工程热力学课后习题及答案第六版(完整版)

2—2.已知的M＝28,求（1）的气体常数；（2）标准状态下的比容和密度；（3）,℃时的摩尔容积。

解:（1）的气体常数
＝296。

9
（2)标准状态下的比容和密度
＝0。

8
＝1。

25
（3），℃时的摩尔容积
＝＝64.27
2—3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里,起始表压力kPa，终了表压力Mpa，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。

试求被压入的CO2的质量。

当地大气压B＝101。

325 kPa。

解:热力系:储气罐.
应用理想气体状态方程。

压送前储气罐中CO2的质量
压送后储气罐中CO2的质量
根据题意
容积体积不变；R＝188。

9
（1）
（2）
（3）
（4）
压入的CO2的质量
（5）
将（1）、（2）、（3）、（4)代入（5)式得
m=12。

02kg
2—5当外界为标准状态时,一鼓风机每小时可送300 m3的空气,如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99。

3kPa，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少?
解：同上题
＝41。

97kg
2—6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa的空气3 m3,充入容积8.5 m3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
kg
压缩机每分钟充入空气量kg
所需时间
19.83min
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、8。

5 m3的空气在0。

1MPa 下占体积为多少的问题。

根据等温状态方程
0.7MPa、8。

5 m3的空气在0。

1MPa下占体积为
m3
压缩机每分钟可以压缩0。

1MPa的空气3 m3，则要压缩59。

5 m3的空气需要的时间
19.83min
2－8 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18℃,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。

使用理想气体状态方程.
（1)空气终态温度
582K
(2)空气的初容积
p=3000×9。

8/(πr2)+101000=335。

7kPa
0。

527 m3
空气的终态比容
＝0.5 m3/kg
或者
0。

5 m3/kg
（3)初态密度
＝4 kg /m3
2 kg /m3
2-9
解：（1)氮气质量
＝7。

69kg
（2)熔化温度
＝361K
2－14 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为,。

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:折合分子量
＝28。

86
气体常数 ＝288 容积成分
＝20。

9%
1－20.9%＝79。

1％
标准状态下的比容和密度 ＝1。

288 kg /m 3 ＝0。

776 m 3/kg
2—15 已知天然气的容积成分，，，，，。

试求： （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 ＝16。

48
（2）各组成气体在标准状态下分压力 因为： 98。

285kPa
同理其他成分分压力分别为：(略)
3－1 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程
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. ＝2。

67×105kJ
(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
因为没有作功故W=0;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.
3－5，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。

解：闭口系统。

使用闭口系统能量方程
（1）对1—a —2和2—b-1组成一个闭口循环，有 即10＋（－7）＝x1+（－4） x1=7 kJ
（2）对1—c —2和2—b —1也组成一个闭口循环 x2＋（－7）＝2+（－4） x2=5 kJ
(3）对过程2-b-1，根据 －3 kJ
3—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.
解：同上题
3—7 解：热力系：1。

5kg 质量气体 闭口系统,状态方程： ＝90kJ 由状态方程得 1000＝a*0.2+b 200=a*1。

2+b 解上两式得： a=—800 b=1160 则功量为 ＝900kJ 过程中传热量 ＝990 kJ
3－8 容积由隔板分成两部分,左边盛有压力为600kPa ，温度为27℃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
自由膨胀W＝0
因此ΔU=0
对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得
根据理想气体状态方程
＝100kPa
3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500 kPa，25℃。

充气开始时,罐内空气参数为100 kPa，25℃.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。

没有流出工质m2=0
dE=dU=（mu）cv2-(mu)cv1
终态工质为流入的工质和原有工质和m0= m cv2—m cv1 m cv2 u cv2- m cv1u cv1=m0h0 （1)
h0=c p T0
u cv2=c v T2
u cv1=c v T1
m cv1=
m cv2 =
代入上式(1）整理得
=398.3K
3－10 供暖用风机连同加热器，把温度为℃的冷空气加热到温度为℃，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0℃则出口为1.78℃
℃
空气在加热器中的吸热量
＝138。

84kW
(3）若加热有阻力,结果1仍正确；但在加热器中的吸热量减少.加热器中,p2减小故吸热减小。

3－11 一只0。

06m3的罐，与温度为27℃、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
罐内温度回复到室温过程是定容过程
＝3。

