工程熱力學(xué)習(xí)題答案全.pdf

課后課后思考思考題題及習(xí)題及習(xí)題答案答案 思考題 1 2 否 閉口是說沒有物質(zhì)交換 絕熱是說沒有熱量交換沒有排除做功的可能 所以不是孤立系統(tǒng) 思考題 1 7 否 穩(wěn)定但不平衡 平衡的概念是內(nèi)外同時建立熱和力的平衡 顯然鐵棒上各點 的溫度并不相同 即存在熱的不平衡 習(xí)題 1 3 2 1 21 1 11 1 12 6 2 1 1 1 lnln 0 5 0 5 100 172 ln138 374kJ 0 1 v v vp p vp v vp p v wpdvdv v 習(xí)題 1 4 sinBPgl 63 10sin0 1 100 89 807 200 10sin30 99215 44 PaPBgl 習(xí)題 1 5 2 1 wpdv 1 p 定值 2 1 0 05 6 0 02 0 7 1021kJ v v pwdvdv 2 pV 定值 2 1 62 1 1 1 2 1 1 1 0 05 ln0 7 100 02 ln12 8kJ 0 02 v v v pv v pv wpdvdv v 習(xí)題 1 7 需由熱泵向室內(nèi)提供的熱量為 3 1 70000 10 2 40 10019264 4 3600 Q w 1 2 0 Q w 1 0 2 19264 4 3 853 5 Q w kw 習(xí)題 1 9 1 5 1 2 0 10 3 97 7 3600 Q w 2 5 210 10 7 360074800QQw kJ h 3 1 27 78 3600 Q w kw 思考題 2 5 甲與乙的看法都是錯誤的 首先依題意可知 如果瓶內(nèi)氧氣壓力要減少一半 相 應(yīng)的質(zhì)量也會減少一半 對于甲的看法 雖然每次抽出的氧氣體積不變 但是由于每抽氣一次均會導(dǎo)致氣 瓶中的壓力會有所有下降 每次抽出來的氧氣質(zhì)量也是不同的 甲的錯誤就在于 認(rèn)為每次抽出的來氧氣質(zhì)量會相同 而對于乙的看法 乙則認(rèn)為氣瓶內(nèi)氧氣體積增大一倍 壓力就會減半 但是在抽 氣過程中 瓶內(nèi)氧氣的質(zhì)量是在改變的 因此其結(jié)論也是錯誤的 所抽次數(shù)的求解如下 抽氣前氣瓶內(nèi)氧氣的狀態(tài)參數(shù)為 p0 v m0 可求得原氣瓶中氧氣的質(zhì)量 m0為 3 00 0 5 10p vp m RTRT 式 1 第一次抽氣后 且第一次抽出的氣體質(zhì)量 m1 氣瓶內(nèi)氧氣的狀態(tài)參數(shù)為 p1 v mo m1 以氣瓶和抽氣筒為一個系統(tǒng) 則 3 10 50 1 10pm RT 式 2 結(jié)合式 1 和 2 可得 10 5 5 1 pp 式 3 而對于第一次抽出的氣體 每次抽出的氣體體積為 v 0 1L 3 11 0 1 10pm RT 式 4 結(jié)合式可求得第一次抽氣后氣瓶的氣體質(zhì)量為 m0 m1 3 1 01 5 10p mm RT 式 5 第二次抽出的氣體體積同樣為 v2 0 1L 質(zhì)量為 m2 第二次抽氣后氣瓶內(nèi)氣 體的壓力為 p2 氣瓶內(nèi)氣體質(zhì)量則為 m0 m1 m2 以氣瓶和抽氣筒為系統(tǒng) 則 有 3 201 50 1 10pmm RT 式 6 將式 5 代入式 6 可得 2 210 55 5 15 1 ppp 式 7 依此類推 第 n 次抽氣后氣瓶中的氧氣壓力 pn為 0 5 5 1 n n pp 所以 當(dāng) 0 0 5 n pp 時 5 0 5 5 1 n 求得 n 35 次 思考題 2 8 1 否 因為 pv ccR 即二者之間的差值只與其氣體常數(shù)有關(guān) 不隨溫度變 化 2 由于1 p v vvv c cRR k ccc 而 cv是與溫度有關(guān)的 因此比熱容比 k 與溫度 是有關(guān)的 思考題 2 11 1 是的 i i m g m 所有各成分的質(zhì)量相同時 相應(yīng)的質(zhì)量成份是相同的 2 摩爾成份不一定相同 因為 11 nn iii iii ii nMM m gx mnMM 即質(zhì)量成分相同時 摩爾成份還與各成份的摩爾質(zhì)量有關(guān) 習(xí)題 2 3 求被壓入的二氧化碳 CO2質(zhì)量 解 令起始狀態(tài)為 1 P1 V1 T1 m1 終狀態(tài)為 2 P2 V2 T2 m2 被壓入的二氧 化碳 CO2質(zhì)量即為 m2 m1 應(yīng)用理想氣體方程 PVmRT 1 1 1 1 PV m RT 22 2 2 PV m RT 221 1 21 21 PVPV mm RTRT 由題意可知 V2 V1 3m3 R 188 9 J kg K 查表 2 1 11g PpB 22g PpB 11 273Tt 22 273Tt 故 