工程熱力學（第五版)習題答案工程熱力學（第五版）廉樂明譚羽非等編中國建筑工業出版社第二章氣體的熱力性質2—2。已知的M＝28，求（1）的氣體常數;(2）原則狀態下的比容和密度；（3），℃時的摩爾容積。解：（1）的氣體常數＝296。9（2）原則狀態下的比容和密度＝0.8＝1.25（3），℃時的摩爾容積＝＝64。272—3．把CO2壓送到容積3m3的儲氣罐里，起始表壓力kPa，終了表壓力Mpa,溫度由t1＝45℃增長到t2＝70℃。試求被壓入的CO2的質量。當地大氣壓B＝101.325kPa.解:熱力系：儲氣罐。應用理想氣體狀態方程。壓送前儲氣罐中CO2的質量壓送后儲氣罐中CO2的質量根據題意容積體積不變;R＝188。9 (1） (2) （3） （4）壓入的CO2的質量 (5）將（1）、(2)、（3）、（4)代入（5）式得m=12。02kg2—5當外界為原則狀態時，一鼓風機每小時可送300m3的空氣,如外界的溫度增高到27℃，大氣壓減少到99.3kPa，而鼓風機每小時的送風量仍為300m3解：同上題＝41。97kg2-6空氣壓縮機每分鐘自外界吸入溫度為15℃、壓力為0.1MPa的空氣3m3，充入容積8。5m3解：熱力系：儲氣罐。使用理想氣體狀態方程.第一種解法：首先求終態時需要充入的空氣質量kg壓縮機每分鐘充入空氣量kg所需時間19。83min第二種解法將空氣充入儲氣罐中，實際上就是等溫狀況下把初壓為0.1MPa一定量的空氣壓縮為0。7MPa的空氣;或者說0。7MPa、8。5m3的空氣在0。1MPa下占體積為多少的問題。根據等溫狀態方程0.7MPa、8。5m3的空氣在0.1MPa下占體積為m3壓縮機每分鐘可以壓縮0。1MPa的空氣3m3,則要壓縮59.5m3的空氣需要的時間19。83min2－8在一直徑為400mm的活塞上置有質量為3000kg的物體，氣缸中空氣的溫度為18℃，質量為2.12kg解:熱力系：氣缸和活塞構成的區間。使用理想氣體狀態方程。(1）空氣終態溫度582K（2)空氣的初容積p=3000×9.8/(πr2）+101000=335。7kPa0。527m3空氣的終態比容＝0.5m3/kg或者0。5m3/kg（3）初態密度＝4kg/m32kg/m32-9解:(1）氮氣質量＝7。69kg（2）熔化溫度＝361K2－14假如忽視空氣中的稀有氣體，則可以認為其質量成分為,。試求空氣的折合分子量、氣體常數、容積成分及在原則狀態下的比容和密度。解：折合分子量＝28.86氣體常數＝288容積成分＝20.9％1－20。9％＝79。1％原則狀態下的比容和密度＝1.288kg/m3＝0。776m3/kg2—15已知天然氣的容積成分,，,，,。試求：天然氣在原則狀態下的密度;各構成氣體在原則狀態下的分壓力.解：(1）密度＝16。48（2）各構成氣體在原則狀態下分壓力由于：98.285kPa同理其他成分分壓力分別為:（略）第三章熱力學第一定律3－1安靜狀態下的人對環境的散熱量大概為400KJ/h,假設能容納人的大禮堂的通風系統壞了：（1)在通風系統出現故障后的最初20min內禮堂中的空氣內能增長多少？（2）把禮堂空氣和所有的人考慮為一種系統，假設對外界沒有傳熱,系統內能變化多少？怎樣解釋空氣溫度的升高.解：（1）熱力系:禮堂中的空氣。閉口系統根據閉口系統能量方程由于沒有作功故W=0;熱量來源于人體散熱；內能的增長等于人體散熱。＝2。67×105kJ（1）熱力系：禮堂中的空氣和人。閉口系統根據閉口系統能量方程由于沒有作功故W=0；對整個禮堂的空氣和人來說沒有外來熱量，因此內能的增長為0.空氣溫度的升高是人體的散熱量由空氣吸取，導致的空氣內能增長。3－5，有一閉口系統,從狀態1經a變化到狀態2，如圖，又從狀態2經b回到狀態1；再從狀態1通過c變化到狀態2。在這個過程中,熱量和功的某些值已知，如表，試確定未知量。過程熱量Q（kJ)膨脹功W（kJ）1—a-210x12—b-1—7—41-c—2x22解:閉口系統.使用閉口系統能量方程（1）對1—a—2和2-b-1構成一種閉口循環,有即10＋（－7)＝x1+（－4）x1=7kJ(2)對1-c-2和2—b-1也構成一種閉口循環x2＋（－7）＝2+（－4）x2=5kJ（3)對過程2—b-1，根據－3kJ3-6一閉口系統經歷了一種由四個過程構成的循環，試填充表中所缺數據.過程Q（kJ）W（kJ）ΔE（kJ）1～21100011002～30100—1003～4-9500—9504~5050—50解：同上題3—7 解：熱力系：1.5kg質量氣體閉口系統，狀態方程：＝90kJ由狀態方程得1000＝a*0。2+b200=a*1.2+b解上兩式得：/a=-800b=1160則功量為＝900kJ過程中傳熱量＝990kJ3－8容積由隔板提成兩部分,左邊盛有壓力為600kPa，溫度為27℃解:熱力系：左邊的空氣系統：整個容器為閉口系統過程特性：絕熱，自由膨脹根據閉口系統能量方程絕熱自由膨脹W＝0因此ΔU=0對空氣可以看作理想氣體，其內能是溫度的單值函數，得根據理想氣體狀態方程＝100kPa3—9 一種儲氣罐從壓縮空氣總管充氣，總管內壓縮空氣參數恒定，為500kPa,25℃。充氣開始時，罐內空氣參數為100kPa，25解：開口系統特性：絕熱充氣過程工質:空氣（理想氣體)根據開口系統能量方程，忽視動能和未能，同步沒有軸功，沒有熱量傳遞。