57MPa
3－12 压力为1MPa和温度为200℃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
662K=389℃
（2）
h=c p T0
L=kp
T=552K=279℃
同(2）只是W不同
T=473K＝200℃
3－13 解：
对理想气体
3－14 解：（1）理想气体状态方程
＝586K
(2）吸热:
＝2500kJ
3-15 解：烟气放热等于空气吸热
1m3空气吸取1.09 m3的烟气的热
＝267kJ
＝205℃
t2=10+205=215℃
3-16 解：
代入得：
＝582K
＝309℃
3－17 解:等容过程
1。

4
＝37。

5kJ
3—18 解：定压过程
T1==216。

2K
T2=432。

4K
内能变化：
＝156。

3kJ
焓变化：
218.8 kJ
功量交换:
＝62。

05kJ
热量交换：
=218。

35 kJ
p73
4-1 1kg空气在可逆多变过程中吸热40kJ，其容积增大为,压力降低为，设比热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。

解：热力系是1kg空气
过程特征：多变过程
＝0。

9
因为
内能变化为
＝717。

5
＝1004.5
＝3587。

5
＝8×103J
膨胀功:＝32 ×103J
轴功：28。

8 ×103J
焓变：＝1。

4×8＝11.2 ×103J
熵变：＝0。

82×103
4－2 有1kg空气、初始状态为，℃，进行下列过程:
(1）可逆绝热膨胀到；
（2）不可逆绝热膨胀到，；
(3）可逆等温膨胀到；
(4)可逆多变膨胀到，多变指数；
试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化，并将各过程的相对位置画在同一张图和图上
解：热力系1kg空气
（1）膨胀功:
＝111。

9×103J
熵变为0
(2)＝88。

3×103J
＝116。

8
（3）＝195。

4×103
＝0.462×103
(4）＝67。

1×103J ＝189。

2K
＝－346.4
4—3 具有1kmol空气的闭口系统，其初始容积为1m3，终态容积为10 m3,当初态和终态温度均100℃时,试计算该闭口系统对外所作的功及熵的变化。

该过程为:（1）可逆定温膨胀;(2）向真空自由膨胀。

解:（1）定温膨胀功
7140kJ
19。

14kJ/K
（2)自由膨胀作功为0
19。

14kJ/K
4－4 质量为5kg的氧气,在30℃温度下定温压缩,容积由3m3变成0。

6m3,问该过程中工质吸收或放出多少热量？输入或输出多少功量？内能、焓、熵变化各为多少？
解：－627。

2kJ
放热627。

2kJ
因为定温，内能变化为0,所以
内能、焓变化均为0
熵变：
－2.1 kJ/K
4－5 为了试验容器的强度，必须使容器壁受到比大气压力高0。

1MPa的压力。

为此把压力等于大气压力。

温度为13℃的空气充入受试验的容器内，然后关闭进气阀并把空气加热.已知大气压力B＝101.3kPa,试问应将空气的温度加热到多少度？空气的内能、焓和熵的变化为多少？
解：（1)定容过程
568。

3K
（2）内能变化：202.6kJ/kg
283.6 kJ/kg
0。

49 kJ/(kg.K)
4-6 6kg空气由初态p1＝0.3MPa，
t1=30℃，经过下列不同的过程膨胀到同一终压p2＝0。

1MPa：（1）定温过程；(2）定熵过程；（3）指数为n＝1.2的多变过程。

试比较不同过程中空气对外所作的功,所进行的热量交换和终态温度。

解:（1）定温过程
573。

2 kJ
T2=T1=30℃
(2）定熵过程
351.4 kJ
Q＝0
221.4K
（3)多变过程
＝252。

3K
436.5 kJ
218。

3 kJ
4－7 已知空气的初态为p1＝0.6MPa,v1=0。

236m3/kg。

经过一个多变过程后终态变化为p2
＝0.12MPa，v2=0。

815m3/kg。

试求该过程的多
变指数，以及每千克气体所作的功、所吸收的
热量以及内能、焓和熵的变化。

解：（1）求多变指数
＝1.30
1千克气体所作的功
146kJ/kg
吸收的热量
=36.5 kJ/kg
内能：
146—36。

5＝－109.5 kJ/kg
焓: －153。

3 kJ/kg
熵:＝90J/（kg。

k）
4—8 1kg理想气体由初态按可逆多变过程从400℃降到100℃，压力降为，已知该过程的膨胀功为200kJ，吸热量为40 kJ，设比热为定值，求该气体的和
解：
kJ
＝533J/（kg.k）
=200 kJ
解得:n＝1.49
R=327 J/（kg.k)
代入解得:＝533+327=860 J/（kg。