221 121 21 2121 6535 30 3 10 1 013 1030 10 1 013 10 12 02 kg 188 970 27345 273 PVPVPPV mm RTRTR TT 習(xí)題 2 6 儲氣灌初始質(zhì)量 m1 1 1 1 1 pv m RT 儲氣灌終態(tài)時質(zhì)量 m2 2 2 2 2 p v m RT 壓縮機(jī)每分鐘充入空氣的質(zhì)量 0 0 0 0 p v m RT 由已知條件可知 p1 p0 0 1Mpa T1 T2 T0 273 15 288K V1 V2 8 5m3 V0 3m3 故所需時間 t 為 2 21 1 6 212121 6 0 0 00 0 0 0 7 108 5 19 83min 0 1 103 p vpv mmpp vRTRTRT t p v mRTp v RT 習(xí)題 2 9 1 求氮的質(zhì)量 m PVmRT 故 6 13 7 100 05 7 69 kg 296 827 273 PV m RT 2 求熔化溫度 6 16 5 100 05 361 7 69 296 8 PV T mR K 習(xí)題 2 14 設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣質(zhì)量流量為 m kg h 由于 000 mPVRT 則 00 0 101325 3500 4526 27 287273 PV m RT kg h 1 按平均比熱容計算 查表 2 4 線性插值法 25 0 1 0045 pm c 250 0 1 0155 pm c 25025 00 6 250 25 4526 27 1 0155250 1 004525 1 035 10 ppmpm Qm cc kJ h 2 按真實比熱容經(jīng)驗公式計算 2 1 T pp T m QMc dT M 23 0123p McaaTa Ta T 查表 2 3 2 1 523 298 23 223344 21212121 6 23 0123 4 312 0 312 0 4526 27 28 97 4526 27 28 97234 4526 27 28 97234 1 0404 10 p T T QdT T TTTTTTTT aaTa Ta T a TaTa T a aaa a kJ h 3 按定值比熱容計算 將空氣看做雙原子氣體 其定壓摩爾比熱容 Mcp為 0 27 8 31429 1 22 p i RMc kJ kmol k 6 21 4526 27 29 1 523298 1 023 10 28 97 pp m QMc TT M kJ h 習(xí)題 2 16 1 求混合氣體質(zhì)量 m 由已知條件及PVmRT 可知 需先求得混合氣體的氣體常數(shù) R 而 0 R R M 由已知條件可求得 1 0 4 440 2 280 4 3236 n ii i Mx M 則 0 8314 230 9 36 R R M 故 6 0 04 10 4 7 51 kg 230 950 273 PVB m RT 大氣壓 B 133 322 75099991 5B 1mmHg 133 322 Pa 2 001 1 10 PVPV m RTRT 001 1 10 6 1 1 0 0 5 0 1 0 04 10 133 322 7504 273 4 671 1 013 10 50273 PVPV RTRT PVT V PT 習(xí)題 2 18 1 0 22 4 M 1 1 0 97 160 006 300 0018 440 0018 58 22 4 0 002 440 0183 28 16 48 i n i i MMr 0 16 48 0 74 22 422 4 M kg m3 2 ii pr p 44 3 0 0 97 101 325 1098285 3 CHCH prp Pa 2626 3 0 0 006 101 325 10607 95 C HC H prp Pa 3838 3 0 0 0018 101 325 10182 39 C HC H prp Pa 410410 3 0 0 0018 101 325 10182 39 C HC H prp Pa 22 3 0 0 002 101 325 10202 65 COCO prp Pa 22 3 0 0 0183 101 325 101854 2 NN prp Pa 習(xí)題 3 1 1 可將熱力系統(tǒng)取為 禮堂中的空氣 則可知該系統(tǒng)為閉口系統(tǒng) 根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程 QUW 由于系統(tǒng)中沒有作功 故 W 0 因此 由上式可知 系統(tǒng)所得熱量 Q 為熱力學(xué)能的增加 U 而依題意可知系統(tǒng) 熱力學(xué)能的增加等于人體的散熱量 即 5 20 2 67 10 60 