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1、V:1.0精选工程方案工 程 热 力 学（第 五 版 _）课 后 习 题 答 案工程热力学（第五版一）课后习题答案22已知的 M=2 8,求（1）的气体常数；（2）标准状态下N 2的比容和密度；（3）pOAMPa,f=5 0 0，C 时的摩尔容积M v。解：（1）N2的气体常数R=&=M 2 8（2）标准状态下N?的比容和密度RT 2 9 6 9 x 2 73v=-1 0 1 32 5=m3/kgp=L=kg/府V(3)p=0AMPa,r =50 0 时的摩尔容积 MuR 1Mv=m31 kmolP2-3.把 CO?压送到容积3m 3的储气罐里，起 始 表 压 力=3 0 k P a,终了表压
2、力 g 2=。-3 M p a,温度由t l=45增加到 t 2=70。试求被压入的CO?的质量。当地大气压B=k Pa。解：热力系：储气罐。应用理想气体状态方程。压送前储气罐中CO 2 的质量1 plvlml=-RT1压送后储气罐中CO 2 的质量o p2V2m2=-RT2根据题意容积体积不变；R=pl=pgi+B(1)p2=pg2+B(2)T 1 =H +2 73(3)T 2 =1 2 +2 73(4)压入的C O：的质量工程热力学(第五版一)课后习题答案根 二 川 一 2弋噌一并(5)将(1)、(2)、(3),(4)代 入(5)式得m=2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送3(X)
3、0?的空气，如外界的温度增高到2 7,大气压降低到，而鼓风机每小时的送风量仍为30 0 m,问鼓风机送风量的质量改变多少解：同上题m m-m2=R300,99.3 101.325287 300273)x1000=2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为1 5、压力为的空气3 m)充入容积m，的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到设充气过程中气罐内温度不变。解：热力系：储气罐。使用理想气体状态方程。第一种解法：首先求终态时需要充入的空气质量c p2v2 7 X 1()5 X 8.5m2=-=-RT2 287x288压缩机每分钟充入空气量p
4、v IxlO5 x3m-=-kgRT 287x288-所需时间m2m第二种解法将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气；或者说、n?的空气在下占体积为多少的问题。根据等温状态方程pv=、m3constVI的空气在下占体积为包=空 至=59.5 m,P压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3 ,则要压缩n?的空气需要的时间59.5T=-32-8在一直径为40 0 m m 的活塞上置有质量为30 0 0 k g 的物体，气缸中空气的温度为1 8,质量为。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B=1 0 1 k Pa,问：(I)气缸中空气的终温是多少(2)终态的比容是多少
5、(3)初态和终态的密度各是多工程热力学(第五版一)课后习题答案少解：热力系：气缸和活塞构成的区间。使用理想气体状态方程。(1)空气终态温度V272=T1=58 2 KVI(2)空气的初容积p=30 0 0 X(i t )+1 0 1 0 0 0=v l=Jm71=P空气的终态比容c V2 2V1V2=-=-=m /kgm m或者c RT2v2=-=m 7kgP(3)初态密度川m 2.12VI 0.527=4 kg/m3p2=-=2 k g /m3v22-9解：(1)氮气质量pv 13.7 X1O6X 0.0577-RT 2968x300(2)熔化温度Tpv 16.5 xl06x 0.05-=-
6、=36 1 KmR 7.69x29682-14如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为go?=23.2%,gN2=76.8%.量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。解：折合分子量M“-1-=-1-=、gj 0.232 0.768乙 画 32+28试求空气的折合分子工程热力学（第五版一）课后习题答案气体常数R口 =-Ro =-8-3-1-4-=2 8 8 J1/i(nk g K八)M 2 8.8 6容积成分%=SO2M/叫=%|一%=%标准状态下的比容和密度M 2 8.8 6 ,O=-=k g /n r2 2.4 2 2.4V =-=m3/k gP2-1 5 已知天然气的容积