k)
4—9 将空气从初态1，t1=20℃，定熵压缩到它开始时容积的1/3，然后定温膨胀，经过两个过程，空气的容积和开始时的容积相等。

求1kg空气所作的功。

解：
＝—116 kJ/kg
＝454。

7K
＝143.4 kJ/kg
w=w1+w2=27。

4 kJ/kg
4-10 1kg氮气从初态1定压膨胀到终态2，然后定熵膨胀到终态3。

设已知以下各参数：t1=500℃，v2=0。

25m3/kg ，p3＝0.1MPa，
v3=1.73m3/kg。

求(1)1、2、3三点的温度、比容和压力的值。

（2)在定压膨胀和定熵膨胀过程中内能的变化和所作的功.
解：(1)＝1.5 MPa
＝1263K
p1=p2=1。

5 MPa
v1==0。

15 m3/kg
=583 K
（2）定压膨胀
364 kJ/kg
145。

4 kJ/kg
定熵膨胀
505 kJ/kg
—505 kJ/kg
或者:其q=0,= -505 kJ/kg
4—11 1标准m3的空气从初态1 p1＝0。

6MPa，t1=300℃定熵膨胀到状态2，且v2=3v1。

空气由状态2继续被定温压缩,直到比容的值和开始时相等，v3=v1,求1、2、3点的参数（P,T,V)和气体所作的总功。

解：0。

274 m3/kg
0。

129 MPa
369K
V2=3V1=0.822 m3
T3=T2=369K
V3=V1=0。

274 m3
0。

387 MPa
4－12 压气机抽吸大气中的空气，并将其定温压缩至p2＝5MPa。

如压缩150标准m3空气，试求用水冷却压气机气缸所必须带走的热量。

设大气处于标准状态。

解：—59260kJ
4—13 活塞式压气机吸入温度t1=20℃和压力p1＝0。

1MPa的空气,压缩到p2＝0。

8MPa，压气机每小时吸气量为600标准m3。

如压缩按定温过程进行，问压气机所需的理论功率为多少千瓦？若压缩按定熵过程进行，则所需的理论功率又为多少千瓦？
解：定温：
0。

215kg/s
－37。

8KW
定熵
＝－51。

3 KW
4－14 某工厂生产上需要每小时供应压力
为0。

6MPa的压缩空气600kg；设空气所初始温度为20℃,压力为0。

1MPa。

求压气机需要的最小理论功率和最大理论功率.若按n＝1.22的多变过程压缩，需要的理论功率为多少？
解：最小功率是定温过程
m=600/3600=1/6 kg/s
＝－25。

1 KW
最大功率是定熵过程
－32.8 KW
多变过程的功率
－29。

6 KW
4－15 实验室需要压力为6MPa的压缩空气，应采用一级压缩还是二级压缩？若采用二级压缩，最佳中间压力应等于多少？设大气压力为0。

1，大气温度为20，压缩过程多变指数n=1。

25，采用中间冷却器能将压缩气体冷却到初温。

试计算压缩终了空气的温度。

解：压缩比为60，故应采用二级压缩。

中间压力： 0.775MPa
=441K
4—16 有一离心式压气机,每分钟吸入p1＝0.1MPa，t1=16℃的空气400 m3，排出时p2＝0。

5MPa，t2=75℃。

设过程可逆，试求:
（1)此压气机所需功率为多少千瓦？
（2）该压气机每分钟放出的热量为多少千焦? 解：(1） =8。

04kg/s
=1.13
1183KW
（2） =-712。

3kJ/s
4－17 三台空气压缩机的余隙容积均为6%，进气状态均为0.1MPa、27℃,出口压力均为0。

5MPa，但压缩过程的指数不同，分别为：n1=1。

4,n2=1.25，n3=1。

试求各压气机的容积效率(假设膨胀过程的指数和压缩过程的指数相同）。

解：
n=1。

4: 0.87
n=1。

25：=0。

84
n=1: =0。

76
7-1当水的温度t=80℃,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=80℃时饱和压力为0。

