热工基础5-8章习题解答

5.1 利用蒸汽图表，填充下列空白（兰色）：
5.9 p 1=3MPa 、t 1=450℃的蒸气定熵膨胀至p 2=4 kPa ，试用h －s 图求单位质量蒸气所作的膨胀功和技术功。

解：首先在h-s 图上按p 1=3MPa 、t 1=450℃找出初始状态点1，然后沿定熵线垂直向下找到与p 2=4 kPa 定压线的交点，该交点即为终状态点2。

定熵过程： w =－Δu ， w t =－Δh
查出相应的状态参数：h 1≈3345 kJ/kg v 1≈0.11 m 3/kg
h 2≈2130 kJ/kg v 2≈28 m 3/kg
kJ/kg
9972181215)28411.0103()21303345()
()(kJ/kg 1215213033453
2211212121=-≈⨯-⨯⨯--≈---=-=∆-=≈-≈-=∆-=v p v p h h u u u w h h h w t
5.11 两股蒸气绝热混合，已知：q m1=60kg/s ，p 1=0.5MPa ，x =0.95；q m2=20kg/s ，p 2=8MPa ，t 1=500℃。

混合后蒸气的压力为0.8MPa ，求混合后蒸气的温度和焓。

解：此绝热过程可看作为有2个进口和1个出口的稳流系，根据能量方程：
)()(0
0,
0,
02
1,02
1221132122
=+-+∴
=∆∴==∆=∆=+∆+∆+
∆=h q h q h q q H W z mg c Q W z mg c H Q m m m m s s
利用附表5 可求得：
kJ/kg
178.2643)35.64059.2748(95.035.640)
()1(1=-+='-''+'='-+''=h h x h h x h x h
利用附表6 可求得：kJ/kg 33972=h
kJ/kg 6335.283120
603397
20178.2643602
12213=+⨯+⨯=
++=
m m m m q q h q h q h
由于混合后蒸气的压力为0.8MPa ，查附表5可知混合后的蒸气仍为过热蒸气。

查附图，得混合后蒸气的温度近似为：t 3≈195℃（查详细的水蒸气表可得到更精确的温度值） 6.3 题略
解：由t =25℃ 查附表4 得：p s = 3.1687 kPa
∵ φ= p v ／p s ＝0.85 ∴ p v = φ.p s ＝0.85×3.1687 = 2.693395 kPa 再利用附表5查p v 对应的饱和温度，（线性插值）得露点温度：
0986
.22)002.0002693395
.0(002
.0003.05403.171142.245403.17=-⨯--+
=d t ℃
比湿度：01722.0693395
.2100693395.2622.0622.0=-⨯
=-⨯
=v
v p p p ω
含有每kg 干空气的湿空气的焓：
]
kJ/kg(a)[99295
.68)2586.12501(01722.025005.1)86.12501(005.1=⨯++⨯=++=t t h ω 6.4 题略
解：由t =30℃、t w =25℃ 在ω-t 图上找到所求湿空气状态点，然后读出该状态对应的h 、ω、φ、t d ：
h ≈76 kJ/kg （a ） ω≈0.018 kg/kg （a ） φ≈66.5 % t d = 23℃ 计算得： p v ≈φ.p s ＝0.665×0.0042451 = 0.002823 MPa = 2.823 kPa （p s 查附表1-a ）
3
3
,g/m 17.20kg/m
02016951.0303
18
5.8314823.2≈=⨯≈
=
=
T
R p V m v g v v v ρ
7.1 题略
解： 对于空气4.1=κ，临界压力比 ν =0.528
由题意知：入口处c f1 很小，∴ 可认为MPa 3.0*1=≈p p
MPa 1.0=b p 528.03
.01.0/1<=
p p b
∴应选择缩放型喷管。

对于缩放型喷管，喉部的截面积最小。

∴MPa 1584.03.0528.0*=⨯==p p cr ν K 5.2471584.03.0)24273(4
.14.011
1=⎪
⎭
⎫
⎝⎛+=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=-
--
κ
κcr
cr p
p T T （绝热）
m/s 3.3155.2472874.1=⨯⨯=
=
cr g cr
f
T R c κ
/kg m 448.010
1584.05.2472873
6
=⨯⨯=
=
cr
cr g cr p T R v
∴2
3
m 10
68.53
.315448.04-⨯=⨯==
cr
f
cr m cr c v q A
喉部直径d = 85 mm
7.2 题略
c f 1＞50 m/s ，应考虑初速度。