沒有流出工質m2=0dE=dU=(mu）cv2—(mu)cv1終態工質為流入的工質和原有工質和m0=mcv2-mcv1mcv2ucv2-mcv1ucv1=m0h0 (1)h0=cpT0ucv2=cvT2ucv1=cvT1mcv1=mcv2=代入上式（1）整頓得=398.3K3－10 供暖用風機連同加熱器，把溫度為℃的冷空氣加熱到溫度為℃，然后送入建筑物的風道內,送風量為0。56kg/s，風機軸上的輸入功率為1kW，設整個裝置與外界絕熱。試計算：（1）風機出口處空氣溫度;（2）空氣在加熱器中的吸熱量；（3）若加熱器中有阻力，空氣通過它時產生不可逆的摩擦擾動并帶來壓力降，以上計算成果與否對的？解：開口穩態穩流系統（1）風機入口為0℃則出口為1.78℃空氣在加熱器中的吸熱量＝138.84kW(3）若加熱有阻力,成果1仍對的；但在加熱器中的吸熱量減少。加熱器中，p2減小故吸熱減小。3－11 一只0。06m3的罐，與溫度為27℃解：熱力系：充入罐內的氣體由于對真空罐充氣時,是焓變內能的過程罐內溫度答復到室溫過程是定容過程＝3。57MPa3－12 壓力為1MPa和溫度為200℃解:(1）同上題662K=389℃（2)h=cpT0L=kpT=552K=279℃同（2）只是W不一樣T=473K＝200℃3－13 解：對理想氣體3－14 解：(1）理想氣體狀態方程＝586K（2)吸熱：＝2500kJ3-15 解：煙氣放熱等于空氣吸熱1m3空氣吸取1.09m3的煙氣的熱＝267kJ＝205℃t2=10+205=2153—17 解：代入得:＝582K＝3093－18 解：等容過程1.4＝37。5kJ3-19 解：定壓過程T1==216.2KT2=432.4K內能變化：＝156.3kJ焓變化:218.8kJ功量互換：＝62.05kJ熱量互換：=218.35kJ第四章理想氣體的熱力過程及氣體壓縮4-1 1kg空氣在可逆多變過程中吸熱40kJ，其容積增大為，壓力減少為,設比熱為定值，求過程中內能的變化、膨脹功、軸功以及焓和熵的變化。解：熱力系是1kg空氣過程特性：多變過程＝0。9由于內能變化為＝717.5＝1004.5＝3587.5＝8×103J膨脹功：＝32×103J軸功：28.8×103J焓變:＝1。4×8＝11。2×103J熵變：＝0。82×1034－2 有1kg空氣、初始狀態為，℃，進行下列過程:(1)可逆絕熱膨脹到；(2)不可逆絕熱膨脹到,；(3）可逆等溫膨脹到；（4）可逆多變膨脹到,多變指數;試求上述各過程中的膨脹功及熵的變化，并將各過程的相對位置畫在同一張圖和圖上解:熱力系1kg空氣膨脹功：＝111。9×103J熵變為0（2）＝88.3×103J＝116.8（3）＝195。4×103＝0。462×103(4）＝67.1×103J＝189.2K＝－346。44—3 具有1kmol空氣的閉口系統,其初始容積為1m3，終態容積為10m3，當時態和終態溫度均100℃解：（1）定溫膨脹功7140kJ19。14kJ/K(2）自由膨脹作功為019.14kJ/K4－4 質量為5kg的氧氣，在30℃溫度下定溫壓縮，容積由3m3變成0。6m3解：－627。2kJ放熱627.2kJ由于定溫，內能變化為0，因此內能、焓變化均為0熵變：－2.1kJ/K4－5 為了試驗容器的強度,必須使容器壁受到比大氣壓力高0.1MPa的壓力.為此把壓力等于大氣壓力。溫度為13℃解：（1）定容過程568.3K內能變化:202.6kJ/kg283.6kJ/kg0.49kJ/(kg。K)4-6 6kg空氣由初態p1＝0。3MPa,t1=30℃解：（1）定溫過程573。2kJT2=T1=30（2)定熵過程351.4kJQ＝0221。4K(3)多變過程＝252。3K436。5kJ218。3kJ4－7 已知空氣的初態為p1＝0。6MPa，v1=0。236m3/kg。通過一種多變過程后終態變化為p2＝0。12MPa，v2=0。815m3/kg。試求該過程的多變指數，以及每公斤氣體所作的功、所吸取的熱量以及內能、焓和熵的變化。解：（1）求多變指數＝1.301公斤氣體所作的功146kJ/kg吸取的熱量=36。5kJ/kg內能：146—36.5＝－109.5kJ/kg焓：－153.3kJ/kg熵:＝90J/(kg.k）4—8 1kg理想氣體由初態按可逆多變過程從400℃降到100℃,壓力降為解：kJ＝533J/(kg.k）=200kJ解得：n＝1.49R=327J/(kg.k）代入解得：＝533+327=860J/(kg.k)4—9將空氣從初態1，t1=20℃,定熵壓縮到它開始時容積的1/3,然后定溫膨脹,通過兩個過程，空氣的容積和開始時的容積相等。求1kg解： ＝—116kJ/kg＝454.7K＝143。4kJ/kgw=w1+w2=27.4kJ/kg4-101kg氮氣從初態1定壓膨脹到終態2，然后定熵膨脹到終態3。設已知如下各參數：t1=500℃，v2=0.25m3/kg,p3＝0.1MPa，v3=1。73m3解：(1)＝1。5MPa＝1263Kp1=p2=1。5MPav1==0。15m3/kg=583K（2)定壓膨脹364kJ/kg145。