(3)初态和终态的密度各是多少?解：热力系：气缸和活塞构成的区间。i使用理想气体状态方程。（1）空气终

5、态温度V2T2T1582KV1（2）空气的初容积p=3000X9.8/（nr2）+101000=335.7kPaV1mRT10.527m3p空气的终态比容22V1v2=0.5m3/kgmm或者RT2v20.5m3/kgp（3）初态密度m2.121=4kg/m30.5272丄kg/m3v22-9解：（1）氮气质量m竺RT13.7060.05296.8300=7.69kg2）熔化温度pv16.506.0.05mR7.69296.8=361K214如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为go23.2%，g76.8%。2N2试求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。解

6、：折合分子量M-1giM0.2320.768=28.863228气体常数iiRE空M28.86=288J/（kgK）容积成分ro2goM/Mo2=20.9%r120.9%=79.1%N2标准状态下的比容和密度22428.8622.4=1.288kg/m3v-=0.776m1安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h,假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少？如何解释空气温度的升高。解：（1）热力系：礼堂中的空气。闭口系统根据闭口系统能量方

7、程QUW因为没有作功故W=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。Q200040020/60=2.67X105kJ/kg2-15已知天然气的容积成分r97%，r0.6%，r0.18%，r0.18%，CH4C2H6C3H8C4H10r0.2%，r1.83%。试求：CO2N2（1）天然气在标准状态下的密度；（2）各组成气体在标准状态下的分压力。解：（1）密度MrM（97160.6300.18440.18580.2441.8328）/100ii=16.48M16.480.736kg/m3o22.422.4（2）各组成气体在标准状态下分压力因为：prpiip97%*101.32598.285k

8、PaCH4同理其他成分分压力分别为：（略）(1)热力系：礼堂中的空气和人。闭口系统根据闭口系统能量方程QUW因为没有作功故w=o；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，所以内能的增加为0。空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。35,有一闭口系统，从状态1经a变化到状态2,如图，又从状态2经b回到状态1；再从状态1经过c变化到状态2。在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。a过程-热量Q(kJ)膨胀功W(kJ)1-a-210 x12-b-1-7-41-c-2x2X2解：闭口系统。使用闭口系统能量方程对1-a-2和2-b-1组成一个闭口循环，有即10+(7)=

9、x1+(4)x1=7kJ对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环x2+(7)=2+(4)x2=5kJ(3)对过程2-b-1，根据QUWUQW()3kJ3-6一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。过程Q(kJ)W(kJ)dE(kJ)12110001100230100-10034-9500-95045050-50解：同上题3-7解：热力系：1.5kg质量气体闭口系统，状态方程：pavbU1.5(1.5p2v285)(1.5plvl85)=90kJ由状态方程得1000=a*0.2+b200=a*1.2+b解上两式得：a=-800b=1160则功量为21W1.5pdv1.5_

10、(BB00)v21160v1.2=900kJ20.21过程中传热量QUW=990kJ38容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为27C的空气，右边为真空，容积为左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。解：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QUW绝热Q0自由膨胀W=0因此AU=0对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得me(T2T1)0T2T1300Kv根据理想气体状态方程p2RT2p1V11pl=lOOkPaV2V263-9一个储气罐从压缩空气总管充气，总管

11、内压缩空气参数恒定，为500kPa,25C。充气开始时，罐内空气参数为100kPa,25C。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。解：开口系统特征：绝热充气过程工质：空气(理想气体)根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。0m2h2m0h0dE没有流出工质m2=0dE=dU=(mu)-(mu)cv2cv1终态工质为流入的工质和原有工质和m0=m-mcv2cv1mu-mu=m0h0(1)cv2cv2cv1cv1h0=cT0pu=cT2cv2vu=cTlcv1vplVm=cv1RT1cv2=p2V=RT2代入上式(1)整理得T2=398.3KT1(k

12、T0T1)-P-p2310供暖用风机连同加热器，把温度为0C的冷空气加热到温度为2250C,然后送入建筑物的风道内，送风量为0.56kg/s风机轴上的输入功率为1kW,设整个装置与外界绝热。试计算：(1)风机出口处空气温度(；2)空气在加热器中的吸热量(；3)若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？解：开口稳态稳流系统(1)风机入口为0C则出口为mcprQT-10001.78CmCp0.56.0060312t11.78C空气在加热器中的吸热量QmCpT0.56.006(2501.78)=138.84kW若加热有阻力，结果1仍正确；但在加热器中的吸热