047359MPa. 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、未饱和。

焓值分别为2649.3kJ/kg，334。

9 kJ/kg，335 kJ/kg，335。

3 kJ/kg,335.7 kJ/kg.
7－2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，v x，u x,s x.
解：查表得:h``＝2777kJ/kg h`=762.6 kJ/kg
v``＝0.1943m3/kg v`＝0.0011274 m3/kg
u``= h``－pv``=2582。

7 kJ/kg u`＝h`－pv`=761.47 kJ/kg
s``=6.5847 kJ/(kg.K）s`＝2。

1382 kJ/（kg.K）
h x＝xh``+（1-x）h`=2575。

6 kJ/kg
v x＝xv``+(1—x)v`=0。

1749 m3/kg
u x＝xu``+(1—x)u`=2400 kJ/kg
s x＝xs``+(1-x）s`=6。

14 kJ/（kg。

K)
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m v=0。

57kg,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``＝0。

10422m3/kg v`＝0。

0011726 m3/kg
h``＝2796。

4kJ/kg h`=897。

8 kJ/kg
湿饱和蒸汽的质量:
解之得：
x=0。

53
比容:v x＝xv``+（1-x）v`=0.0558 m3/kg
焓：h x＝xh``+(1—x）h`=1904kJ/kg
7－4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``＝2791。

4kJ/kg h`=852.4 kJ/kg
v``＝0。

12714m3/kg v`＝0。

0011565m3/kg
饱和压力1.5551MPa.
刚性容器中水的比容:
＝0.1 m3/kg〈v``
因此是湿蒸汽。

压力是饱和压力1。

5551MPa.
干度：＝0。

78
焓：h x＝xh``+(1—x)h`=2364。

8kJ/kg
蒸汽的质量和体积：
m v=x×m=0。

78×2=1.56kg
V= m v×v``＝0。

19834m3
7—5已知8 m3的湿蒸汽，在p＝0。

9 MPa时，其湿度（1－x）＝0.65，求此湿蒸汽的质量与焓。

解:p＝0.9 MPa的饱和参数
h``＝2773kJ/kg h`=742。

6 kJ/kg
v``＝0.21484m3/kg v`＝0。

0011213m3/kg
湿蒸汽的质量:
0。

0759 m3/kg
＝105.4kg
焓：h=mh x＝x（h``+（1-x)h`)=105。

4×1453。

24kJ =1。

53×103 kJ
7-6有一台采暖锅炉，每小时能生产压力p＝1 MPa （绝对）、x＝0。

95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＝0。

95的比容
查表饱和参数v``＝0。

1943m3/kg v`＝0.0011274m3/kg
0。

18464 m3/kg
蒸汽体积流量：＝0。

077m3/s
输汽管的半径最小为＝0。

0313m
内径：0。

0626m
7-7某空调系统采用p＝0.3 MPa、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0℃)被加热到120℃.设蒸汽流过暖风机后全部变为p＝0.3 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＝0。

3 MPa的饱和参数：
h``＝2725。

5kJ/kg h`=561。

4 kJ/kg
p＝0。

3 MPa、x＝0。

94蒸汽的焓
h x＝xh``+（1—x）h`=2595.7kJ/kg
需要蒸汽
304.28 kg /h
法二:
湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽
＝306。

6 kg /h
7-8气缸中盛有0.5kg、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``＝0。

89202m3/kg h``＝2706。

6kJ/kg
p1=0。

19854MPa
容积:V=mv``=0。

44601 m3
t＝80℃的饱和蒸汽参数
v`＝0。

0010292m3/kg v``＝3.4104m3/kg h``＝2643.8kJ/kg h`=334。

92 kJ/kg p2=0。

047359MPa
比容：＝0.89202 m3/kg
干度:＝0。

26
焓:h x＝xh``+（1-x）h`=935.2kJ/kg
放出的热量：q=m（h``120—h x-v x(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p A＝0.5 MPa的干饱和蒸汽，B中盛有2kg p B＝1 MPa，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。

7 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
p A＝0。

5 MPa的干饱和蒸汽参数
v``＝0。

37481m3/kg h``＝2748。

5kJ/kg u A＝2561.1kJ/kg
A占容积:V A=m A v``=0。

37481 m3
p B＝1 MPa的饱和蒸汽参数
v``＝0。

1943m3/kg v`＝0。

0011274m3/kg
h``＝2777kJ/kg h`＝762。

6kJ/kg
v B=xv``+(1-x)v`=0。

155 m3/kg
h B＝xh``+（1—x）h`=2374kJ/kg
u B＝2219kJ/kg
B占容积：V A=m B v=0.31 m3
总容积：V=V A+V B=0.685 m3
0。