4kJ/kg定熵膨脹505kJ/kg-505kJ/kg或者：其q=0，=-505kJ/kg4—111原則m3的空氣從初態1p1＝0.6MPa，t1=300℃解：0。274m3/kg0。129MPa369KV2=3V1=0.822m3T3=T2=369KV3=V1=0.274m30.387MPa4－12壓氣機抽吸大氣中的空氣，并將其定溫壓縮至p2＝5MPa。如壓縮150原則m3空氣，試求用水冷卻壓氣機氣缸所必須帶走的熱量。設大氣處在原則狀態.解：-59260kJ4-13活塞式壓氣機吸入溫度t1=20℃解:定溫:0.215kg/s－37.8KW定熵＝－51。3KW4－14某工廠生產上需要每小時供應壓力為0。6MPa的壓縮空氣600kg；設空氣所初始溫度為20℃解：最小功率是定溫過程m=600/3600=1/6kg/s＝－25.1KW最大功率是定熵過程－32.8KW多變過程的功率－29.6KW4－15試驗室需要壓力為6MPa的壓縮空氣,應采用一級壓縮還是二級壓縮?若采用二級壓縮,最佳中間壓力應等于多少？設大氣壓力為0.1,大氣溫度為20，壓縮過程多變指數n=1.25，采用中間冷卻器能將壓縮氣體冷卻到初溫。試計算壓縮終了空氣的溫度。解:壓縮比為60，故應采用二級壓縮。中間壓力：0。775MPa=441K4-16有一離心式壓氣機,每分鐘吸入p1＝0。1MPa,t1=16℃的空氣400m3，排出時p2＝0。5MPa，t2=75(1)此壓氣機所需功率為多少千瓦？(2）該壓氣機每分鐘放出的熱量為多少千焦?解：（1）

=8。04kg/s=1。131183KW（2）

=—712.3kJ/s4－17三臺空氣壓縮機的余隙容積均為6％,進氣狀態均為0。1MPa、27℃解：n=1。4: 0.87n=1。25:=0.84n=1： =0。76第五章熱力學第二定律5—1⑴⑵⑶5-2該循環發動機不能實現5-35-45—5⑴⑵⑶5—6⑴由℃得℃5-75-85-9可逆絕熱壓縮終態溫度K可逆過程，不可逆過程且，則K=0.00286kJ/kg。K5—10理論制冷系數:制冷機理論功率：散熱量：冷卻水量：5-11⑴熱源在完畢不可逆循環后熵增0。026kJ/kg.K則第二個過程熱源吸熱：工質向熱源放熱：5-12可逆定溫壓縮過程熵變：可逆過程耗功：實際耗功：因不可逆性引起的耗散損失：總熵變：5-13，5—14，5-15⑴,⑵5—165-17⑴⑵5-18⑴⑵5—19環境熵變:空氣熵變：孤立系統熵變：5—20排開環境所作的功為作功能力損失（51。2kJ/kg)5—215—225—235—24⑴⑵⑶符合！第六章習題解答6—16—26—3⑴積分:⑵⑶，6—46-5(濕蒸氣區T恒定）6-66-76—8⑴⑵⑶6-9與v無關，僅與T有關6—106-116—12Pa第七章水蒸氣7—1當水的溫度t=80℃解：查表懂得t=80℃因此在0.01、0.05、0.1、0。5及1MPa時狀態分別為過熱、未飽和、未飽和，未飽和、未飽和。焓值分別為2649.3kJ/kg，334.9kJ/kg，335kJ/kg，335。3kJ/kg，335。7kJ/kg。7－2已知濕蒸汽的壓力p=1MPa干度x=0.9.試分別用水蒸氣表和h-s圖求出hx，vx,ux，sx。解:查表得:h``＝2777kJ/kg h`=762.6kJ/kgv``＝0.1943m3/kg v`＝0。0011274m3/kgu``=h``－pv``=2582。7kJ/kg u`＝h`－pv`=761。47kJ/kgs``=6。5847kJ/（kg.K） s`＝2.1382kJ/（kg。K）hx＝xh``+（1—x）h`=2575.6kJ/kgvx＝xv``+(1-x)v`=0.1749m3/kgux＝xu``+（1—x）u`=2400kJ/kgsx＝xs``+（1-x)s`=6.14kJ/(kg。K)7-3在V＝60L的容器中裝有濕飽和蒸汽，經測定其溫度t＝210℃，干飽和蒸汽的含量mv=0.57kg解：t＝210℃v``＝0。10422m3/kg v`＝0。0011726m3/kgh``＝2796。4kJ/kg h`=897。8kJ/kg濕飽和蒸汽的質量：解之得：x=0.53比容：vx＝xv``+(1-x)v`=0.0558m3/kg焓：hx＝xh``+(1—x）h`=1904kJ/kg7－4將2kg水盛于容積為0。2m3的抽空了的密閉剛性容器中，然后加熱至200℃解：（1）查200℃h``＝2791。4kJ/kg h`=852.4kJ/kgv``＝0.12714m3/kg v`＝0.0011565m3/kg飽和壓力1.5551MPa.剛性容器中水的比容:＝0.1m3/kg<v``因此是濕蒸汽。壓力是飽和壓力1.5551MPa。干度：＝0.78焓：hx＝xh``+（1—x)h`=2364。8kJ/kg蒸汽的質量和體積：mv=x×m=0.78×2=1。56kgV=mv×v``＝0.19834m37—5已知8m3的濕蒸汽，在p＝0.9MPa時,其濕度（1－x)＝0.65,求此濕蒸汽的質量與焓。解:p＝0。9MPa的飽和參數h``＝2773kJ/kg h`=742。6kJ/kgv``＝0。21484m3/kg v`＝0。0011213m3/kg濕蒸汽的質量：0.0759m3/kg＝105。4kg焓：h=mhx＝x（h``+（1—x)h`)=105。