13、量减少。加热器中Qh2h1u2P2v2(u1P1v1)，p2减小故吸热减小。311只0.06m3的罐，与温度为2TC、压力为7MPa的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空气流进罐内，压力达到5MPa时，把阀门关闭。这一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的阀门关闭后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。问储罐内最后压力是多少？解：热力系：充入罐内的气体由于对真空罐充气时，是焓变内能的过程mhmucT一pT0kT01.4300420Kcv罐内温度回复到室温过程是定容过程T2300p2P1=3.57MPaT420312压力为1MPa和温度为200C的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道

14、与它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设（1）容器开始时是真空的；（2）容器装有一个用弹簧控制的活塞，活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假定弹簧的最初长度是自由长度；（3）容器装在一个活塞，其上有重物，需要1MPa的压力举起它。求每种情况下容器内空气的最终温度？解:（1）同上题TkT01.4473662K=389C（2）huwh=cT0pL=kpwpAdLAkdpkpAppVRT222cT=pT0552K=279CcB0.5Rv同（2）只是W不同wpdVpVRTcT=T0T0H473K=200CcRv313解：Wh对理想气体hcTpucTv314解：（1）理

15、想气体状态方程p1T22*293=586K2）吸热：QmeTp1VT=2500kJvRT1kl3-15解：烟气放热等于空气吸热lm3空气吸取1.09m3的烟气的热Q1.09245=267kJ267=205ve1.293l.Olt2=10+205=2153-16解：m1h1m2h2(m1m2)h3heTp代入得：m1eT1m2eT2.120*773+210473_T一582K(m1m2)e330一309317解：等容过程ek1.4eRpRT2RT1p2vp1vQmeTm一37.5kJvk1k13-18解：定压过程T1=1V2068.4030.03辺场2KmR1287T2=432.4K内能变化：U

16、me1(1.010.287)216.2=1563kJ焓变化：HkU1.456.32188kJ功量交换：V22V10.06m3WdV)(V2V1)2068.40.03=62.05kJ热量交换：QUW156.362.05=218.35kJ7-1当水的温度t=80C,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=80C时饱和压力为0.047359MPa。未饱和。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、焓值分别为2649.3kJ/kg，334.9kJ/kg，335kJ/kg，335.3k

17、J/kg，335.7kJ/kg。72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解：查表得：h=2777kJ/kgv=0.1943m3/kgu=hpv=2582.7kJ/kgs=6.5847kJ/(kg.K)hx=xh+(1-x)h=2575.6kJ/kgxvx=xv+(1-x)v=0.1749m3/kgxux=xu+(1-x)u=2400kJ/kgxsx=xs+(1-x)s=6.14kJ/(kg.K)x7-3在V=60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t=210C,干饱和蒸汽的含量h、=762.6kJ/kgv=0.0011274m3/kgu=hpv=7

18、61.47kJ/kgs=2.1382kJ/(kg.K)mv=0.57kg，试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。解：t=210C的饱和汽和饱和水的比容分别为：v=0.10422m3/kgh=2796.4kJ/kgv=0.0011726m3/kgh=897.8kJ/kg湿饱和蒸汽的质量：mvxvx，ux，sx。xv、；1x）vm解之得：x=0.53比容：vx=xv+（1-x）v=0.0558m3/kgx焓：hx=xh+（1-x）h=1904kJ/kgx74将2kg水盛于容积为0.2m3的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200C试求容器中（1）压力；（2）焓；（3）蒸汽的质量和体积。解：（1）查200

19、C的饱和参数h=2791.4kJ/kgh=852.4kJ/kgv=0.12714m3/kgv=0.0011565m3/kg饱和压力1.5551MPa。刚性容器中水的比容：0.22=0.1m3/kgvv因此是湿蒸汽。压力是饱和压力1.5551MPa。干度：xXxV-=0.78v、.焓：hx=xh+(1-x)h=2364.8kJ/kgx蒸汽的质量和体积：mv=xXm=0.78X2=1.56kgV=mXv=0.19834m3v7-5已知8m3的湿蒸汽，在p=0.9MPa时，其湿度(1x)=0.65，求此湿蒸汽的质量与焓。解：p=0.9MPa的饱和参数h=2773kJ/kgh=742.6kJ/kgv=

20、0.21484m3/kgv=0.0011213m3/kg湿蒸汽的质量：vxvB1x)v0.0759m3/kgm-=105.4kgv焓：h=mh=x（h+（1-x）h）=105.4X1453.24kJ=1.53X103kJx7-6有一台采暖锅炉，每小时能生产压力p=1MPa（绝对）、x=0.95的蒸汽1500kg。当蒸汽的流速c25m/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=1MPa、x=0.95的比容查表饱和参数v=0.1943m3/kgv=0.0011274m3/kgvxvx）v0.18464m3/kg蒸汽体积流量：输汽管的半径最小为r；=0.0313mc内径：0.

