工程热力学课后作业答案(第七章)第五版

7-1当水的温度t=80℃，压力分别为、、、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。

因此在、、、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kg，kJ/kg，335 kJ/kg，kJ/kg，kJ/kg。

7－2已知湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=。

试分别用水蒸气表和h-s图求出hx，vx，ux，sx。

解：查表得：h``＝2777kJ/kg h`= kJ/kg
v``＝kg v`＝m3/kg
u``= h``－pv``= kJ/kg u`＝h`－pv`= kJ/kg
s``= kJ/ s`＝kJ/
hx＝xh``+(1-x)h`= kJ/kg
vx＝xv``+(1-x)v`= m3/kg
ux＝xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg
sx＝xs``+(1-x)s`= kJ/
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mv=，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``＝kg v`＝m3/kg
h``＝kg h`= kJ/kg
湿饱和蒸汽的质量：
解之得：
x=
比容：vx＝xv``+(1-x)v`= m3/kg
焓：hx＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg
7－4将2kg水盛于容积为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``＝kg h`= kJ/kg
v``＝kg v`＝kg
饱和压力。

刚性容器中水的比容：
＝m3/kg<v``
因此是湿蒸汽。

压力是饱和压力。

干度：＝
焓：hx＝xh``+(1-x)h`=kg
蒸汽的质量和体积：
mv=x×m=×2=
V= mv×v``＝
7-5已知8 m3的湿蒸汽，在p＝MPa时，其湿度（1－x）＝，求此湿蒸汽的质量与焓。

解：p＝MPa的饱和参数
h``＝2773kJ/kg h`= kJ/kg
v``＝kg v`＝kg
湿蒸汽的质量：
m3/kg
＝
焓：h=mhx＝x(h``+(1-x)h`)=×=×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＝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＝的比容
查表饱和参数v``＝kg v`＝kg
m3/kg
蒸汽体积流量：＝s
输汽管的半径最小为＝
内径：
7-7某空调系统采用p＝MPa、x＝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＝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＝MPa的饱和参数：
h``＝kg h`= kJ/kg
p＝MPa、x＝蒸汽的焓
hx＝xh``+(1-x)h`=kg
需要蒸汽
kg /h
法二：
湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽
＝kg /h
7-8气缸中盛有、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``＝kg h``＝kg p1=
容积：V=mv``= m3
t＝80℃的饱和蒸汽参数
v`＝0. 0010292m3/kg v``＝kg
h``＝kg h`= kJ/kg p2=
比容：＝m3/kg
干度：＝
焓：hx＝xh``+(1-x)h`=kg
放出的热量：q=m(h``120-hx-vx(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pA＝MPa 的干饱和蒸汽，B中盛有2kg pB＝1 MPa，x＝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＝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
pA＝MPa的干饱和蒸汽参数
v``＝kg h``＝kg uA＝kg
A占容积：VA=mAv``= m3
pB＝1 MPa的饱和蒸汽参数
v``＝kg v`＝kg
h``＝2777kJ/kg h`＝kg
vB=xv``+(1-x)v`= m3/kg
hB＝xh``+(1-x)h`=2374kJ/kg
uB＝2219kJ/kg
B占容积：VA=mBv= m3
总容积:V=VA+VB= m3
的饱和蒸汽参数
v``＝kg v`＝kg
h``＝kg h`＝kg
蒸汽比容：m3/kg
蒸汽干度：＝
（2）由蒸汽传给环境的热量
终了时的焓：hx＝xh``+(1-x)h`=2502kJ/kg
ux＝kg
＝kJ
7－10将1kgp1=，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=，求此膨胀过程所作的功量。

解：查表p1=，t1=200℃
h1=2850kJ/kg v1= m3/kg （u1=2639 kJ/kg）
查表p2=，t2=300℃
h2=3061kJ/kg v2= m3/kg
s2= kJ/ （u2=2801 kJ/kg）
查表p3=，s=
h3=2680kJ/kg v3= 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，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= kJ/
则绝热膨胀到p2=5kPa，s2= kJ/
时蒸汽的终参数
t2=℃h2=2160kJ/kg v2= 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= +＝
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=，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＝；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h
p1=，t1=300℃的过热蒸汽的参数：
h1=3040kJ/kg v1＝kg
取水为定值比热，其的焓值：h0＝25×＝104 kJ/kg
单位蒸汽吸热量：q=h1-h0=2936 kJ/kg
总吸热量：MkJ/h
锅炉效率：％
（2）湿蒸汽的参数
v2＝m3/kg
h2＝2708kJ/kg
定压过程吸收的热量
q=m(h1-hx)=
内能的变化:
=
7-13有一废热锅炉，进入该锅炉的烟气温度为ty1=600℃排烟温度为ty2=200℃。

此锅炉每小时可产生ts=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：ts=100℃的干饱和蒸汽的焓：h=kg
20℃水的焓：h0=20*= kJ/kg
水的吸热量：q1=200*烟气的放热量：
q=864200 kJ/h
烟气量：
＝2139kg/h
=kg
V=4128 m3/h
7-14湿蒸汽进入干度计前的压力p1=，经节流后的压力p2=，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=。