4×1453.24kJ=1。53×103kJ7—6有一臺采暖鍋爐，每小時能生產壓力p＝1MPa（絕對)、x＝0。95的蒸汽1500kg。當蒸汽的流速c≮25m/s時，管道中的壓力損失可以不計,求輸汽管的內徑最小應多大？解：p＝1MPa、x＝0.95的比容查表飽和參數v``＝0。1943m3/kg v`＝0.0011274m3/kg0.18464m3/kg蒸汽體積流量：＝0。077m3/s輸汽管的半徑最小為＝0。0313m內徑：0.0626m7—7某空調系統采用p＝0。3MPa、x＝0.94的濕蒸汽來加熱空氣.暖風機空氣的流量為每小時4000原則m3,空氣通過暖風機（從0℃）被加熱到120解：空氣吸取的熱量：＝619000kJ/hp＝0。3MPa的飽和參數：h``＝2725。5kJ/kg h`=561。4kJ/kgp＝0。3MPa、x＝0。94蒸汽的焓hx＝xh``+（1-x）h`=2595。7kJ/kg需要蒸汽304.28kg/h法二：濕蒸汽中起加熱作用的僅為干飽和蒸汽＝306。6kg/h7-8氣缸中盛有0.5kg、t＝120℃的干飽和蒸汽，在定容下冷卻至80解：t＝120℃v``＝0.89202m3/kg h``＝2706.6kJ/kg p1=0。19854MPa容積:V=mv``=0.44601m3t＝80℃v`＝0。0010292m3/kg v``＝3.4104m3/kgh``＝2643.8kJ/kg h`=334.92kJ/kg p2=0。047359MPa比容：＝0.89202m3/kg干度：＝0。26焓：hx＝xh``+(1-x)h`=935。2kJ/kg放出的熱量：q=m（h``120-hx-vx(p2—p1）)=817kJ7－9有一剛性容器,用一薄板將它分隔為A、B兩部分.在A中盛有1kg、壓力pA＝0。5MPa的干飽和蒸汽，B中盛有2kgpB＝1MPa，x＝0。80的濕蒸汽.當隔板抽去后,通過一段時間容器中的壓力穩定在p3＝0。7MPa.求（1）容器的總容積及終了時蒸汽的干度；（2）由蒸汽傳給環境的熱量。解：（1)容器的總容積pA＝0。5MPa的干飽和蒸汽參數v``＝0。37481m3/kg h``＝2748.5kJ/kg uA＝2561。1kJ/kgA占容積：VA=mAv``=0.37481m3pB＝1MPa的飽和蒸汽參數v``＝0.1943m3/kg v`＝0.0011274m3/kgh``＝2777kJ/kg h`＝762。6kJ/kg vB=xv``+(1-x)v`=0.155m3/kghB＝xh``+（1—x）h`=2374kJ/kguB＝2219kJ/kgB占容積：VA=mBv=0.31m3總容積：V=VA+VB=0。685m30。7MPa的飽和蒸汽參數v``＝0。27274m3/kg v`＝0.0011082m3/kgh``＝2762。9kJ/kg h`＝697。1kJ/kg蒸汽比容：0.228m3/kg蒸汽干度：＝0.84（2）由蒸汽傳給環境的熱量終了時的焓：hx＝xh``+（1-x)h`=2502kJ/kgux＝2342.4kJ/kg＝-193.7kJ7－10將1kgp1=0.6MPa，t1=200℃的蒸汽在定壓條件下加熱到t2=300解：查表p1=0。6MPa，t1=200h1=2850kJ/kg v1=0。352m3/kg (u1=2639kJ/kg）查表p2=0.6MPa，t2=300h2=3061kJ/kg v2=0。4344m3/kg s2=7.372kJ/（kg.K） （u2=2801kJ/kg)查表p3=0。1MPa，s=7。372h3=2680kJ/kg v3=1.706m3/kg (u3=2509kJ/kg）定壓過程加入的熱量和內能變化量q=h2-h1=211kJ/kg=162kJ/kg絕熱膨脹過程所作的功量＝292kJ/kg7-11汽輪機進汽參數為:p1=3MPa,t1=450℃解:查表p1=3MPa，t1=450℃h1=3344kJ/kg s1=7.083kJ/（kg.K)則絕熱膨脹到p2=5kPa，s2=7.083kJ/(kg.K)時蒸汽的終參數t2=32.88℃ h2=2160kJ/kg v2=23.52m3汽輪機所作的功1184kJ/kg（2)不可逆絕熱膨脹后的熵為s3=7。083+0.25＝7。333kJ/(kg.K）p3=5kPa蒸汽的終參數：h3=2236kJ/kg 汽輪機所作的功1108kJ/kg7—12有一臺工業鍋爐，每小時能生產壓力p1=1。4MPa,t1=300℃的過熱蒸汽10t。已知給水的溫度25℃；從鍋筒引出的濕蒸汽的干度x＝0.96；濕蒸汽在過熱蒸汽中再加熱至300℃解：(1)煤的總發熱量42.042MkJ/hp1=1.4MPa，t1=300℃h1=3040kJ/kg v1＝0.1823m3/kg取水為定值比熱，其的焓值：h0＝25×4.1868＝104kJ/kg單位蒸汽吸熱量：q=h1—h0=2936kJ/kg總吸熱量：29.36MkJ/h鍋爐效率：69。84％（2）濕蒸汽的參數v2＝0.136m3/kgh2＝2708kJ/kg定壓過程吸取的熱量q=m（h1—hx)=3.32MkJ內能的變化：=2.65MkJ7-13有一廢熱鍋爐，進入該鍋爐的煙氣溫度為ty1=600℃排煙溫度為ty2=200℃。