21、0626m7-7某空调系统采用p=0.3MPa、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m3,空气通过暖风机（从0C）被加热到120C。设蒸汽流过暖风机后全部变为p=0.3MPa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：pV1054000qmetct.01L20=619000kJ/hpRTp287273p=0.3MPa的饱和参数：h=2725.5kJ/kgh=561.4kJ/kgp=0.3MPa、x=0.94蒸汽的焓hx=xh+(1-x)h=2595.7kJ/kgx需要蒸汽m304.28kg/hshh法二：湿蒸汽中起加热作用的仅为

22、干饱和蒸汽xm(hf)mctap=306.6kg/h4000*1.293*1.005*1200.94*(2725.5561.4)7-8气缸中盛有0.5kg、t=120的干饱和蒸汽，在定容下冷却至80C。求此冷却过程中蒸汽放出的热量。解：t=120C的干饱和蒸汽参数：v=0.89202m3/kgh=2706.6kJ/kgp1=0.19854MPa容积：V=mv=0.44601m3t=80C的饱和蒸汽参数v=0.0010292m3/kgv=3.4104m3/kgh=2643.8kJ/kgh=334.92kJ/kgp2=0.047359MPa比容：vV0.44601=0.89202m3/kgxm0.

23、5干度：x=0.26v、.焓：hx=xh+(1-x)h=935.2kJ/kgx放出的热量：q=m(h120-hx-vx(p2-p1)=817kJ120 xx79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=0.5MPa的干饱和蒸汽，B中盛有2kgpB=1MPa,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p3=0.7MPa。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=0.5MPa的干饱和蒸汽参数v=0.37481m3/kgh=2748.5kJ/kguA=2561.1kJ/kgAA占容积：VA=

24、mAv=0.37481m3AApB=1MPa的饱和蒸汽参数v=0.1943m3/kgv=0.0011274m3/kgh=2777kJ/kgh=762.6kJ/kgvB=xv+(1-x)v=0.155m3/kghB=xh+(1-x)h=2374kJ/kguB=2219kJ/kgB占容积：V=mv=0.31m3AB总容积:V=VA+Vb=0.685m3AB0.7MPa的饱和蒸汽参数v=0.27274m3/kgv=0.0011082m3/kgh=2762.9kJ/kgh=697.1kJ/kg蒸汽比容：vV0.228m3/kgm蒸汽干度：x=0.84、v(2)由蒸汽传给环境的热量终了时的焓：h=xh、

25、+(l-x)h、=2502kJ/kgxux=2342.4kJ/kgqmumu(mm)u=-l93.7kJAABBABx710将1kgp1=0.6MPa,t1=200C的蒸汽在定压条件下加热到t2=300C，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=200Ch1=2850kJ/kgv1=0.352m3/kg(u1=2639kJ/kg)查表p2=0.6MPa,t2=300Ch2=3061kJ/kgv2=0.4344m3/kgs2=7.372kJ/(kg.K)(u2=2801kJ/kg)查

26、表p3=0.1MPa,s=7.372h3=2680kJ/kgv3=1.706m3/kg(u3=2509kJ/kg)定压过程加入的热量和内能变化量q=h2-h1=211kJ/kgUp2110.6B106(0.43440.352)=162kJ/kg绝热膨胀过程所作的功量wUh2h3(p2v2p3v3)=292kJ/kg7-11汽轮机进汽参数为：p1=3MPa,t1=450C,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=3

27、MPa,t1=450C的参数h1=3344kJ/kgs1=7.083kJ/(kg.K)则绝热膨胀到p2=5kPa,s2=7.083kJ/(kg.K)时蒸汽的终参数t2=32.88Ch2=2160kJ/kgv2=23.52m3/kg汽轮机所作的功wh1184kJ/kgt(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wh1108kJ/kgt7-12有一台工业锅炉，每小时能生产压力pl=1.4MPa,tl=300C的过热蒸汽10t。已知给水的温度25C；从锅筒引出的湿蒸汽的干度x=0.96；湿蒸汽

