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0.01、0.05、0.1、0.5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0.047359MPa 。

因此在0.01、0.05、0.1、0.5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2649.3kJ/kg ，334.9 kJ/kg ，335 kJ/kg ，335.3 kJ/kg ，335.7 kJ/kg 。 7－2已知湿蒸汽的压力p=1MPa 干度x=0.9。试分别用水蒸气表和h-s 图求出h x ，v x ，u x ，s x 。

解：查表得：h``＝2777kJ/kg h`=762.6 kJ/kg

v``＝0.1943m 3/kg v`＝0.0011274 m 3/kg

u``= h``－pv``=2582.7 kJ/kg u`＝h`－pv`=761.47 kJ/kg

s``=6.5847 kJ/(kg.K) s`＝2.1382 kJ/(kg.K)

h x ＝xh``+(1-x)h`=2575.6 kJ/kg

v x ＝xv``+(1-x)v`=0.1749 m 3/kg

u x ＝xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg

s x ＝xs``+(1-x)s`=6.14 kJ/(kg.K)

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m v =0.57kg ，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``＝0.10422m 3/kg v`＝0.0011726 m 3/kg

h``＝2796.4kJ/kg h`=897.8 kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量：x

m m v = `)1(``v x xv m

V -+= 解之得：

x=0.53

比容：v x ＝xv``+(1-x)v`=0.0558 m 3/kg

焓：h x ＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg

7－4将2kg 水盛于容积为0.2m 3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``＝2791.4kJ/kg h`=852.4 kJ/kg

v``＝0.12714m 3/kg v`＝0.0011565m 3/kg

饱和压力1.5551MPa 。

刚性容器中水的比容：

2

2.0=v ＝0.1 m 3/kg

压力是饱和压力1.5551MPa 。 干度：`

```v v v v x x --=＝0.78 焓：h x ＝xh``+(1-x)h`=2364.8kJ/kg

蒸汽的质量和体积：

m v =x ×m=0.78×2=1.56kg

V= m v ×v``＝0.19834m 3

7-5已知8 m 3的湿蒸汽，在p ＝0.9 MPa 时，其湿度（1－x ）＝0.65，求此湿蒸汽的质量与焓。 解：p ＝0.9 MPa 的饱和参数

h``＝2773kJ/kg h`=742.6 kJ/kg

v``＝0.21484m 3/kg v`＝0.0011213m 3/kg

湿蒸汽的质量：

=-+=`)1(``v x xv v 0.0759 m 3/kg

v

V m =＝105.4kg 焓：h=mh x ＝x(h``+(1-x)h`)=105.4×1453.24kJ =1.53×103 kJ

7-6有一台采暖锅炉，每小时能生产压力p ＝1 MPa （绝对）、x ＝0.95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 ＝0.95的比容

查表饱和参数v``＝0.1943m 3/kg v`＝0.0011274m 3/kg

=-+=`)1(``v x xv v 0.18464 m 3/kg

蒸汽体积流量： 3600

mv v = ＝0.077m 3/s 输汽管的半径最小为 π

c v r =＝0.0313m 内径：0.0626m

7-7某空调系统采用p ＝0.3 MPa 、x ＝0.94的湿蒸汽来加热空气。暖风机空气的流量为每小时4000标准m 3，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 ＝0.3 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：

12001.1273

28740001015⨯⨯⨯⨯⨯=∆=∆=t c RT pV t mc q p p ＝619000kJ/h p ＝0.3 MPa 的饱和参数：

h``＝2725.5kJ/kg h`=561.4 kJ/kg

p ＝0.3 MPa 、x ＝0.94蒸汽的焓

h x ＝xh``+(1-x)h`=2595.7kJ/kg

需要蒸汽

=-=`

h h q m s 304.28 kg /h 法二：

湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽

t c m h h xm p a ∆=-`)``(

)

4.561

5.2725(*94.0120*005.1*293.1*4000-=m ＝30

6.6 kg /h 7-8气缸中盛有0.5kg 、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``＝0.89202m 3/kg h``＝2706.6kJ/kg p1=0.19854MPa

容积：V=mv``=0.44601 m 3

t ＝80℃的饱和蒸汽参数

v`＝0. 0010292m 3/kg v``＝3.4104m 3/kg

h``＝2643.8kJ/kg h`=334.92 kJ/kg p2=0.047359MPa 比容：5.044601.0==

m V v x ＝0.89202 m 3/kg 干度：`

```v v v v x x --=＝0.26 焓：h x ＝xh``+(1-x)h`=935.2kJ/kg

放出的热量：q=m(h ``120-h x -v x (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p A ＝0.5 MPa 的干饱和蒸汽，B 中盛有2kg p B ＝1 MPa ，x ＝0.80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p 3＝0.7 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

p A ＝0.5 MPa 的干饱和蒸汽参数

v``＝0.37481m 3/kg h``＝2748.5kJ/kg u A ＝2561.1kJ/kg

A 占容积：V A =m A v``=0.37481 m 3

p B ＝1 MPa 的饱和蒸汽参数

v``＝0.1943m 3/kg v`＝0.0011274m 3/kg

h``＝2777kJ/kg h`＝762.6kJ/kg

v B =xv``+(1-x)v`=0.155 m 3/kg

h B ＝xh``+(1-x)h`=2374kJ/kg

u B ＝2219kJ/kg

B 占容积：V A =m B v=0.31 m 3

总容积:V=V A +V B =0.685 m 3

0.7MPa 的饱和蒸汽参数

v``＝0.27274m 3/kg v`＝0.0011082m 3/kg

h``＝2762.9kJ/kg h`＝697.1kJ/kg 蒸汽比容：==m

V v 0.228 m 3/kg 蒸汽干度：`

```v v v v x x --=＝0.84 （2）由蒸汽传给环境的热量

终了时的焓：h x ＝xh``+(1-x)h`=2502kJ/kg