则 K 7931005
2200
7732*2
2
11=⨯+
=+
=p
f c c T T
MPa 093.17737931**4
.04
.11
11=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=-κκ
T T p p
对于渐缩喷管，临界状态时流量最大，此时
MPa
577.0093.1528.0*2=⨯===p p p cr ν
K 7.660577.0093.1793**4
.14.012=⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛==-
--
κ
κcr cr
p p T T T
m/s
68.515)*(22=-==cr p cr f T T c c c
7.3 通过测量节流前后水蒸汽的压力和节流后的温度可推得节流前水蒸汽的干度。

现有压力p 1=2 MPa 的湿蒸汽被引入节流式干度计，节流后压力降到p 2=0.1MPa ，此时测得温度t 2 =130℃，试确定节流前蒸汽的干度。

解：分析：由蒸汽节流后的压力p 2=0.1MPa 和温度t 2 =130℃，查附表2，可得节流后水蒸汽的焓，利用节流前后焓相等的概念，即h 2 = h 1, 再利用求湿蒸汽焓的公式求得节流前水蒸汽的干度。

查附表2，得： k J /k g
25.27362
2
.27563.27162
140
1202=+=
+=
h h h kJ/kg 25.2736)1(211111=='-+''=h h x x h h
96698
.064
.90866.279864.90825.273611121=--=
'
-'''-=
h h h h x
8.1题略（循环图见P129. F.8.10）
解：已知初始状态：kPa 1001=p ；K 300272731=+=T ；压缩比14=ε；
工质吸热量 k J /k g 100043321=+=--q q q ；
4.1=κ 1～2. 定熵，则
K
1.86214
3004
.01
21
12=⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=-κV
V T T
设 V V =2，则 V V 141=
2～3～4. 由kJ/kg 500)()(34234332=-=-==--T T c T T c q q p v K
5.15581.862718.0500/50023=+=
+=⇒T c T v K
0.20565.1558005
.1500/50034=+=
+=T c T p
V
V V ==23；V
V T T V 319.133
44==
4～5.
定熵，1
5
4
45-⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=κV
V T T ；V V V 1415==
K 2.79914319.10.20564
.05=⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯=T
k J /k g 4.358)3002.799(718.0)(15152=-⨯=-==-T T c q q v
1). kJ/kg 6.641210=-=q q w 2). %
16.6411
2=-=q q t η
8.4 题略
解：由题意知：;m 150;K 15.273;kPa 325.10131211====V T T p MPa 52=p 吸入的气体质量为 kg 876.19315
.27310287.015010325.1013
3
1
11=⨯⨯⨯⨯=
=
T R V p m g
（可逆）等温压缩过程的放热量：
kJ
7.59257325
.10110
5ln
15.273287.0876.193ln
3
2
1=⨯⨯⨯==∆===p p T mR S T W W Q g t
8.5 题略（循环图见P130. F.8.12）
解：已知：k P a 1001=p ；K 293273201=+=T ；
k P a 5002=p ；K 11732739003=+=T ；k g /s 4=m
①：1～2.定熵过程
K 4641005002934
.14
.01
1212=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=-κ
κp p T T
kW 8.704)()(1212=-=-=T T c m h h m
w p c ； ②：3～4.定熵过程
K 74150010011734
.14
.01
3434=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=-κ
κp p T T
kW 4.1781)()(4343=-=-=T T c m h h m
w p tur ；
③：53.2:14.1781/8.704/==tur c w w =39.53 %； ④：%9.36464
293112
1=-
=-=T T t η；
8.7 题略
解：已知：K 303273304=+=T ；K 253273201=+-=T ；
kW 5.312=-=H H P
①：查氨的压焓图（查图值可能不完全相同，以下是参考值） k J /k g 45054==h h ；M P a 1.12=p ；k J /k g
18252=h M P a 17.01=p ； k J /k g 15701=h
47
.61
2==
p p π；
②：39.41570
182545015701
241=--=
--=
h h h h ε；
③：冷吨98.386.3/)4501570(0137.0)(412=-⨯=-=h h m
Q ； ④：放热量kW 87.18)4501825(0137.0)(421
=-⨯=-=h h m Q ； ⑤：kg/s
0137.01570
18255.31
2=-=
-=h h P m。