28、在过热蒸汽中再加热至300C；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042MkJ/hp1=1.4MPa,t1=300C的过热蒸汽的参数：h1=3040kJ/kgv1=0.1823m3/kg取水为定值比热，其的焓值：h0=25X4.1868=104kJ/kg单位蒸汽吸热量：q=h1-h0=2936kJ/kg总吸热量：Q2mq29.36MkJ/h锅炉效率：Q69.84%Q（2）湿蒸汽的参数v2=0.136m3/kgh2=2708kJ/kg定压过程吸

29、收的热量q=m（h1-hx）=3.32MkJx内能的变化:um（p）=2.65MkJ7-13有一废热锅炉，进入该锅炉的烟气温度为t1=600C排烟温度为12=200C。此锅炉每小时y1y2可产生t=100C的干饱和蒸汽200kg,锅炉进水温度为20C，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=100C的干饱和蒸汽的焓：h=2676.3kJ/kg20C水的焓：h0=20*4.186=83.7kJ/kg水的吸热量：q1=200*（2676.3-83.7）=518520kJ/h烟气的放热量：q=06网6420。k

30、J/h烟气量：q864200Ci1.01400=2139kg/hRT287*673100000=1.93m3/kgV=mv4128m3/hy7-14湿蒸汽进入干度计前的压力p1=1.5MPa，经节流后的压力p2=0.2MPa，温度t2=130C。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=0.978-1温度tQOt，压力pO.IMPa，相对湿度70%的湿空气2.5m3。求该湿空气的含湿量、水蒸气分压力、露点、水蒸气密度、干空气质量、湿空气气体常数。如该湿空气在压力不变的情况下，被冷却为1OC的饱和空气，求析出的水量。解：(1)水蒸气分压力：根据t20C，查水蒸气表得对应的饱

31、和压力为pO.OO23368MPaspp0.70.OO233680.00163576MPavs含湿量：d622J622=10.34g/kg(a)BpBpvs露点：查水蒸气表，当p0.00163576MPa寸，饱和温度即露点vt14.35Cv81.03m3/kg水蒸气密度：-0.01234kg/m3vpV(1051635.76)2.5.干空气质量：mLa2.92kgaRT287293a求湿空气质量mm(10.001d)2.95kga湿空气气体常数：R287288.8J/(kgK)10.378鼻105查在t10C，查水蒸气表得对应的饱和压力为p1.228kPasppvs含湿量：d2622j=7.7

32、3g/kg(a)Bpv析出水量：mm(d2d)=7.62gwa8-2温度t25C，压力p0.1MPa,相对湿度50%的湿空气10000kg。求该湿空气的露点、绝对湿度、含湿量、湿空气密度、干空气密度、湿空气容积。解：水蒸气分压力：根据t25C，查水蒸气表得对应的饱和压力为p3.169kPasp叩0.5X3.169=1.58kPavs露点：查水蒸气表，当p1.58kPa时，饱和温度即露点vt13.8Ct25C,v”=43.36m3/kgs绝对湿度：/v”=0.0115kg/m3TOC o 1-5 h zvss含湿量：d622J622s=9.985g/kg(a)BpBvsRT287298湿空气密度

33、：v-a-(10.001606d)(10.001606朋.985)p105=0.867m3/kg10.001d1.16/31.16kg/m3v干空气密度：丄-1.15kg/m3avvam湿空气容积：Vmvv8600m3a10.001d8-3查表题8-4压力B为101325Pa的湿空气，在温度1=5C,相对湿度1=60%的状态下进入加热器，在12=20C离开加热器。进入加热器的湿空气容积为1=10000m3。求加热量及离开加热器时湿空气的相对湿度。解：查饱和空气状态参数t1=5C，p=872Pas,1t2=20C，p=2.337kPas,2分别计算状态参数：t1=5C，1=60%时p=872X6

34、0%=523.2Paadi622Pv3.2g/kg(a)Bpv1hii.Oiti0.001dl(25011.85t1)13.08kJ/kg(a)在加热器中是等湿过程：d2d13.2g/kg(a)h2l.Olt2O.OOld2(25011.85t2)28.32kJ/kg(a)查图得湿空气相对湿度：2=23%干空气的质量：12634kgpV(101325523.2)lOOOOaRT287278加热量：qm(h2hl)12634(28.3213.O8)1.9X105kJa8-5有两股湿空气进行绝热混合，已知第一股气流的1=15m3/min,t=20C,1=30%；第二股气流的U2=20m3/min,