7MPa的饱和蒸汽参数
v``＝0。

27274m3/kg v`＝0.0011082m3/kg
h``＝2762。

9kJ/kg h`＝697。

1kJ/kg
蒸汽比容：0.228 m3/kg
蒸汽干度：＝0。

84
（2）由蒸汽传给环境的热量
终了时的焓：h x＝xh``+(1-x)h`=2502kJ/kg
u x＝2342。

4kJ/kg
＝—193。

7 kJ
7－10将1kgp1=0。

6MPa，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=0.1MPa，求此膨胀过程所作的功量. 解：查表p1=0.6MPa，t1=200℃
h1=2850kJ/kg v1=0.352 m3/kg （u1=2639 kJ/kg)
查表p2=0.6MPa，t2=300℃
h2=3061kJ/kg v2=0。

4344 m3/kg
s2=7。

372 kJ/（kg。

K) (u2=2801 kJ/kg）
查表p3=0。

1MPa，s=7.372
h3=2680kJ/kg v3=1.706 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0。

25kJ/（kg.K），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=7.083 kJ/(kg。

K)
则绝热膨胀到p2=5kPa，s2=7.083 kJ/（kg。

K）
时蒸汽的终参数
t2=32.88℃h2=2160kJ/kg v2=23。

52 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=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1108 kJ/kg
7-12有一台工业锅炉，每小时能生产压力p1=1。

4MPa，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＝0。

96;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42.042MkJ/h
p1=1。

4MPa，t1=300℃的过热蒸汽的参数：
h1=3040kJ/kg v1＝0。

1823m3/kg
取水为定值比热，其的焓值：h0＝25×4。

1868＝104 kJ/kg
单位蒸汽吸热量:q=h1—h0=2936 kJ/kg
总吸热量：29。

36 MkJ/h 锅炉效率：69。

84%
（2）湿蒸汽的参数
v2＝0。

136 m3/kg
h2＝2708kJ/kg
定压过程吸收的热量
q=m（h1-h x)= 3.32MkJ
内能的变化：
=2.65MkJ
7—13有一废热锅炉，进入该锅炉的烟气温度为t y1=600℃排烟温度为t y2=200℃。

此锅炉每小时可产生t s=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：t s=100℃的干饱和蒸汽的焓：h=2676。

3kJ/kg
20℃水的焓:h0=20*4。

186=83.7 kJ/kg
水的吸热量:q1=200*（2676。

3—83.7）=518520kJ/h 烟气的放热量:
q=864200 kJ/h
烟气量：
＝2139kg/h
=1.93m3/kg
V=4128 m3/h
7—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=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=0。

97
8—1 温度20℃，压力0.1MPa,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10℃的饱和空气,求析出的水量.
解:（1）水蒸气分压力:
根据20℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为MPa 0。

00163576 MPa
含湿量:＝10。

34
露点：查水蒸气表，当0。

00163576 MPa时，饱和温度即露点
14。

35℃
水蒸气密度：
干空气质量:2.92㎏
求湿空气质量2。

95㎏
湿空气气体常数:288。

8
查在10℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为1.228 kPa
含湿量:＝7。

73
析出水量:＝7.62g
8—2 温度25℃,压力0.1MPa，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25℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为3。

169kPa
0.5×3.169=1。

58kPa
露点:查水蒸气表，当1。

58kPa时，饱和温度即露点
13.8℃
25℃，＝43。

36
绝对湿度:＝0.0115
含湿量：＝9。

985
湿空气密度：
＝0.867
1。

16
干空气密度:1.15
湿空气容积:8600 m3
8—3查表题
8－4 压力B为101325Pa的湿空气，在温度1＝5℃，相对湿度1＝60％的状态下进入加热器,在2＝20℃离开加热器。

进入加热器的湿空气容积为＝10000 m3。

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
1＝5℃，＝872Pa
2＝20℃，＝2。

337kPa
分别计算状态参数：
1＝5℃，1＝60%时
＝872×60%＝523.2 Pa
3。

2g/kg（a）
13.08kJ/kg（a）
在加热器中是等湿过程：3。

2g/kg(a)
28。

32 kJ/kg(a）
查图得湿空气相对湿度:
2＝23%
干空气的质量:
12634kg
加热量:
1。

9×105kJ 8－5 有两股湿空气进行绝热混合，已知第一股气流的1＝15m3/min，1＝20℃，1＝30％;第二股气流的2＝20m3/min，2＝35℃，2＝80％。