7、成分；4=9 7%,rC H(=0.6%,rCH=0.1 8%,rC4H Q=0.1 8%,rCO2=0.2%,=1.8 3%。试求:（1）天然气在标准状态下的密度；（2）各组成气体在标准状态下的分压力。解：（1）密度=(9 7x 1 6+0.6 x 30+0.1 8 x 44+0.1 8 x 58+0.2 x 44+1.8 3x 2 8)/1 0 0MPo-2 2 41 6.482 2.4=0.736 依/fl?（2）各组成气体在标准状态下分压力因为：Pi=rtPPcH4=9 7%*1 0 1.3 2 5=同理其他成分分压力分别为：（略）3-1安静状态下的人对环境的散热量大约为4 00K J
8、/h,假设能容纳2 000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初2 0m in内礼堂中的空气内能增加多少（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少如何解释空气温度的升高。解：（1）热力系：礼堂中的空气。闭口系统工程热力学(第五版一)课后习题答案根据闭口系统能量方程Q=A U+W因为没有作功故w=o；热量来源于人体散热：内能的增加等于人体散热。Q=2000 x 400 x 20/60=x io5kj(1)热力系：礼堂中的空气和人。闭口系统根据闭口系统能量方程Q=U+W因为没有作功故w=o；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，所以内能的增加
9、为0。空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。3-5,有一闭口系统，从状态1经a变化到状态2,如图，又从状态2经b回到状态1；再从状态1经过c变化到状态2。在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。yX过程热量Q(kJ)膨胀功W(kJ)l-a-210 x l2-b-l-7-4l-c-2x 22解：闭口系统。使用闭口系统能量方程 对l-a-2和2-b-l组成一个闭口循环，有即 1 0+(-7)=x l+(-4)x l=7 kJ 对l-c-2和2-b-l也组成一个闭口循环工程热力学(第五版)课后习题答案x2+(-7)=2+(-4)x2=5 kJ(3)对过程2-b-
10、i,根据Q=AU+WA(7=Q W =7 (4)=3 kJ3-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。过程Q(kJ)W(kJ)AE(kJ)1 21100011002 30100-1003 4-9500-9504 5050-50解：同上题3-7 解：热力系：质量气体闭口系统，状态方程：p =a v+bAt/=1.5(1.5 p 2 v 2-85)-(1.5 plvl-85)=90kJ由状态方程得1000=a*+b2(X)=a*+b解上两式得：a=-800b=1160则功量为2W=1.5j pv=1.5-(-800)v2-1160PQ2=900kJ过程中传热量Q=A t/
11、+W=990 kJ3-8 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa,温度为27匕的空气，右边为真空，容积为左边5 倍。将隔板抽出后,空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。解：热力系：左边的空气系统：整个容器为闭口系统过程特征：绝热，自由膨胀根据闭口系统能量方程Q =/U +W工程热力学（第五版一）课后习题答案绝热。=0自由膨胀W=0因此A U=0对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得m cv(T2 Tl)=0=T2=T1=300K根据理想气体状态方程c RT2 pl VI 1 ,pl-=-=pl=l O O kP aV2 V2 63-9
12、 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为5 00kP a,2 5 ro充气开始时，罐内空气参数为100kP a,2 5 o求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。解：开口系统特征：绝热充气过程工质：空 气（理想气体）根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。0=m2h2-m0h0+dE没有流出工质m 2=0d E=d U=（m u）c v2-（m u）c”终态工质为流入的工质和原有工质和m 0=r r ijvi uc v2-mC V|UC V|=m 0h0h0=cpT 0UCV2=C、.T 2UC V|=CVT 1pW叫、”=-RT
13、p2Vn 1cs =-RT2代入上式(1)整理得尸 kTlT2T2=-rT1+(O-T 1)0“23-10 供暖用风机连同加热器，把温度为=（）匕的冷空气加热到温度为松=2 5（）,然后送入建筑物的风道内，送风量为s,风机轴上的输入功率为IkW,设整个装置与外界绝热。试计算：（1）风机出口处空气温度；（2）空气在加热器中的吸热量；（3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确解：开口稳态稳流系统（1）风机入口为00则 出 口 为 而=Q=KT=Q1000mCp 0.56x1.006xl03工程热力学（第五版一）课后习题答案2=+/=1.78 空气在加