35、12=35C,2=80%。如两股气流的压力均为1013X102Pa,试分别用图解法及计算法求混合后的焓、含湿量、温度、相对湿度。解：图解法略。计算法：查饱和空气状态参数t1=20C,p=2.337kPa,h1=31.14kJ/kg(a)s,1t2=35C,p=5.622kPa,h2=109.4kJ/kg(a)s,2d16221pB1ps14.37g/kg(a)aad262228.9g/kg(a)2ps2Bps2PV(101300.2337)皿km!17.65kgalRT287293aPV(1013005322)20“75km221.75kga2RT287308mh1mh2焓：hai2=74.3

36、4kJ/kg(a)cmma1a2md1md2dala2=17.9g/kg(a)cmma1a2查图得：t28.5Cc=73c8-6已知湿空气的h60kJ/kg(a),t=25C，试用B=0.1013MPa的焓湿图，确定该湿空气的露点、湿球温度、相对湿度、水蒸气分压力。解：露点19C湿球温度20.8C相对湿度69p3.167kPas水蒸气分压力pp=2185Pavs8-7在容积V=60C的房间内，空气的温度和相对湿度分别为21C及70%。问空气的总质量及焓kg值各为多少？设当地大气压为B=0.1013MPa。解：空气21C对应的饱和压力：p2.485kPas水蒸气的分压力：pp=1.7295kPa

37、vs温度21C和相对湿度分别为70%的空气焓：48.77kJ/kg(a)干空气的质量：pV(1013001729.5)60m70.8kgaRT287294a空气的含湿量：d62210.8g/kg(a)Bpv空气的总质量：mm(10.001d)=71.5kga空气的焓值：mhB70.8X48.77=3452.9kJa8-8将温度t=15C,1=60%的空气200m3加热到12=35C,然后送入到干燥器。空气在干燥器总与外界绝热的情况下吸收物料总的水份，离开干燥器的相对湿度增至3=90%。设当地大气压力B=0.1013MPa。试求(1)空气在加热器中的吸热量；(2)空气在干燥器中吸收的水份。解：查

38、表ti=15C,p=1.704kPas1t2=35C,p=5.622kPas,2计算状态参数：t1=15C,1=60时p1p=1.02kPav1s1di622Pv6.33g/kg(a)Bpv1hil.OltlO.OOld1(25011.85t1)31.15kJ/kg(a)在加热器中是等湿过程：d2d16.3g/kg(a)h21.01t20.001d2(25011.85t2)51.5kJ/kg(a)查图得湿空气相对湿度：2=18干空气的质量：PV(1013001020)200m.2426kgaRT287.288a加热量：qm(h2.h1).4937.8kJa干燥器中是绝热过程h3=h2=51.5

39、kJ/kg(a)由3=90%查表得d3=12.64g/kg(a)吸收的水份：mm(d3d2)=1538.4gwa8-9某空调系统每小时需要t=21C,=60%的湿空气12000m3。已知新空气的温度t=5C,cc1=80%，循环空气的温度12=25C,2=70%。新空气与循环空气混合后送入空调系统。设当时的大气压力为0.1013MPa。试求(1)需预先将新空气加热到多少度？(2)新空气与循环空气的流量各为多少(kg/h)?解：已知：11=5C,1=80%,12=25C,2=70%查h-d图可得：h1=15.86kJ/kg(a)d1=4.32g/kg(a),h2=60.63kJ/kg(a)d2=

40、13.93g/kg(a)求tc=21C,c=60%的水蒸气分压力hc=44.76kJ/kg(a),dc=9.3g/kg(a),p=2.485kPa,p=1.49kPaccs1v1求干空气质量：14195kg/hpV(1013001490)12000aRT287294根据混合空气的焓和含湿量计算公式可得：m6839kg/ha1m7356kg/ha2h=27.7kJ/kg(a)根据d=d1=4.32g/kg(a)查图得t=17C8-10为满足某车间对空气温度及相对湿度的要求,需将t1=10C,1=30%的空气加热加湿后再送入车间，设加热后空气的温度12=21C，处理空气的热湿比=3500。试求空气

41、终了时的状态参数d2、h2、2。解：由t=1OC,1=30%,=3500查图得：h2=56kJ/kg（a），d2=13.5g/kg（a），2=85%8-11某空调系统每小时需要12=21C,2=60%的湿空气若干（其中干空气质量m4500akg/h）。现将室外温度11=35C,1=70%的空气经处理后达到上述要求。（1）求在处理过程中所除去的水分及放热量；（2）如将35C的纯干空气4500kg冷却到21C，应放出多少热量。设大气压力B=101325Pa。解：（1）查h-d图t2=21C,2=60%t1=35C,1=70%得h1=99.78kJ/kg(a)d1=25.17g/kg(a)h2=44