此鍋爐每小時可產生ts=100℃的干飽和蒸汽200kg解：ts=100℃20℃水的吸熱量：q1=200*（2676。3—83.7）=518520kJ/h煙氣的放熱量：q=864200kJ/h煙氣量：＝2139kg/h=1。93m3/kgV=4128m3/h7—14濕蒸汽進入干度計前的壓力p1=1。5MPa，經節流后的壓力p2=0。2MPa，溫度t2=130℃解：節流前后焓不變查h-s圖得:x=0。97第八章濕空氣8—1 溫度20℃,壓力0.1MPa,相對濕度70％的濕空氣2。5m3。求該濕空氣的含濕量、水蒸氣分壓力、露點、水蒸氣密度、干空氣質量、濕空氣氣體常數。如該濕空氣在壓力不變的狀況下,被冷卻為10℃的飽和空氣，求析出的水量。解：（1）水蒸氣分壓力:根據20℃，查水蒸氣表得對應的飽和壓力為MPa0.00163576MPa含濕量：＝10。34露點：查水蒸氣表，當0.00163576MPa時，飽和溫度即露點14。35水蒸氣密度：干空氣質量:2。92㎏求濕空氣質量2。95㎏濕空氣氣體常數:288.8查在10℃,查水蒸氣表得對應的飽和壓力為1.228kPa含濕量：＝7.73析出水量:＝7.62g8-2 溫度25℃，壓力0.1MPa，相對濕度50％的濕空氣10000kg.求該濕空氣的露點、絕對濕度、含濕量、濕空氣密度、干空氣密度、濕空氣容積。解：水蒸氣分壓力：根據25℃,查水蒸氣表得對應的飽和壓力為3。169kPa0.5×3.169=1。58kPa露點:查水蒸氣表,當1。58kPa時，飽和溫度即露點13。825℃,＝43。36絕對濕度:＝0。0115含濕量：＝9.985濕空氣密度：＝0.8671。16干空氣密度：1.15濕空氣容積:8600m38—3查表題8－4壓力B為101325Pa的濕空氣，在溫度1＝5℃，相對濕度1＝60％的狀態下進入加熱器，在2＝20℃離開加熱器.進入加熱器的濕空氣容積為＝解:查飽和空氣狀態參數1＝5℃,＝872Pa2＝20℃,＝2。337kPa分別計算狀態參數:1＝5℃，1＝60＝872×60％＝523.2Pa3。2g/kg（a）13.08kJ/kg（a）在加熱器中是等濕過程：3.2g/kg(a）28。32kJ/kg（a）查圖得濕空氣相對濕度：2＝23%干空氣的質量：12634kg加熱量：1。9×105kJ8－5有兩股濕空氣進行絕熱混合，已知第一股氣流的1＝15m3/min,1＝20℃，1＝30%；第二股氣流的2＝20m3/min,2＝35℃，2＝80％。如兩股氣流的壓力均為1013解：圖解法略。計算法：查飽和空氣狀態參數1＝20℃，＝2.337kPa,h1=31.14kJ/kg(a）2＝35℃，＝5。622kPa，h2=109。4kJ/kg(a）4。37g/kg（a）28。9g/kg（a)17。65kg21。75kg焓:＝74。34kJ/kg(a)=17.9g/kg(a)查圖得:28。5℃＝73％8-6已知濕空氣的60kJ/kg（a),t=25℃，試用B＝0。1013MPa的焓濕圖，確定該濕空氣的露點、濕球溫度、相對濕度、水蒸氣分壓力。解：露點19濕球溫度20.8相對濕度69％3.167kPa水蒸氣分壓力＝2185Pa8—7在容積＝60℃的房間內，空氣的溫度和相對濕度分別為21解：空氣21℃對應的飽和壓力：2.485kPa水蒸氣的分壓力：＝1。7295kPa溫度21℃干空氣的質量：70。8kg空氣的含濕量:10。8g/kg（a）空氣的總質量：＝71.5kg空氣的焓值:70。8×48。77＝3452.9kJ8-8將溫度1＝15℃，1＝60％的空氣200m3加熱到2＝35解：查表1＝15℃2＝35℃，＝5。622kPa計算狀態參數：1＝15℃＝1。02kPa6。33g/kg（a）31。15kJ/kg(a）在加熱器中是等濕過程：6.3g/kg（a)51。5kJ/kg(a）查圖得濕空氣相對濕度：2＝18％干空氣的質量：242.6kg加熱量:4937.8kJ干燥器中是絕熱過程h3=h2=51。5kJ/kg（a）由3＝90％查表得＝12.64g/kg(a）吸取的水份：＝1538。4g8—9某空調系統每小時需要c＝21℃，c＝60％的濕空氣1m3。已知新空氣的溫度1＝5℃，1＝80％，循環空氣的溫度2＝解：已知：1＝5℃2＝25℃查h—d圖可得：h1=15。86kJ/kg（a）d1=4。32g/kg(a)，h2=60.63kJ/kg（a)d2=13.93g/kg(a)求c＝21℃hc＝44.76kJ/kg（a)，dc=9。3g/kg（a），＝2。485kPa，＝1.49kPa,求干空氣質量：14195kg/h根據混合空氣的焓和含濕量計算公式可得：6839kg/h7356kg/hh=27。7kJ/kg(a）根據d=d1=4.32g/kg(a）查圖得t=178-10為滿足某車間對空氣溫度及相對濕度的規定，需將1＝10℃，1＝30％的空氣加熱加濕后再送入車間，設加熱后空氣的溫度2＝21解:由1＝10℃h2＝56kJ/kg（a），d2=13。5g/kg（a），2＝85％8-11某空調系統每小時需要2＝21℃，2＝60%的濕空氣若干（其中干空氣質量4500kg/h)。現將室外溫度1＝35℃，1＝70％的空氣經處理后到達上述規定。