如两股气流的压力均为1013×102Pa，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
1＝20℃,＝2.337kPa，h1= 31。

14kJ/kg（a）
2＝35℃,＝5。

622kPa，h2=109。

4 kJ/kg（a）4。

37g/kg(a)
28。

9g/kg(a）
17。

65 kg
21.75 kg
焓:＝74.34 kJ/kg（a）
=17。

9 g/kg（a）
查图得:28.5℃
＝73％
8—6已知湿空气的60kJ/kg(a）,t=25℃，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19℃
湿球温度20.8℃
相对湿度69%
3.167kPa
水蒸气分压力＝2185Pa
8—7 在容积＝60℃的房间内，空气的温度和相对湿度分别为21℃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21℃对应的饱和压力:2。

485kPa
水蒸气的分压力:＝1。

7295 kPa
温度21℃和相对湿度分别为70％的空气焓：48。

77kJ/kg(a）
干空气的质量：70。

8kg
空气的含湿量：10.8g/kg（a)
空气的总质量：＝71。

5 kg
空气的焓值：70。

8×48.77＝3452.9 kJ
8—8将温度1＝15℃,1＝60％的空气200m3加热到
2＝35℃，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：查表
1＝15℃，＝1.704 kPa
2＝35℃，＝5。

622kPa
计算状态参数：
1＝15℃，1＝60％时
＝1。

02 kPa
6。

33g/kg（a)
31。

15kJ/kg(a）
在加热器中是等湿过程:6。

3g/kg（a）51。

5 kJ/kg（a)
查图得湿空气相对湿度：
2＝18%
干空气的质量:
242。

6kg
加热量：
4937。

8kJ
干燥器中是绝热过程h3=h2=51.5 kJ/kg(a) 由3＝90%查表得＝12。

64g/kg（a)
吸收的水份:
＝1538。

4g
8—9某空调系统每小时需要
c＝21℃,c＝60%的湿
空气12000m3。

已知新空气的温度1＝5℃，1＝80％,循环空气的温度2＝25℃，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：1＝5℃,1＝80％,
2＝25℃，2＝70％
查h-d图可得：
h1=15。

86 kJ/kg（a）
d1=4。

32g/kg（a) ,
h2=60。

63 kJ/kg（a)
d2=13.93 g/kg(a）
求c＝21℃,c＝60％的水蒸气分压力
h c＝44。

76 kJ/kg(a)，d c=9.3g/kg（a），＝2。

485kPa，＝1。

49kPa，
求干空气质量：14195kg/h
根据混合空气的焓和含湿量计算公式可得: 6839 kg/h
7356 kg/h
h=27.7 kJ/kg（a）
根据d=d1=4.32 g/kg（a）查图得
t=17℃
8—10为满足某车间对空气温度及相对湿度的要求，需将1＝10℃,1＝30％的空气加热加湿后再送入车间，设加热后空气的温度2＝21℃,处理空气的热湿比＝3500.试求空气终了时的状态参数d2、h2、2.
解:由1＝10℃，1＝30%，＝3500查图得：
h2＝56 kJ/kg（a），d2=13。

5g/kg(a），2＝85% 8—11某空调系统每小时需要2＝21℃，2＝60％的湿空气若干（其中干空气质量4500 kg/h）。

现将室外温度1＝35℃,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35℃的纯干空气4500 kg冷却到21℃,应放出多少热量。

设大气压力B＝101325Pa.
解：（1）查h—d图
2＝21℃，2＝60％
1＝35℃,1＝70％得
h1=99。

78 kJ/kg（a) d1=25。

17 g/kg(a）
h2=44。

76 kJ/kg（a）d2=9.3 g/kg（a)
处理过程除去的水分=71.4 kg/h
放热量：＝247。

6 kJ/h
（2）将35℃的纯干空气4500 kg冷却到21℃，放出热量
＝63630kJ
8－12已知湿空气的温度＝18℃，露点
d＝
8℃,试求相对湿度、绝对湿度及含湿量.如将上述湿空气加热至40℃，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：
52％
＝65。

08m3/kg
＝0.008kg/m3
6.7g/kg（a）
（2）相对湿度2=14%
＝19.5m3/kg
绝对湿度＝0.0072kg/m3
(3）冷却至饱和状态3=100%
饱和温度为8℃
＝120。