42、.76kJ/kg(a)d2=9.3g/kg(a)处理过程除去的水分mm(d1d2)=71.4kg/hwa放热量：qm(hlh2)=247.6kJ/ha(2)将35C的纯干空气4500kg冷却到21C，放出热量qmc(tlt2)=63630kJap8-12已知湿空气的温度t=18C，露点t=8C，试求相对湿度、绝对湿度及含湿量。如将上d述湿空气加热至40C，其相对湿度、绝对湿度有何变化？如将其冷却至饱和状态，求其相对湿度与绝对湿度。当时大气压力为0.1013MPa。解：(1)查图得：152v=65.08m3/kgs=0.008kg/m3v1svsd1622Pv6.7g/kg(a)Bpv1相对湿度

43、2=14%v=19.5m3/kgs2绝对湿度2一=0.0072kg/m3v2svs冷却至饱和状态3=100%饱和温度为8Cv=120.9m3/kgs绝对湿度=0.00827kg/m3s8-13冷却塔中水的温度由38C被冷却至23C，水流量100X103kg/h。从塔底进入的湿空气参数为温度15C，相对湿度50%,塔顶排出的是温度为30C的饱和空气。求需要送入冷却塔的湿空气质量流量和蒸发的水量。若欲将热水(38C)冷却到进口空气的湿球温度，其他参数不变,则送入的湿空气质量流量又为多少？设大气压力B=101325Pa。解：查h-d图ti=15C,1=50%12=30C,2=100%得h1=28.4

44、5kJ/kg(a)h2=99.75kJ/kg(a)d1=5.28g/kg(a)d2=27.2g/kg(a)由t3=38C和t4=23C，取水的平均定压比热c=4.1868kJ/(kg.K)pm水的焓值：h=159.1kJ/kgw3h=96.3kJ/kgw4干空气的质量：m(hh)w3_w3w4(h2hi)h(d2di)0w4=90.7X103kg(a)/h送入湿空气的质量mm(10.001d1)=91.2X103kg/ha蒸发的水量mm(d2d1)0=1988kg/hwa2)查图湿球温度为9.7C,h=40.6kJ/kgw4m(hh)w3w3w4一(h2h1)h(d2d1)0氈w4=168.3

45、X103kg(a)/h送入湿空气的质量mm(10.001d1)=169.2X103kg/ha8-14某厂房产生余热16500kJ/h，热湿比=7000。为保持室内温度12=27C及相对湿度2=40%的要求，向厂房送入湿空气的温度11=19C,求每小时的送风量为多少千克及厂房的产湿量。大气压力B=101325Pa。100010006500解：厂房的余湿：=2.357kg/h7000查图得h2=49.84kJ/kg,hl=35kJ/kg,d1=6.3g/kg(a)送干空气量mQ,1112kg/hah2,h1送风量mm(10.001d1)=1.12X103kg/ha9-1压力为O.IMPa，温度为2

46、0C的空气，分别以100、300、500及1000m/s的速度流动，当被可逆绝热滞止后，问滞止温度及滞止压力各多少？解：h1=cT1=1.01X293=296kJ/kg1p%=久+竺012当c=100m/s时：hT丄h=301kJ/kg,T=亠=298K,pp（亠）k=0.106MPa00c01Tp1当c=300m/s时：h0=341kJ/kg，T0=337.6K，p0=0.158MPa当c=500m/s时：h0=421kJ/kg，T0=416.8K，p0=0.33MPa当c=1000m/s时：h0=796kJ/kg，T0=788.1K，p0=0.308MPa9-2质量流量mlkg/s的空气在

47、喷管内作定熵流动，在截面1-1处测得参数值p1=0.3MPa,t1=200C,c1=20m/s。在截面2-2处测得参数值p2=0.2MPa。求2-2截面处的喷管截面积。解：p叨10.5280.30.15840.2MPac采用渐缩喷管。c1=20m/s较小忽略。因此2-2截面处是临界点p2皿TT1（）k421K2p1RT2v20.6m3/kgP2c212kRT11（疋）T323m/sk1p1f20.00185m3c29-3渐缩喷管进口空气的压力p1=2.53MPa,t1=80C，c1=50m/s。喷管背压pb=1.5MPa。求喷管出口的气流速度c2,状态参数v2、t2。如喷管出口截面积f2=1c