（1）求在處理過程中所除去的水分及放熱量；(2）如將35℃的純干空氣4500kg冷卻到解：(1）查h—d圖2＝21℃1＝35℃h1=99。78 kJ/kg（a) d1=25.17g/kg(a）h2=44。76 kJ/kg（a) d2=9.3g/kg(a)處理過程除去的水分=71。4kg/h放熱量：＝247。6kJ/h(2)將35℃的純干空氣4500kg冷卻到21＝63630kJ8－12已知濕空氣的溫度＝18℃，露點d＝8℃,試求相對濕度、絕對濕度及含濕量。如將上述濕空氣加熱至解:(1）查圖得：52％＝65.08m3/kg＝0.008kg/m36.7g/kg(a)（2）相對濕度2=14％＝19.5m3/kg絕對濕度＝0.0072kg/m3（3)冷卻至飽和狀態3=100％飽和溫度為8＝120.9m3/kg絕對濕度＝0。00827kg/m38-13冷卻塔中水的溫度由38℃被冷卻至23℃，水流量100×103kg/h。從塔底進入的濕空氣參數為溫度15℃,相對濕度50％,塔頂排出的是溫度為30解：查h-d圖1＝15℃2＝30℃h1=28.45 kJ/kg（a) d1=5.28g/kg（a）h2=99。75kJ/kg(a) d2=27.2g/kg（a）由t3＝38℃和t4＝23水的焓值：＝159.1kJ/kg＝96。3 kJ/kg干空氣的質量:＝90。7×103kg（a）/h送入濕空氣的質量＝91.2×103kg/h蒸發的水量＝1988kg/h（2)查圖濕球溫度為9.7℃＝168。3×103kg（a）/h送入濕空氣的質量＝169.2×103kg/h8－14某廠房產生余熱16500kJ/h，熱濕比＝7000.為保持室內溫度2＝27℃及相對濕度2＝40％的規定，向廠房送入濕空氣的溫度1＝19解：廠房的余濕：＝2.357kg/h查圖得h2=49.84 kJ/kg，h1=35kJ/kg，d1=6.3g/kg(a）送干空氣量1112kg/h送風量＝1。12×103kg/h第九章氣體和蒸汽的流動9-1壓力為0。1MPa，溫度為20℃的空氣，分別以100、300、500及1000m解：h1==1.01×293=296kJ/kgh0=h1+當c=100m/s時：h0=301kJ/kg，T0＝＝298K,＝0.106MPa當c=300m/s時：h0=341kJ/kg，T0＝337。6K，p0=0.158MPa當c=500m/s時：h0=421kJ/kg,T0＝416。8K，p0=0。33MPa當c=1000m/s時：h0=796kJ/kg，T0＝788.1K，p0=0.308MPa9-2質量流量kg/s的空氣在噴管內作定熵流動,在截面1-1處測得參數值p1=0。3MPa,t1＝200℃，c1=20m/s.在截面2—2處測得參數值p2＝0。2MPa。求2-2截面處的噴管截面積.解：0。1584〉0.2MPa采用漸縮噴管。c1=20m/s較小忽視。因此2-2截面處是臨界點421K0。6m3/kg323m/s0.00185m39-3漸縮噴管進口空氣的壓力p1=2.53MPa,t1＝80℃,c1=50m/s。噴管背壓pb=1.5MPa。求噴管出口的氣流速度c2，狀態參數v2、t2.如噴管出口截面積f2=1cm解:2.53=1。33〈1。5MPa沒有到臨界。滯止溫度：＝354。24K滯止壓力：＝2。56MPa317。5m/s＝304K0。058m3/kg0.55m3/s9-4如上題噴管背壓pb=0.1MPa。求噴管出口的氣流速度及質量流量？解：2。53=1。33MPa>pb因此漸縮噴管進口截面壓力p2＝pc＝1.33MPa由定熵過程方程可得:（按c1＝0處理)＝294Kc2＝a＝＝344m/s0.0634m3/kg0。543m3/s9-5空氣流經噴管作定熵流動,已知進口截面上空氣參數p1=0。7MPa,t1＝947℃，c1=0m/s。噴管出口處的壓力p2分別為0。5MPa及0.12MPa,質量流量均為kg/s。試選擇噴管類型，計算噴管出口截面處的流速及出口截面積。解：（1）p2＝0.5MPa0。7=0.37MPa〈pb未到臨界，選用漸縮噴管。＝1108K474m/s0.636m3/kg6。7cm2（2）p2＝0。12MPa0.7=0.37MPa>pb選縮放噴管。＝737K985m/s1。76m3/kg8.9cm29—6空氣流經一斷面為0.1m2的等截面通道，在截面1-1處測得c1=100m/s，p1=0。15MPa，t1＝100℃；在截面2-2處，測得c2=171.4m/s,p2＝0.14MPa.若流動無摩擦損失，求(1）質量流量；（2）截面2-2處的空氣溫度;(3）截面1—解：(1）質量流量0。71m3/kg14。08kg/s(2）＝1。22m3/kg595K（3)3141kJ/s9-7有p1=0.18MPa，t1＝300℃的氧氣通過漸縮噴管，已知背壓pb=0.1MPa。噴管出口直徑d2=10mm解:p2＝0.1MPa0。18=0。1MPa=pb出口為臨界流速416。7m/s質量流量＝484K1.26m3/kg0。026kg/s9－8空氣通過一噴管，進口壓力p1=0.5MPa，t1＝600K，質量流量為1。5kg/s.如該噴管的出口處壓力為p2=0.1MPa，問應采用什么型式的噴管？如不考慮進口流速影響，求定熵膨脹過程中噴管出口氣流流速及出口截面積。