9m3/kg
绝对湿度＝0.00827kg/m3
8—13冷却塔中水的温度由38℃被冷却至23℃，水流量100×103kg/h。

从塔底进入的湿空气参数为温度15℃,相对湿度50％，塔顶排出的是温度为30℃
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（38℃)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
1＝15℃,1＝50%
2＝30℃,2＝100%得
h1=28。

45 kJ/kg(a) d1=5。

28 g/kg（a）
h2=99。

75kJ/kg（a）d2=27.2 g/kg （a）
由t3＝38℃和t4＝23℃,取水的平均定压比热＝4.1868kJ/（kg.K)
水的焓值:
＝159.1 kJ/kg
＝96。

3 kJ/kg
干空气的质量:
＝90。

7×103kg（a）/h
送入湿空气的质量
＝91。

2×103kg/h
蒸发的水量
＝1988 kg/h
（2)查图湿球温度为9。

7℃，＝40。

6kJ/kg
＝168.3×103kg（a）/h
送入湿空气的质量
＝169.2×103kg/h
8－14某厂房产生余热16500kJ/h，热湿比＝7000.为保持室内温度2＝27℃及相对湿度2＝40％的要求,向厂房送入湿空气的温度1＝19℃,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.
解:厂房的余湿：＝2.357kg/h
查图得h2=49。

84kJ/kg，h1=35 kJ/kg,d1=6。

3 g/kg（a）
送干空气量1112 kg/h
送风量＝1。

12×103kg/h
9-1压力为0.1MPa，温度为20℃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==1.01×293=296kJ/kg
h0=h1+
当c=100m/s时：
h0=301 kJ/kg，T0＝＝298K,＝0。

106 MPa
当c=300m/s时：h0=341 kJ/kg,T0＝337。

6K,p0= 0。

158MPa
当c=500m/s时：
h0=421 kJ/kg，T0＝416。

8K，p0= 0。

33MPa
当c=1000m/s时:
h0=796 kJ/kg，T0＝788.1K,p0= 0.308MPa
9-2质量流量kg/s的空气在喷管内作定熵流动,在截面1-1处测得参数值p1= 0。

3MPa,t1＝200℃,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：0.1584>0。

2 MPa
采用渐缩喷管.
c1=20m/s较小忽略。

因此2—2截面处是临界点
421K
0.6m3/kg
323m/s
0.00185m3
9-3渐缩喷管进口空气的压力p1= 2。

53MPa，t1＝80℃，c1=50m/s。

喷管背压p b= 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=1cm2，求质量流量.
解： 2.53=1.33〈1。

5 MPa
没有到临界.
滞止温度：
＝354。

24K
滞止压力:＝2。

56 MPa
317.5 m/s
＝304K
0。

058 m3/kg
0.55 m3/s
9—4如上题喷管背压p b= 0.1MPa。

求喷管出口的气流速度及质量流量？
解:2。

53=1.33 MPa 〉p b
所以渐缩喷管进口截面压力p2＝p c＝1.33 MPa
由定熵过程方程可得：（按c1＝0处理）
＝294K
c2＝a＝＝344 m/s
0.0634 m3/kg
0。

543 m3/s
9-5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＝947℃，c1=0m/s.喷管出口处的压力p2分别为0.5 MPa及0.12 MPa，质量流量均为kg/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。

5MPa
0。

7=0。

37 MPa <p b
未到临界,选用渐缩喷管。

＝1108K
474 m/s
0。

636 m3/kg
6。

7cm2
（2）p2＝0.12MPa
0。

7=0.37 MPa〉p b
选缩放喷管.
＝737K
985 m/s
1.76 m3/kg
8。

9cm2
9-6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＝100℃；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
0。

71 m3/kg
14。

08 kg /s
（2）＝1.22 m3/kg
595K
(3)3141kJ/s
9—7有p1= 0。

18MPa，t1＝300℃的氧气通过渐缩喷管,已知背压p b= 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。

