华科工程热力学第八章作业

8-2 50kg废气和75kg的空气混合。已经废气中各组成气体的质量分数W CO214%，W O26%,W N275%,空气中O2和N2的质量分数分别为23.2%，76.8%，混合后气体的压力为0.3MPa，试求混合气体的（1）质量分数(2)折合气体常数（3）折合摩尔质量（4）摩尔分数（5）各组成气体的分压力

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8-5一绝热刚性容器被隔板分成AB两个部分，A中有压力0.3MPa，温度为200度的氮气，体积为0.6m3:；B中有压力为1MPa，温度为20度体积为1.3m3的氧气，抽去隔板，两气体混合，若比热容为定值，试求混合气体的（1）温度（2）压力（3）混合过程中各气体的熵变和总熵变。

解：(1)取刚性容器为系统，该系统为闭口系。

m N =p N V N gN N =0.3×106×0.6=1.29Kg m O =p O V O gO O =1×106×1.3=17.1Kg 查附表得C V ，N =0.742KJ (Kg ∙K )⁄,C V ，O =0.657KJ (Kg ∙K )⁄

由Q =0，W =0，T A2=T B2=T 2得，ΔU =0

即(mC V T)A 1

+(mC V T)B1=(mC V T)A2+(mC V T)B2 代入数据有

1.29×0.742×473+17.1×0.657×293=(1.29×0.742+17.1×0.657)T 2 所以T 2=307K

(2)混合气体中各组分气体的质量分数

ωN =m N m N +m O = 1.291.29+17.1=0.07 ωO =m O m N +m O =17.11.29+17.1

=0.93 混合气体的折合气体常数

R g =Σωi R gi =0.07×296+0.93×260=262.5J/(Kg ∙K)

混合气体的压力为

p =mR g T 2V =18.39×262.5×3071.9

=0.78MP a (3)

ΔS N =m N (C V,N ln T 2T N +R g,N ln V V N )=1.29×(0.742ln 307473+0.296ln 1.90.6

)=0.026kJ/(K ∙s) ΔS O =m O (C V,O ln T 2T O +R g,O ln V V O )=17.1×(0.657ln 307293+0.26ln 1.91.3

)=2.223kJ/(K ∙s)

ΔS =ΔS N +ΔS O =2.249kJ/(K ∙s)

8-6 V = 0.55 m3的刚性容器中装有 p 1 = 0.25 MPa 、 T 1= 300 K 的 CO2， N2 气在输气管道中流动，参数保持p L = 0.85 MPa 、 T L = 440 K ，如图 12-1 所示，打开阀门充入 N2，直到容器中混合物压力达 p 2 = 0.5 MPa 时关闭阀门。充气过程绝热，求容器内混合物终温 T 2 和质量 m 2 。按定值比热容计算，

8-13湿空气的温度为30度，压力为0.1MPa，相对湿度为70%，试分别用计算法和焓湿图法确定（1）含湿量（2）水蒸气分压力（3）湿空气的焓（4）如果将其冷却到10度，这个过程会析出多少水分。

解：根据t1=30℃查得P s=4241.4Pa

湿空气中水蒸气的分压力为

P v=φP s=0.7×4241.5Pa=2969.05Pa

根据P v=2969.05Pa查得，湿空气的露点t d=23.91℃

湿空气的比湿度为：

d1=0.622P v

P b−P v =0.622×2969.05

105−2969.05

=0.019kg/kg(干空气)

湿空气的比焓为

h1=1.005t+d(2501+1.85t)kJ/kg(干空气)

=1.005×30+0.019×(2501+1.85×30)

=78.7235kJ/kg(干空气)

如果将其冷却到t2=10℃，查得饱和水的焓为h L2=42.0kJ/kg

t2=10℃，查得P s =1227.9Pa ，可得

d2= 0.0054kg/kg(干空气)

h2=23.6553kJ/kg(干空气)

q =h1−h2−(d1−d2)h L2

=78.7235−23.6553−(0.019−0.0054)×42kJ/kg(干空气)

=54.5kJ/kg(干空气)

8-15压力为0.1MPa 的湿空气在t 1=10°C ，ϕ=0.7下进入加热器，在t 1=25°C 下离开，试计算每千克干空气加入的热量及加热器出口处湿空气的相对湿度

解：在7.01011==ϕ℃，t 下查焓湿图有，

kg g d kg kJ h /8.5,/1.2311==，

由于加热过程比湿度不变，查得出口温度℃252=t 下，

28.0,/39h 22==ϕkg kJ

所以，对每1kg 干空气加入的热量

)(/9.151.233912干空气kg kj h h q =-=-=

8-16温度t1=20°C 。相对湿度为φ2=0.4的室内空气，与室外温度t2为-10°C 。，相对湿度为2φ=0.8的空气混合，两股空气的质量流率分别为q1=50kg/s,q2=20kg/s.

求混合空气的t3，φ3，h3；

由室内外空气的温度和相对湿度确定d1、d2、h1和h2等参数，再由能量方程

q m,a1h 1+q m,a2h 2=(q m,a1+q m,a2)h 3

质量守恒方程q m,a1d 1+q m,a2d 2=(q m,a1+q m,a2)d 3

h 3=23.04kJ/kg(干空气) d 3=0.004561 kJ/kg(干空气)

进而 t 3=11.48℃ φ3=54.1%