如為不可逆絕熱流動，噴管效率η＝0.95，則噴管氣體出口速度及出口截面積各為多少？解：0。5=0。264MPa>p2因此應采用縮放噴管.（1)出口流速:0。6314＝378。8K1。09m3/kg667m/s＝24.5cm2（2）650m/s390K1.12m3/kg＝25.8cm29-9某燃氣p1=1MPa,t1＝1000K，流經漸縮漸擴噴管。已知噴管出口截面上的壓力p2=0。1MPa，進口流速c1＝200m/s，噴管效率η＝0。95，燃氣的質量流量50kg/s,燃氣的比熱k＝1。36，定壓質量比熱cp＝1kJ/（kg。K)。求噴管的喉部截面積和出口截面積.解：進口流速c1＝200m/s20kJ/kg遠不不小于燃氣的進口焓＝1000kJ/kg忽視。出口流速：0.5436＝543.6K955m/s931m/s566K＝264。7kJ/(kg。K）1.5m3/kg出口截面積＝805cm2(2）喉部流速：0.535MPa＝847。4K552m/s0.4193m3/kg喉部截面積＝380cm29-10水蒸氣壓力p1=0.1MPa，t1＝120℃以500m解:p1=0。1MPa，t1＝120℃h1=2716.8kJ/kg，s1=7。4681kJ/（kg。K)滯止焓h0=h1+c2/2=2841.8kJ/kg查表得p0=0.19MPat0=185。79-11水蒸氣的初參數p1=2MPa，t1＝300℃，通過縮放噴管流入背壓pb=0.1MPa的環境中，噴管喉部截面積20cm解：h1=3023kJ/kg，s1=6.765kJ/(kg。K）pc=0.546×2=1。092MPahc=2881kJ/kg，vc=2。0m3/kgh2=2454kJ/kg，v2=1.53m3/kgcc=532。9m/sc2=1066.7m/s質量流量0。533kg/s＝76.4cm29—12解：h1=3231kJ/kg，節流后s=7。203kJ/（kg.K)h2=3148kJ/kg，v2=0。2335m3/kgpb/p>0.546漸縮噴管c2=407.4m/s0。35kg/s9-13解：查表得h2=2736kJ/kg由p1=2MPa等焓過程查表得x1＝0.97t1=212。443.4K/MPa9—14解:查表得：h1=3222kJ/kgh2=3066kJ/kgc2=558。6m/s＝519m/s動能損失:21kJ/kg9—15解:0.199kJ/（kg。K）（理想氣體的絕熱節流過程溫度相等）用損＝59。7kJ/kg9-16解：由得355K＝337m/s第十章動力循環10—1蒸汽朗肯循環的初參數為16.5MPa、550℃，試計算在不一樣背壓p2=4、6、8、10及12kPa解：朗肯循環的熱效率h1為主蒸汽參數由初參數16.5MPa、550℃查表得:h1=3433kJ/kg s1=6。461kJ/(kg.K）h2由背壓和s1定查h—s圖得：p2=4、6、8、10、12kPa時分別為h2=1946、1989、、2045、2066kJ/kgh3是背壓對應的飽和水的焓查表得。p2=4、6、8、10、12kPa時飽和水分別為h3=121.41、151。5、173.87、191.84、205。29kJ/kg故熱效率分別為:44。9％、44％、43.35％、42.8%、42.35%10—2某朗肯循環的蒸汽參數為：t1＝500℃、p2＝1kPa，試計算當p1分別為4、9、14MPa時；（1）初態焓值及循環加熱量;(2）凝結水泵消耗功量及進出口水的溫差；（3)汽輪機作功量及循環凈功；（4)汽輪機的排汽干度；(5解：（1)當t1＝500℃，p1分別為4、9、14MPah1=3445、3386、3323kJ/kg熵為s1=7。09、6。658、6.39kJ/（kg。K)p2＝1kPa（s2=s1)對應的排汽焓h2：1986、1865、1790kJ/kg3點的溫度對應于2點的飽和溫度t3=6。98℃、焓為s3=0.106kJ/（kg.K)3`點壓力等于p1，s3`=s3，t3`=6。9986、7.047、7。072則焓h3`分別為：33.33、38。4、43.2kJ/kg循環加熱量分別為:q1=h1-h3`=3411、3347、3279。8kJ/kg(2）凝結水泵消耗功量：h3`—h3進出口水的溫差t3`-t3（3）汽輪機作功量h1-h2循環凈功h1-h2—(h3`-h3）（4)汽輪機的排汽干度s2=s1=7。09、6。658、6。39kJ/（kg。K)p2＝1kPa對應的排汽干度0.79、0.74、0。71(5）循環熱效率＝初焓值h1排汽焓h2焓h3`焓h3循環加熱量q1=h1-h3`凝結水泵消耗功量h3`—h3進出口水的溫差t3`-t3汽輪機作功量h1-h2循環凈功循環熱效率（％）3445198633.3329。33341140.01861459145542。783386186538。429。3333479。070.0671521151245。173323179043.229.333279。813。870。0921533151946.7410-3一理想朗肯循環,以水作為工質，在循環最高壓力為14MPa、循環最高溫度540℃和循環最低壓力7kPa下運行。若忽視泵功,試求:（1)平均加熱溫度；（2）平均放熱溫度；（3解:1點焓和熵分別為：3433kJ/kg、6。