2000 400QU kJ 2 將熱力系統(tǒng)取為 禮堂中的空氣和人 則可知該系統(tǒng)為閉口系統(tǒng) 閉口系統(tǒng)能量方程 QUW 由于系統(tǒng)中沒有作功 故 W 0 由于系統(tǒng)對外界沒有傳熱 即 Q 為 0 而對整個禮堂的空氣和人來說沒有外來熱 量 所以系統(tǒng)熱力學(xué)能的增加 U 為 0 空氣溫度的升高是由于人體對環(huán)境的散熱量由空氣吸收 從而導(dǎo)致的空氣熱力學(xué) 能增加 習(xí)題 3 2 對量熱器 QUW 依題意有 120060 1140Q kJ 2048 0 04 60W kJ 故 114048 1188UQ W kJ 習(xí)題 3 3 對整個剛性水箱 QUW 系統(tǒng)與外界絕熱 則 3 0 450 9 807 30 10U WU 132 39U kJ 而 2121 132 39 v mc ttUUU 求得 2 26 32 t 習(xí)題 3 5 1 對 1 a 2 b 1 過程 QUW 其中 由于 1 a 2 b 1 過程為一閉口循環(huán) 故 U 0 則有 QW 即 10 7 w 4 W 7 kJ 2 同樣對 1 c 2 b 1 過程 有 QW 即 7 q 4 2 Q 5 kJ 習(xí)題 3 7 依題意為閉口系統(tǒng) 則有 21 QUW UUW 21212 21 1 1 5 1 585 1 585 60UUm uup vpv kJ 由氣體狀態(tài)方程bavp 得 0 2 1000 1 5 ab 1 2 200 1 5 ab 解得 1200a 1160b 則氣體狀態(tài)方程為 12001160pv 由于氣體質(zhì)量 m 為 1 5kg 故此式可轉(zhuǎn)化為 8001160pV 2 2 1 1 1 2 22 0 2 1 800 1160600 22 V V V V a WpdVVbVVV kJ W 還可根據(jù) P V 圖計算 則過程中的傳熱量為 21 60600660QUW UUW kJ 習(xí)題 3 8 熱力系 左邊的空氣 系統(tǒng) 整個容器為閉口系統(tǒng) 過程特征 絕熱 自由膨脹 根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程 WUQ 絕熱0 Q 自由膨脹 W 0 因此 U 0 對空氣可以看作理想氣體 其內(nèi)能是溫度的單值函數(shù) 得 2121 0300 v mc TTTTK 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 21 1 21 22 1 100 6 RTpV pp VV kPa 習(xí)題 3 10 開口穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng) 1 以風(fēng)機(jī)為研究對象 根據(jù)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程 t QHW 系統(tǒng)與外界絕熱 Q 0 則 22 0 ps mc ttW 3 2 7 00 56287 10 0 1 2 t 解得 2 1 78t 2 空氣在加熱器中的吸熱量 0 56 1 0045 250 1 78 139 63 p Qmct kW 3 由于 t QHW 對不可逆過程也成立 故以上結(jié)果仍正確 習(xí)題 4 1 多變過程的過程方程 n pvconst 則由已知條件有 1 12 2 nn p vp v 則 21 12 ln ln 1 8 0 903 ln ln 1 10 pp n vv 由于 1 v n nk cT n qcT 工質(zhì)為空氣 則 Rcv 2 5 7 2 p cR 則 3 0 903 1 45 287 40 10 10 903 12 v nk qcTTKJ kg n 解得 10 88T K 熱力學(xué)能的變化 5 287 7 8KJ Kg 2 vucTT 焓的變化 7 287 10 9KJ kg 2 phcTT 熵的變化 22 11 751 lnln287ln10287ln0 821KJ Kg 228 pv vp scc vp 膨脹功 407 8 32 2KJ Kgwqu 軸功 40 10 9 29 1KJ kgtwqh 或 0 903 32 229 1 twnwKJ Kg 習(xí)題 4 2 1 可逆絕熱膨脹到 P2 0 1MPa 膨脹功 1 12 1 1 111 88KJ kg 1 k k RTp w kp 由于是可逆絕熱過程 即等熵過程 故0s 2 不可逆絕熱膨脹到 P2 0 1Mpa T2 300K 能量方程 quw 絕熱 則0q 12 5 28715027330088 3 2 v KJ kgwuc TT 22 11 73000 1 lnln 287ln287ln0 117KJ K kg 2150 2730 5 