48、m2，求质量流量。解：pp10.5282.53=1.33v1.5MPac没有到临界。滞止温度：T01旷=35424K滞止压力：p0p1()k=2.56MPac2:2kRT0kIp2g1(知k叫m/sp2gT2T1#)k=304Kp1v20.058m3/kgP2mf2C20.55m3/sv29-4如上题喷管背压pb=O.IMPa。求喷管出口的气流速度及质量流量?解：pfl0.5282.53=1.33MPapbcb所以渐缩喷管进口截面压力p2=pc=1.33MPa由定熵过程方程可得：（按c1=0处理）p2gT2T1（上）k=294Kp1c2=a=、KRT2=344m/sRT2v20.0634m3/

49、kgP2mf2c20.543m3/sv29-5空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面上空气参数p1=0.7MPa,t1=947C,c1=0m/s。喷管出口处的压力p2分别为0.5MPa及0.12MPa,质量流量均为0.5kg/s。试选择喷管类型，计算喷管出口截面处的流速及出口截面积。解：（1）p2=0.5MPap動10.5280.7=0.37MPapbeb选缩放喷管。p2kHT2T1(丄)k=737Kp1C2誉12祕5m/SRT2v21.76m3/kgP2v2mf28.9cm2e29-6空气流经一断面为0.1m2的等截面通道，在截面1-1处测得c1=100m/s,p1=0.15MPa,t1=10

50、0C；在截面2-2处，测得c2=171.4m/s,p2=0.14MPa。若流动无摩擦损失，求(1)质量流量；(2)截面2-2处的空气温度；(3)截面1-1与截面2-2之间的传热量。解：(1)质量流量RT1v10.71m3/kgP1mfe114.08kg/sv1=1.22m3/kg(2)v2空0171.4m14.08T2p2v2595KR(3)qme3141kJ/sp9-7有p1=0.18MPa,t1=300C的氧气通过渐缩喷管，已知背压pb=0.1MPa。喷管出口直径d2=10mm。如不考虑进口流速的影响，求氧气通过喷管的出口流速及质量流量。解：p2=0.1MPapp10.5280.18=0.

51、1MPa=pbeb出口为临界流速2kc2RT1B416.7m/sckl质量流量p2gT2T1(丄)k=484Kp1RT2v21.26m3/kgP2m企0.026kg/sv298空气通过一喷管，进口压力p1=0.5MPa,t1=600K,质量流量为圧1.5kg/s。如该喷管的出口处压力为p2=0.1MPa，问应采用什么型式的喷管？如不考虑进口流速影响，求定熵膨胀过程中喷管出口气流流速及出口截面积。如为不可逆绝热流动，喷管效率n=0.95,则喷管气体出口速度及出口截面积各为多少？解：pp10.5280.5=0.264MPap2c2所以应采用缩放喷管。(1)出口流速：p2g才环6314p2gT2T1

52、Gp)k=378.8Kp1V2牛矶9m3/kg2kRT1k12p2皿1(J)k667m/sp1mvf2=24.5cm2c2c-c650m/s2巾2TT1(T1T2)390K2RTv21.12m3/kg2P2mv2=25.8cm229-9某燃气p1=IMPa,tl=1000K,流经渐缩渐扩喷管。已知喷管出口截面上的压力p2=0.IMPa,进口流速c1=200m/s，喷管效率n=0.95，燃气的质量流量m50kg/s,燃气的比热k=1.36,定压质量比热Cp=1kJ/(kg.K)。求喷管的喉部截面积和出口截面积。解：进口流速c1=200m/s2B20kJ/kg远小于燃气的进口焓cT1=1000kJ

53、/kg忽略。出口流速：止)kT0.5436P1p2gT2T1(p)k=543.6Kp1c44.72,c(T1T2)955m/s2pc、c931m/s22TT1(T1T2)566K2k1R-c=264.7kJ/(kg.K)kpRTv21.5m3/kg2P2出口截面积mV2=805cm2c2(2)喉部流速：pp0.535MPac1TT1T=847.4KccpkRT)552m/sccRTv*0.4193m3/kgcPc喉部截面积mvf=380cm2cc9-10水蒸气压力P=O.IMPa,q=120C以500m/s的速度流动，求其滞止焓、滞止温度和滞止压力。解：p1=0.1MPa,t=120C时水蒸气

54、焓h1=2716.8kJ/kg，s1=7.4681kJ/(kg.K)滞止焓h0=h1+c2/2=2841.8kJ/kg查表得p0=0.19MPat0=185.7C9-11水蒸气的初参数p1=2MPa,t=300C，经过缩放喷管流入背压pb=0.1MPa的环境中，喷管喉部截面积20cm2。求临界流速、出口速度、质量流量及出口截面积。解：h1=3023kJ/kg，s1=6.765kJ/(kg.K)p=0.546X2=1.092MPachc=2881kJ/kg，vc=2.0m3/kgh2=2454kJ/kg，v2=1.53m3/kgc=44.72jh532.9m/sc1c5=44.72”H1066.