1 MPa
0。

18=0。

1 MPa =p b
出口为临界流速
416.7 m/s
质量流量
＝484K
1。

26 m3/kg
0.026 kg /s
9－8空气通过一喷管，进口压力p1= 0。

5MPa，t1＝600K,质量流量为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η＝0。

95，则喷管气体出口速度及出口截面积各为多少？
解:0.5=0。

264 MPa 〉p2
所以应采用缩放喷管。

（1）出口流速：
0.6314
＝378.8K
1。

09 m3/kg
667m/s
＝24.5cm2
（2)650 m/s
390 K
1。

12 m3/kg
＝25.8cm2
9-9某燃气p1= 1MPa，t1＝1000K，流经渐缩渐扩喷管.已知喷管出口截面上的压力p2=0. 1MPa,进口流速c1＝200m/s，喷管效率η＝0。

95，燃气的质量流量50kg/s,燃气的比热k＝1。

36，定压质量比热c p＝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/s
20 kJ/kg远小于燃气的进口焓＝1000 kJ/kg
忽略。

出口流速:
0。

5436
＝543.6K
955m/s
931 m/s
566 K
＝264.7 kJ/（kg。

K)
1。

5 m3/kg
出口截面积
＝805cm2
（2)喉部流速：
0。

535 MPa
＝847。

4K
552m/s
0。

4193 m3/kg
喉部截面积
＝380cm2
9—10水蒸气压力p1= 0.1MPa,t1＝120℃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，t1＝120℃时水蒸气焓
h1=2716.8 kJ/kg,s1=7。

4681 kJ/（kg。

K)
滞止焓
h0= h1+c2/2=2841.8 kJ/kg
查表得
p0=0。

19 MPa
t0=185。

7℃
9—11水蒸气的初参数p1= 2MPa,t1＝300℃,经过缩放喷管流入背压p b= 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=3023 kJ/kg，s1=6.765 kJ/（kg。

K）
p c= 0.546×2=1.092 MPa
h c=2881 kJ/kg,v c=2。

0 m3/kg
h2=2454 kJ/kg，v2=1。

53 m3/kg
c c=532。

9 m/s
c2=1066。

7 m/s
质量流量
0.533 kg /s
＝76。

4cm2
9—12解：h1=3231 kJ/kg，
节流后s=7。

203 kJ/(kg。

K）
h2=3148 kJ/kg，v2=0。

2335 m3/kg
p b/p>0。

546
渐缩喷管
c2=407.4 m/s
0。

35 kg /s
9-13解：查表得
h2=2736 kJ/kg
由p1= 2MPa等焓过程查表得
x1＝0.97
t1=212。

4℃
43。

4K/MPa
9-14解:查表得：h1=3222 kJ/kg
h2=3066 kJ/kg
c2=558。

6 m/s
＝519 m/s
动能损失：
21 kJ/kg
9-15解：0。

199 kJ/（kg.K）
(理想气体的绝热节流过程温度相等）
用损
＝59。

7 kJ/kg
9-16解：由得
355K
＝337m/s
10—1蒸汽朗肯循环的初参数为16。

5MPa、550℃，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
h1为主蒸汽参数由初参数16。

5MPa、550℃定
查表得：h1=3433kJ/kg s1=6。

461kJ/(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、2066 kJ/kg
h3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。

29 kJ/kg 故热效率分别为:
44。

9％、44%、43。

35％、42.8％、42。

35％10—2某朗肯循环的蒸汽参数为：t1＝500℃、p2＝1kPa,试计算当p1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）汽轮机的排汽干度；（5）循环热效率。

解:（1）当t1＝500℃，p1分别为4、9、14MPa时初焓值分别为：
h1=3445、3386、3323 kJ/kg
熵为s1=7.09、6.658、6。

39 kJ/(kg。

K)
p2＝1kPa（s2=s1)对应的排汽焓h2：1986、1865、1790 kJ/kg
3点的温度对应于2点的饱和温度t3=6.98℃、焓为29。

33 kJ/kg
s3=0.106 kJ/(kg。

K)
3`点压力等于p1，s3`=s3，
t3`=6。

9986、7。

047、7.072℃
则焓h3`分别为：33.33、38。

4、43.2 kJ/kg
循环加热量分别为：q1=h1—h3`=3411、3347、3279.8 kJ/kg
(2)凝结水泵消耗功量：h3`—h3
进出口水的温差t3`-t3
（3）汽轮机作功量h1-h2
循环净功h1-h2-（h3`—h3）
(4）汽轮机的排汽干度
s2=s1=7。

09、6.658、6.39 kJ/（kg。

K)
p2＝1kPa对应的排汽干度0。

79、0.74、0。

71 （5)循环热效率＝。