p Tp scR Tp 3 可逆等溫膨脹到 P2 0 1MPa 1 2 0 5 ln 287 150273 ln195 4 0 1 p wRTKJ kg p 1 2 0 5 ln 287ln0 462KJ K kg 0 1 p sR p 4 可逆多變膨脹到 P2 0 1MPa 多變指數(shù) n 2 12 1 12 2 1 287 150273 0 1 1 1 67 1 12 10 5 n n RTp wKJ Kg np 22 11 lnln p Tp scR Tp 多變過程中 12 1 22 2 11 0 1 0 4472 0 5 n n Tp Tp 故 70 1 287ln0 4472287ln0 346 20 5 sKJ K kg 習(xí)題 4 6 1 定溫過程 1 2 0 3 ln628730 273ln573 2KJ 0 1 p WmRT p 由于是定溫過程 21 T303TK 且0U 則WQ 2 定熵過程 1 12 1 287 3030 1 1 4 1 1 61351 4 11 4 10 31 4 k k RTp WmKJ kp 由于是定熵過程 即絕熱 所以0Q 定熵過程中 11 4 1 221 4 11 0 1 0 7306 0 3 k k Tp Tp 則 21 0 7306303 0 7306221 4TTK 3 指數(shù)為 n 1 2 的多變過程 1 2 1 1 1 2 12 1 287 3030 1 1 61436 5 11 2 10 3 n n RTp WmKJ np 多變過程中 11 2 1 221 2 11 0 1 0 8327 0 3 n n Tp Tp 則 21 0 8327303 0 8327252 3TTK 1 2 1 45 6287 252 3303 218 3KJ 11 2 12 v nk QmcT n 綜上 不同過程中空氣對外所作的功及所進(jìn)行的熱量交換和終態(tài)溫度的比較結(jié)果 均為 定溫過程 多變過程 定熵過程 習(xí)題 4 7 多變過程的過程方程 n pvconst 則由已經(jīng)條件有 1 12 2 nn p vp v 則 21 12 ln ln 0 12 0 6 1 3 ln ln 0 236 0 815 pp n vv 66 1 12 2 11 0 6 100 2360 12 100 815 146 11 3 1 wpvp vKJ kg n 21212 21 1 66 1 1111 1 3 1 41 0 12 100 8150 6 100 236 1 3 11 41 36 5 n nkRnk qc TTTTp vpv nknk KJ kg 36 5 146109 5 uqwKJ kg 21221 1 153 3KJ kg 1 p k hc TTp vpv k 22 11 75 22 0 8150 12 lnln287 ln287 ln 0 09KJ K kg 0 2360 6 pv vp scc vp 習(xí)題 4 13 由已知條件 壓氣機(jī)每小時吸氣量為 600 標(biāo)準(zhǔn) m3 則可求得相應(yīng)空氣質(zhì)量 m 101325 600 0 216 287273 3600 o o p V mKg s RT 定溫過程 1 2 0 1 ln0 216287293 ln37 7 0 8 s T p WmRTKW p 定熵過程 1 1 4 1 1 4 2 1 1 1 40 8 10 216287293151 6kw 11 4 10 1 k k s s kp WmRT kp 習(xí)題 4 15 11 25 1 1 25 11 25 1 1 25 6 20 273 160oC 0 1 60 1 T 20 273 0 1 n n n n Tp T Tp pp p p T p 終終 終 初初 中間終初 中間 初 初 應(yīng)采用二級壓縮 兩級壓縮最佳中間壓力 二級壓縮終了時空氣溫度 習(xí)題 4 17 1 2 1 1 1 4 1 1 1 25 2 1 1 3 1 1 0 5 10 06 1 0 1 0 5 10 06 1 0 1 0 5 10 06 1 0 76 0 1 n v v v v p c p 根據(jù) 則 習(xí)題 5 3 1 2 過程為定壓吸熱過程 則該過程中吸熱量 q1 2為 1 221 1 011000 300 707 kJ kg p qc TT 2 3 過程為可逆絕熱過程 且已知 P2 P1 0 1Mpa T3 T1 300K 3 1 過程為定溫 放熱過程 則由 1 33 22 k k Tp Tp 解得 3 3 1 48 10pMpa 3 1 過程為定溫放熱過程 該過程中的放熱量 q3 1為 3 3 3 13 1 1 48 10 ln287 300 ln 362 8kJ kg 0 1 p qRT p 循環(huán)熱效率為 3 1 1 2 362 8 1 1 48 7 707 t q q 凈功為 01 23 1 707362 