工程热力学课后作业答案第五版

7-1当水的温度t=80°C,压力分别为、、、及MPa时，各处于什么状态并求岀该状态下的熔值。

解：查表知道t=80C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。

熔值分别为kg, kJ/kg, 335 kJ/kg, kJ/kg, kJ/kg。

7—2已知湿蒸汽的压力phMPa干度x二。

试分别用水蒸气表和h-s图求岀hx, vx, ux, sx o 解：查表得：h"=2777kJ/kg h'= kJ/kg
v''=kg v、= m3/kg
u、、= h、、一pv、、二 kJ/kg u、=h、一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、二2400 kJ/kg
sx = xs、、+(1-x) s、二 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；C,干饱和蒸汽的含g mv=,试求此湿蒸汽的干度' 比容及熔值。

解：t = 210 C的饱和汽和饱和水的比容分别为：
v''=kg v、= m3/kg
h、、=kg h、= kJ/kg
湿饱和蒸汽的质呈：
解之得：
x=
比容：vx = xv''+(1-x)v'= m3/kg
熔：hx = xh'' + (1 -x) h'=1904k J/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200C试求容器中(1)压力;
(2)熔；(3)蒸汽的质虽和体积。

解：(1)查200°C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：=
熔：hx = xh、、+(1-x)h、二kg
蒸汽的质虽:和体积：
mv=xXm=X2=
V二 mvXv'' =
7-5已知8 m3的湿蒸汽，在戸=MPa时，其湿度(1-x)=,求此湿蒸汽的质虽与熔。

的饱和参数MPa=p解:
h"=2773kJ/kg h'= kJ/kg
v、、=kg v'=kg
湿蒸汽的质虽:：
m3/kg
熔：h二mhx = x(h、、+(1-x)h、)二X =X103 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
蒸汽体积流虽：=s
输汽管的半径最小为=
内径：
7-7某空调系统采用卩=MPa、％=的湿蒸汽来加热空气。

暖风机空气的流呈为每小时4000标准m3,空气通过暖风机(从(TC)被加热到120‘C。

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：空气吸收的热虽：
= 619000kJ/h
P= MPa的饱和参数：
h、、=kg h、= kJ/kg
P= MPa、x =蒸汽的焙
hx = xh' ' + (1-x)h、二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°C的干饱和蒸汽，在定容下冷却至80°C。

求此冷却过程中蒸汽放出的热虽C
解：t = 120°C的干饱和蒸汽参数：
v、、=kg h、' =kg p1 =
容积：V二mv、、二 m3
t=80°C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：=
熔：hx = xh"+(1-x)h、二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)由蒸汽传
给环2 ()容器的总容积及终了时蒸汽的干度；仁求(MPa = p3中的压力稳定在.
境的热虽。

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'x= m3
pB = 1 MPa的饱和蒸汽参数
v、、=kg v、=kg
h"=2777kJ/kg h'=kg
vB二xv、、+ (1-x) v、二 m3/kg
hB = xh 八 + (1 -x) h、二2374k J/kg
uB = 2219kJ/kg
B 占容积：VA二mBv二 m3
总容积:V二VA+VB二 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虽
终了时的熔:hx = xh、、+(1-x)h、二2502kJ/kg
ux = kg
=kJ
7—10将1kgp1=, t1=200°C的蒸汽在定压条件下加热到t2=300^C,求此定压加热过程加入的热虽和内能的变化虽:。

若将此蒸汽再送入某容器中绝热膨胀至P3二，求此膨胀过程所作的功虽。

解:查表p仁,t1=200°C
h1=2850kJ/kg v1= m3/kg (u1=2639 kJ/kg)
查表 p2二，t2=300°C
h2=3061kJ/kg v2= m3/kg
s2= kJ/ (u2=2801 kJ/kg)
查表p3=, s二
h3二2680kJ/kg v3= m3/kg (u3=2509 kJ/kg)
定压过程加入的热虽和内能变化虽
q=h2-h1=211kJ/kg
=162 kJ/kg
绝热膨胀过程所作的功虽
= 292 kJ/kg
7-11汽轮机进汽参数为：p1=3MPa, t1=450°C,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，引起的爛产为，则汽轮机作的功将为多少？
解:查表p1=3MPa f t1=450°C的参数
hi二3344kJ/kg s1= kJ/
则绝热膨胀到p2=5kPa t s2二kJ/
时蒸汽的终参数.
t2=°C 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爛为
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 C的过热蒸汽10t。

已知给水的温度25°C；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°C；煤的发热值为29400kJ/kg o 试求(1)若锅炉的耗煤虽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虽。

解：⑴煤的总发热虽h
p1=, t1=300C的过热蒸汽的参数：
h1=3040kJ/kg v1=kg
取水为定值比热，其的焙值：h0 = 25X = 104 kJ/kg
单位蒸汽吸热虽:：q=h1-h0=2936 kJ/kg
总吸热虽:：MkJ/h
锅炉效率：％
(2)湿蒸汽的参数
v2= m3/kg
h2 = 2708k J/kg
定压过程吸收的热虽：
q=m(h1-hx) =
内能的变化：
7T3有一废热锅炉，进入该锅炉的烟气温度为ty1=600°C排烟温度为ty2=200°C。

此锅炉每小时可产生ts=100°C的干饱和蒸汽200kg,锅炉进水温度为20°C,锅炉效率为60%。

(1)求每小时通过的烟气虽；(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°C的干饱和蒸汽的焙：h=kg
20°C水的焙：h0=20*= kJ/kg
水的吸热虽：q 1=200*烟气的放热虽：
q二864200 kJ/h
烟气虽：
= 2139kg/h
二 kg
V=4128 m3/h
7-14湿蒸汽进入干度计前的压力p1二，经节流后的压力p2二，温度t2=130°Co试用焙爛图确定湿蒸汽的干度。

解：节流前后熔不变
查h-s图得：x=。