55、7m/s212质量流量m-0.533kg/svcmvf一2=76.4cm2229-12解：h1=3231kJ/kg，节流后s=7.203kJ/(kg.K)h2=3148kJ/kg，v2=0.2335m3/kgpb/p0.546渐缩喷管c=4472hhH407.4m/s212m心0.35kg/sv9-13解：查表得h2=2736kJ/kg由p1=2MPa等焓过程查表得x1=0.97tl=212.4C43.4K/MPa12Btl130H212.4jp2pl(0.12)069-14解:查表得：h1=3222kJ/kgh2=3066kJ/kg5=44.72”558.6m/s212cc=519m/s22

56、动能损失：c2(12)亠21kJ/kg29-15解：sclnvT2T1vRInxv10.199kJ/(kg.K)(理想气体的绝热节流过程温度相等)用损eh1h2T0(s1s2)T0=59.7kJ/kgx9-16解：由cT1c2/2cT2c2/2得p1p2T2T1(吆)k/(k)355Kp1c1払;c(T2T1)c2/2=337m/sp210-1蒸汽朗肯循环的初参数为16.5MPa、550C，试计算在不同背压p2=4、6、8、10及12kPa时的热效率。解：朗肯循环的热效率hlh2th,h3h1为主蒸汽参数由初参数16.5MPa、550C定查表得：h1=3433kJ/kgs1=6.461kJ/(

57、kg.K)h2由背压和s1定查h-s图得：p2=4、6、8、10、12kPa时分别为h2=1946、1989、2020、2045、2066kJ/kgh3是背压对应的饱和水的焓查表得。p2=4、6、8、10、12kPa时饱和水分别为h3=121.41、151.5、173.87、191.84、205.29kJ/kg故热效率分别为：44.9、44、43.35、42.8%、42.3510-2某朗肯循环的蒸汽参数为：tl=500C、p2=lkPa,试计算当pl分别为4、9、14MPa时;(1)初态焓值及循环加热量；(2)凝结水泵消耗功量及进出口水的温差；(3)汽轮机作功量及循环净功;(4)汽轮机的排汽干

58、度;(5)循环热效率。解：(1)当t1=500C,pl分别为4、9、14MPa时初焓值分别为：h1=3445、3386、3323kJ/kg熵为s1=7.09、6.658、6.39kJ/(kg.K)p2=1kPa(s2=s1)对应的排汽焓h2：1986、1865、1790kJ/kg3点的温度对应于2点的饱和温度t3=6.98C、焓为29.33kJ/kgs3=0.106kJ/(kg.K)3点压力等于p1,s3=s3,t3、=6.9986、7.047、7.072C则焓h3分别为：33.33、38.4、43.2kJ/kg循环加热量分别为：q1=h1-h3=3411、3347、3279.8kJ/kg(2

59、)凝结水泵消耗功量：h3-h3进出口水的温差t3-t3汽轮机作功量h1-h2循环净功w0h1-h2-(h3-h3)汽轮机的排汽干度s2=s1=7.09、6.658、6.39kJ/(kg.K)p2=1kPa对应的排汽干度0.79、0.74、0.71(5)循环热效率一=q1初焓值h1排汽焓h2焓h3焓h3循环加热量q1=h1-h3凝结水泵消耗功量h3-h3进出口水的温差t3-t3汽轮机作功量h1-h2循环净功w0循环热效率(%)3445198633.3329.33341140.01861459145542.783386186538.429.3333479.070.0671521151245.173

60、323179043.229.333279.813.870.0921533151946.7410-3一理想朗肯循环，以水作为工质6循环最高压力为4MPa、循环最高温度540C和循环最低压力7kPa下运行。若忽略泵功，试求：(1)平均加热温度；(2)平均放热温度；(3)利用平均加热温度和平均放热温度计算循环热效率。解：1点焓和熵分别为：3433kJ/kg、6.529kJ/(kg.K)2点焓和熵分别为：2027kJ/kg、6.529kJ/(kg.K)3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：163.38kJ/kg、0.5591kJ/(kg.K)(1)平均加热温度thllh!hsis3547.7K2)平