8344 2kJ kgwqq 習(xí)題 5 6 1 冬季 逆卡諾循環(huán)用于供熱時的供熱系數(shù)為 111 2 01212 20273 14 65 200 c qqT wqqTT 注 其中 T1為室內(nèi)空氣溫度 T2為室外空氣溫度 則該熱泵需要的功率為 1 0 2 120020 0 455kW 14 65 3600 c q w 2 夏季 逆卡諾循環(huán)用于制冷時的制冷系數(shù)為 22 1 012 c qT wTT 注 其中 T1 為室外空氣溫度 T2 為室內(nèi)空氣溫度 其中 212 1200 3600 qTT 0 0 455kW w 則 1 1 1200 20273 20273 3600 0 455 20273 T T 解得 T1 40 習(xí)題 5 12 實際過程中消耗的軸功為 1 2 0 1 1 251 25ln1 25 287400 ln330 42kJ kg 1 ss T p wwRT p 實際過程中壓氣機(jī)內(nèi)空氣的熵變?yōu)?1 2 0 1 ln287ln0 6608kJ K 1 p sR p 空氣 實際過程中壓氣機(jī)放出的熱量為 0 330 42kJ kg ss qhww 令壓氣機(jī)在壓縮過程中放出的熱量全部為周圍環(huán)境所吸收 則環(huán)境所吸收的熱量 即為 330 42kJ kgqq 環(huán) 則環(huán)境中熵變?yōu)?330 42 1 1014kJ K 300 q s T 環(huán)境 環(huán)境 環(huán)境 則系統(tǒng)總熵變?yōu)?0 6608 1 1014 0 4406kJ Ksss 總空氣環(huán)境 習(xí)題 5 16 由已知條件可求得隔板兩側(cè)空氣的質(zhì)量分別為 6 1 1 1 1 0 4 100 1 0 4453kg 287 40273 pV m RT 6 22 2 2 0 2 100 1 0 2378kg 287 20273 p V m RT 在混合過程中 以整個容器為對象 則根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程 QUW 由題意可知 Q 0 W 0 則0U 設(shè)混合后空氣的溫度為 Tm 則有 1122 0 vmvm Umc TTm c TT 可解得 1 12 2 12 0 4453 3130 2378 293 306 04 0 44530 2378 m mTm T TK mm 混合過程中引起的空氣熵變化為 12 1122 12 lnln lnln 0 136kJ K mm vv TVTV m cRm cR TVTV SSS 總 習(xí)題 5 19 多變過程中放出的熱量為 21 1 v nk qc TT n 其中 n 1 3 k 1 4 5 2 v cR T1 30 273 303K 則需先求 T2 多變過程中 1 22 11 n n Tp Tp 解得 11 3 1 21 3 21 1 1 303 515 48 0 1 n n p TTK p 則可求得 21 1 3 1 45 287 515 48303 50 818kJ kg 11 3 12 v nk qc TT n 多變過程中空氣的熵變?yōu)?22 11 7 0 kJ kg 2 515 481 lnln287 ln287 ln 1271 3030 1 p T R T p sc p 空氣 環(huán)境的熵變?yōu)?50 818 0 1752kJ kg 290 qq s TT 環(huán)境 環(huán)境 環(huán)境環(huán)境 系統(tǒng)的總熵變?yōu)?0 1271 0 1752 0 0481kJ kgsss 總空氣環(huán)境 習(xí)題 5 24 1 1 21 12 12 30020 1 110 673 100020 300 2 110 7 1000 0 7 1000700 0 673 1000673 70067327 3 1000673327 1000 0 10 t o t c o ot c ot oo o iso T T T T WQKJ WQKJ LWWKJ QQWKJ QQ ssss TT 熱源工質(zhì)冷源 327 0 09 00300 3000 0927 oiso oiso KJ K LTsKJ Ts 做功能力損失符合 習(xí)題課答案 習(xí)題課答案 習(xí)題 5 2 該循環(huán)的熱效率為 0 1 700 70 1000 t w q 相應(yīng)的卡諾循環(huán)熱效率為 2 1 400 1160 1000 tc T T 由于 ttc 不符合卡諾循環(huán) 故該循環(huán)不能實現(xiàn) 習(xí)題 5 9 不可逆壓縮過程中所消耗的功為 1 1 4 1 1 4 12 1 287 3000 3 1 11 111 1 0 118 731kJ 11 4 10 1 k