529kJ/（kg。K)2點焓和熵分別為:2027kJ/kg、6.529kJ/(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。5591kJ/(kg。K)平均加熱溫度547.7K平均放熱溫度312.17K循環熱效率43％10—4一理想再熱循環,用水作為工質,在汽輪機入口處蒸汽的狀態為14MPa、540℃，再熱狀態為3MPa、540℃和排汽壓力7kPa下運行。如忽視泵功，試求:（1)平均加熱溫度；(2)平均放熱溫度；（解：1點焓和熵分別為：3433kJ/kg、6.529kJ/（kg.K）3點焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為：163。38kJ/kg、0.5591kJ/(kg.K)再熱入口焓B：壓力為3MPa,熵為6.529kJ/（kg.K），hB=2988kJ/kg再熱出口焓A:hA=3547kJ/kg，sA=7.347kJ/(kg.K)2點焓和熵分別為:2282kJ/kg、7.347kJ/（kg。K）平均加熱溫度564K平均放熱溫度312K循環熱效率44.7％10—5某回熱循環，新汽壓力為10MPa，溫度為400℃，凝汽壓力50kPa，凝結水在混合式回熱器中被2MPa解:1點焓和熵分別為：h1=3096kJ/kg、s1=6。211kJ/（kg.K)排汽2點焓為：h2=2155kJ/kg3點焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為：h3=340。57kJ/kg抽汽點4的焓（查2MPa和s4=s1)：h4=2736kJ/kg2MPa對應的飽和溫度212。37℃，求抽汽率＝0.237循環功量：794kJ/kg熱效率：36.2%10—6 某廠的熱電站功率12MW，使用背壓式汽輪機p1＝3.5MPa，t1＝435℃、p2＝0。8MPa,排汽所有用于供熱。假設煤的發熱值為0kJ/kg，計算電廠的循環熱效率及耗煤量。設鍋爐效率為85％。假如熱、電分開生產，電能由p2＝7kPa的凝汽式汽輪機生產，熱能（0.8MPa的230解：1點的焓h1=3303kJ/kg、s1=6。957kJ/(kg.K）排汽點焓(s2=s1)h2=2908kJ/kg鍋爐進口水焓（0。8MPa對應的飽和水焓)h3=720。9kJ/kg熱效率:＝15.3％總耗煤量:＝4.61kg/s=16.6t/h有15。3％的熱能發電，發電煤耗為：m1=m=0。705kg/s＝2。54t/hp2＝7kPa對應的排汽焓和鍋爐進口水焓：h2=2161kJ/kg h3=163.38kJ/kg電的耗煤量：＝1。96kg/s＝7.06t/h供熱煤耗量相似14。06t/h。總煤耗：m=7.06+14.06=21。12t/h10-7小型供熱、供電聯合電站，進入汽輪機新蒸汽的壓力為1MPa、溫度為200℃，汽輪機供熱抽汽壓力為0.3MPa，抽汽通過熱互換器后變成0。3MPa的飽和液體，返回動力循環系統。汽輪機乏汽壓力為40kPa。汽輪機需要輸出1MW的總功率，而熱互換器規定提供500kW的供熱率.設汽輪機兩段(即抽汽前后)的相對內效率都為0.8解：0.3MPa的飽和液體、飽和汽、汽化潛熱的焓:561。4kJ/kg，2725.5kJ/kg、2181。8kJ/kg進入熱互換器的抽汽量：＝0.23kg/s新汽焓h1=2827kJ/kg,s1=6。693kJ/(kg.K)排汽焓(s2=s1)h2=2295kJ/kg抽汽焓(s3=s1）h3=2604kJ/kg乏汽量:＝2.25kg/s總蒸汽量：m=m1+m2=2。48kg/s10—8奧托循環壓縮比＝8，壓縮沖程初始溫度為27℃，初始壓力為97kPa，燃料燃燒當中對工質的傳熱量為700kJ/kg，求循環中的最高壓力、最高溫度、循環的軸功及熱效率.設工質k=1。41,＝0.73kJ/(kg。K）解：熱效率57。4％軸功：401。5kW＝703。7K最高溫度＝1662.6K1。82MPa最高壓力（定容）4.3MPa10—9狄塞爾循環壓縮比＝15，壓縮沖程初始壓力為105kPa，初始溫度為20℃，循環吸熱量為1600kJ/kg,設工質k=1。41,＝1。02kJ/(kg.K)解:2點的壓力和溫度:＝889K4.78MPa3點壓力和溫度：p3=p22458K4點的壓力和溫度：＝5.40。443MPa＝1231K熱效率：4。2＝52％10－10燃氣輪機進氣參數為p1＝0。1MPa、t1＝17℃、＝8，工質定壓吸熱終了溫度t3＝600℃，設k=1。41，＝解：循環熱效率=45.3％p2==0。8MPa＝530K壓氣機消耗的功:245kJ/kg＝478K燃氣輪機作功：403kJ/kg燃氣輪機裝置的軸功158kJ/kg350kJ/kg4第十一章制冷循環11-1空氣壓縮致冷裝置致冷系數為2。5，致冷量為84600kJ/h,壓縮機吸入空氣的壓力為0。1MPa，溫度為—10℃，空氣進入膨脹機的溫度為20解：壓縮機出口壓力故：＝0.325MPaT3=20+273=293K＝209K致冷量：＝1.01×（263—209）＝54。5kJ/kg致冷劑的質量流量0。43kg/s＝368K壓縮功:w1=cp（T2-T1）=1