k re RTp WWm kp 對于整個過程 有 QUW 依題意知 Q 0 則 8 731kJUW 而21 vUmc TT 解得 21 8 731 300 421 69K 0 1 2 5 0 287v U TT mc 空氣熵的變化為 22 11 7 kJ k 2 421 690 3 lnln287 ln287 ln 0 027 3000 1 p T R T p sc p 空氣 習(xí)題 5 15 實際循環(huán)熱效率為 22 1 1 600 60 11166 200060 t qT q T 若熱源供給 1000kJ 的熱量 即 q1 1000kJ 則可解得 q1為 21 1 1 66 1000340kJ t qq 則實際過程中循環(huán)凈功為 0 12 1000340660kJwqq 做功能力損失為 0 max0lww 最大循環(huán)境凈功0 maxw為 10 maxtcqw 可逆循環(huán)熱效率tc 為 2 1 600 1170 2000 tc T T 則10 max1000 70 700kJtcqw 故作功能力損失為 0 max070066040kJlww 習(xí)題 5 17 1 2 過程為定容吸熱過程 則 22 11 2 5 Tp Tp 解得 2 21 1 2 5 127273 1000 p TTK p 則該過程中吸熱量 q2 1為 1 2 1 221 5 2871000400 430 5 kJ kg 2 v quc TT 3 1 過程為定溫過程 則 3 3 1 1 pvp v 解得 3 3 1 1 0 15 10 1 5 v ppMPa v 該過程中放熱量 q3 1為 1 1 3 1 3 ln287400 ln0 1264 337kJ kg v qRT v 循環(huán)熱效率為 3 1 1 2 264 337 1138 6 430 5 t q q 循環(huán)凈功為 0 1 23 1 430 5264 3 166 2kJ kgwqq 習(xí)題 7 6 由 p 1 MPa 查表得 附表 2 3 0 0011272 vm kg 3 0 19438 vm kg 則蒸氣 x 0 95 的比體積為 3 1 1 0 95 0 00112720 95 0 194380 1847 vx vxvm kg 蒸汽體積流量 3 1500 0 1847 0 077 36003600 mv Vm s 輸汽管的內(nèi)徑最小為 440 0 7 7 0 0 6 2 6 m 2 53 1 4 V d c 習(xí)題 7 9 1 求總?cè)莘e和終了時蒸汽的干度 由 pA 0 5 MPa 查表得 附表 2 3 0 0010925 vm kg 3 0 37486 vm kg 則 A 中干飽和蒸氣 x 1 的比 體積為 3 1 1 0 374860 37486 A vx vxvm kg 則 A 的容積為 3 1 0 374860 37486 AA A Vm vm 由 pB 1 MPa 查表得 3 0 0011272 vm kg 3 0 19438 vm kg 則 B 中濕蒸氣 x 0 8 的比體積 為 3 1 1 0 8 0 00112720 8 0 194380 15573 B vx vxvm kg 則 B 的容積為 3 2 0 155730 31146 BB B Vm vm 則容器的總?cè)莘e為 V VA VB 0 37486 0 31146 0 68632m3 由已知條件 終了時蒸氣壓力為 0 7MPa 查表得 3 0 0011079 vm kg 3 0 27281 vm kg 終了時蒸汽比容 3 0 68632 0 229 m kg 12 V v m 由 1 vx vxv 可解得終了時蒸汽干度 x 為 0 2290 0011079 0 839 0 272810 0011079 vv x vv 2 求由蒸汽傳給環(huán)境的熱量 對于整個容器 Q UW 其中沒有對外界做功 所以 W 0 所以Q U 即蒸汽傳給環(huán)境的熱量為蒸汽的熱力學(xué)能的變化 即 ABAABB Qmm um um u 由于hupv 所以uhpv 由 pA 0 5 MPa pB 1 MPa 以及終了時蒸氣壓力 p 0 7MPa 查表可得 附表 2 640 352748 59 AA hh 762 842777 67 BB hh 697 322763 29hh 利用公式 1 hx hxh 可解得 1 1 12748 59kJ kg AAA hhh 1 0 8 0 82374 70kJ kg BBB hhh 1 0 839 0 8392427 77kJ kghhh 由此解得 63 2748 590 5 100 37486 102561 1kJ kg AAA A uhp v 63 2374 7 1 100 15573 102219 0kJ kg BBB B uhp v 63 2427 770 7 100 229 102267 47kJ kguhpv 故蒸汽傳給環(huán)境的熱量為 12 2267 47 1 2561 1 22219 196 29kJ kg ABAABB Qmm um um u 習(xí)題 7 13 鍋爐進(jìn)水溫度 t0為 20 其相應(yīng)的焓值為 0pm 0 c20 4 186883 7kJ kght 或查附表 1 0 83 86kJ kgh 對于 ts 100 的干飽和蒸汽 可查附表得出相應(yīng)的焓值 2675 71kJ kgh 則鍋爐中水的吸熱量為 10 200 2675 783 7 518400kJ hQm hh 由鍋爐的效率 68 鍋爐的有效利用熱量與投入鍋爐燃料所產(chǎn)生的熱量之 比 可計算得煙氣的放熱量為 1 2 762352 9kJ h 0 68 Q Q 則可求得每小時通過的煙氣量為 2 762352 9 1503kg h 1 079 650 180 y Q m c t 習(xí)題 8 4 水蒸氣分壓力 根據(jù) t20 查水蒸氣表得對應(yīng)的飽和壓力為0 0023385 s p MPa 0 7 0 00233850 001637MPa vs pp 含濕量 s s v v pB p pB p d 622622 10 34 akgg 露點 查水蒸氣表 當(dāng) v p0 001637 MPa 時 飽和溫度即露點 t14 6 水蒸氣密度 3 0121 0 293461 1637 mkg TR P v v v 干空氣質(zhì)量 293287 5 2 76 163510 5 TR Vp m a a a 2 92 濕空氣氣體常數(shù) 濕空氣質(zhì)量 001 01 dmm a 2 95 濕空氣氣體常數(shù) 5 10 378 01 287 v p R288 8 KkgJ 析出水量 在 t10 查水蒸氣表得對應(yīng)的飽和壓力為 s p1 228 kPa sv pp 含濕量 v v pB p d 6222 7 73 akgg 析出水量 2 ddmm aw 7 62g 習(xí)題 8 12 設(shè) ma1為新風(fēng)干空氣質(zhì)量 ma2為循環(huán)干空氣質(zhì)量 混合后干空氣質(zhì)量為 mac 則 mac ma1 ma2 m1為新風(fēng)濕空氣質(zhì)量 m2為循環(huán)濕空氣質(zhì)量 已知 t1 5 1 80 t2 25 2 70 查 h d 圖可得 h1 17 kJ kg a d1 4 6g kg a h2 61 kJ kg a d2 13 9g kg a 已知送風(fēng)狀態(tài)點tc 21 c 60 查 h d 圖可得 hc 44 8 kJ kg a dc 9 2g kg a vc p 1 49kPa 則可求得混合后干空氣質(zhì)量 101300 1490 12000 14195kg h 287294 ac ac ac p V m R T 根據(jù)混合空氣的焓和含濕量計算公式 h1 為新風(fēng)加熱后的焓值 1 122aaacc m hm hm h 1 122aaacc m dm dm d 可解得 2 1 12 14195 9 2 13 9 7173 8 4 6 13 9 acc a mdd m dd kg h 2a m14195 7173 8 7021 2kg h 新風(fēng)加熱后的焓值 22 1 1 28 9kJ kg a acca a m hm h h m 根據(jù) h1 28 9 kJ kg a d d1 4 6g kg a 查圖得 t1 17 相應(yīng)的新空氣和循環(huán)空氣的流量則為 111 1 0 001 7173 8 1 0 001 4 6 7206 8kg h a mmd 222 1 0 001 7021 2 1 0 001 13 9 7118 8kg h a mmd 習(xí)題 8 16 已知 t1 20 1 70 t2 35 2 100 由 h d 圖可查得進(jìn)入和離開冷卻塔的空氣參數(shù) h1 46kJ kg a d1 10 2 g kg a h2 133kJ kg a d2 37 7 g kg a 由 t3 40 和 t4 25 取水的平均定壓比熱 pm c 4 1868kJ kg K 可求得水的焓值 3w h 167 5 kJ kg 4w h 104 7kJ kg 干空氣的質(zhì)量 334 3 4 37 3kg s 21 21 10 www a w mhh m hhhdd 進(jìn)入冷卻塔的濕空氣質(zhì)量 10 001 1 37 7kg s a mmd 則進(jìn)入冷卻塔的濕空氣體積流量為 Vmv 其中濕空氣的比體積計算式為 3 10 001606 0 89 a R T vdmkg B 故 3 37 7 0 8933 6 Vmvms 需要補(bǔ)充水的質(zhì)量流量為 21 1 03kg s wa mm dd 或 m m2 m1 習(xí)題 9 7 1 若出口壓力 p2 0 1 MPa 應(yīng)采用什么形式的噴管 臨界壓力 pc為 1c pp 已知進(jìn)口壓力 p1 0 5 MPa 對于空氣 雙原子氣體 0 528 則 6 1 0 5280 528 0 5 100 264 MPa c pp 2c pp 應(yīng)采用漸縮漸擴(kuò)管 2 定熵過程 氣體出口溫度 T2為 1 1 4 1 1 4 2 21 1 0 1 600379 0 5 k k p TTK p 氣體進(jìn)口比體積 v1 3 1 1 6 1 287600 0 3444 0 5 10 RT vm kg p 氣體出口速度 c2為 1 2 1 1 1 2 21667m s 1 k k kp pv kp c 氣體出口比體積 v2 3 2 2 6 2 287 379 1 0877 0 1 10 RT vm kg p 出口截面積 f2為 2 2 2 2 1 5 1 0877 0 002446 667 mv fm c 3 不可逆絕熱過程 氣體出口溫度 T2 為 2112 6000 95 600379 390nTTTTK 氣體出口速度 c2 為 212 m s 7 44 72 44 720 287 600390 649 5 2 pcc TT 或 22 m s0 95667 650 n cc 氣體出口比體積 v2 3 2 2 6 2 287 390 1 1193 0 1 10 RT vm kg p 出口截面積 f2 為 2 2 2 2 1 5 1 1193 0 002585 649 5 mv fm c 9 10 截面處氣流速度 1 2 2 2 0 00 Ag ApAfA TTR TTchhc 當(dāng)?shù)匾羲?AgT Rc 據(jù)馬赫數(shù)的概念 1 1 2 1 2 0 0 A Ag Ag fA T T TR TTR c c Ma 于是K Ma TTA49 326 26 0 14 1 2 350 2 1 2 22 0 smTRMacMac AgfA 32 21749 3262874 16 0 MPa T T pp A A 51 0 350 49 326 65 0 14 1 4 1 1 0 0 Kgm p TR A Ag A 1837 0 1051 0 49 326287 3 6 sKg fc q A fA m 08 3 1837 0 32 217106 2 3 考慮出口截面參數(shù) 由于 28 0 3432 065 0528 0 0 MPapMPapp bcrcr 故MPapp cr 3432 0 2 K p p TT62 291 65 0 3432 0 350 4 1 14 11 0 2 02 Kgm p TRg 2439 0 343200 62 291287 3 2 2 2 smTTchhc pf 38 342 62 291350 10002 2 2 20202 因噴管各截面質(zhì)量流量相等 所以 23 2 2 2 22 2 1019 2 38 342 2439 008 3 m c q c q f f m f m 習(xí)題 9 14 由于絕熱節(jié)能前后焓不變 則 h1 h2 由已知條件 p2 T2 可在水蒸氣焾熵圖 h s 上確定狀態(tài)點 2 從點 2 作一水 平線與 p1 線相交 則其交點為狀態(tài)點 1 由 h s 圖可查得其干度為 x 0 97 還可由點 1 查得 t1 212 故可得該絕熱節(jié)流過程中平均絕熱節(jié)流系數(shù)為 21 21 130212 43 16 0 12 j h TTT ppp K MPa 第十章第十章 10 3 解 1 點焓和熵分別為 3433kJ kg 6 529 kJ kg K 2 點焓和熵分別為 2027kJ kg 6 529 kJ kg K 3 點焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為 163 38kJ kg 0 5591 kJ kg K 1 平均加熱溫度 1 13 13 hh T ss 547 7K 2 平均放熱溫度 2 23 321 17 23 hh TK ss 3 循環(huán)熱效率 1 2 1 43 t T T 10 4 解 汽輪機(jī)入口處 p1 14MPa t1 540oC 查水蒸氣 h s 圖 h1 3433kJ kg s1 6 529 kJ kg K 再熱狀態(tài)出口 p1 3MPa t1 540oC 查水蒸氣 h s 圖 h1 3547kJ kg s1 7 347 kJ kg K 再熱狀態(tài)入口 p6 3MPa s6 6 529 kJ kg K 查水蒸氣 h s 圖 h6 2988kJ kg 鍋爐入口 p3 5KPa 查飽和水表 h3 163 38kJ kg s3 0 5591 kJ kg K 1 平均加熱溫度 31 6 1 1 1 564 3 hhhh K ss 2 平均放熱溫度 2 23 312 23 hh K ss 3 循環(huán)熱效率 t 44 7 10 5 解