14、热器中的吸热量Q=mCpKT=0.56xl.006x（250-1.78）=若加热有阻力，结 果1仍正确；但在加热器中的吸热量减少。加热器中Q=2-1 =2+P2u2 （“1 +Plvl）,p 2减小故吸热减小。3-1 1 一只的罐，与温度为2 7匕、压力为7 M P a的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空气流进罐内，压力达到5M P a时，把阀门关闭。这一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的阀门关闭后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。问储罐内最后压力是多少解：热力系：充入罐内的气体由于对真空罐充气时，是熔变内能的过程mh=muT=七0=仃0=1.4x300=420KC,罐内温度回复到室温过程
15、是定容过程c T2 300 Up2=P1=-x5=T 4203-1 2 压 力 为I M P a和温度为2 0 C T C的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道与它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设（1）容器开始时是真空的；（2）容器装有一个用弹簧控制的活塞，活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假定弹簧的最初长度是自由长度；（3）容器装在一个活塞，其上有重物，需 要I M P a的压力举起它。求每种情况下容器内空气的最终温度解：（1）同上题T=ZT0=1.4 X 473=6 6 2 K=3 8 9（2）/=+Wh=cpT 0L=k pw=j
16、 pAdL=j pAkdp=g kpAp=g pV=g RTcT=-TO=552 K=2 7 9 Cv+0.5/?同（2）只是W不同w=J pdV=pV=RTT=TO=TO=4 7 3 K=2 0 0%+R工程热力学（第五版一）课后习题答案3-1 3 解：W=-/?对理想气体h=c p ru-cvAT3-1 4 解：（1）理想气体状态方程T2=4fZ.=2*2 9 3=58 6 KPl（2）吸热:Q=me 2=AT=2 50 0 k J1 R T k-3-1 5解：烟气放热等于空气吸热I n?空气吸取n?的烟气的热Q=L09x245=267kj267pvc-=2 0 51.293x1x1.01
17、t 2=1 0+2 0 5=2 1 5 3-1 6 解：ml/il+m2h2=(ml+m2)h3h=c j代入得：丁 mcT+mlcT2 120*773+210 x473T=-=-=58 2 K(ml+m2)c 330=3 0 9 3-1 7 解：等容过程左二=Cp-Rc =RT2 RT1 plv-p vQ-m CVLXI=m-=-=k 1 k 13-1 8 解：定压过程工程热力学(第五版一)课后习题答案pW 2 0 6 8 4 xl 03x 0.0 3T 1 =-=-mR1 x2 8 7T 2=内能变化:U =mc、.Z=1 x(1.0 1-0.2 8 7)x 2 1 6 2焙变化:A/=皿
18、/=1.4 x1 56.3=口功量交为 丫2 =20=0.0而W=J pdV=p(V 2 -V I)=2 0 6 8.4 x 0.0 3 =热量交换：Q=AU+W=1 56 3 +6 2.0 5=k Jp 7 34-1 1 k g空气在可逆多变过程中吸热4 0 k J,其容积增大为u 2 =10u l,压力降低为2 =“1/8,设比热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及培和场的变化。解：热力系是1k g空气过程特征：多变过程l n(p 2/p l)l n(l/8)n=-=-=l n(v l/v 2)l n Q/10)因为q=内能变化为Cv=1R=JI(kgK)7 7cp=-R =cv=
19、J/(kg.K)Cn=C“=5 cv=J I(kg K)n-1Aw =cvA T =qcv/%=8XIO3J工程热力学(第五版一)课后习题答案膨胀功；w q-AM=3 2 x i o3J轴功：ws=n w=x i o3J蜡变：A/z =cpK T =A AM=x 8=x i o3J燔变：As =c7)In +cv In -=x i o3 J /(kg K)4-2有1k g空气、初始状态为p l =O.5 MPa,=15 O，C,进行下列过程:(1)可逆绝热膨胀到“2 =QA M Pa-.(2)不可逆绝热膨胀到pl=D A M P a,T2=3 00K；(3)可逆等温膨胀到pl=QA M Pa-
20、,(4)可逆多变膨胀到2 =0.1A/Pa,多变指数 =2；试求上述各过程中的膨胀功及燃的变化，并将各过程的相对位置画在同一张p -v图和T -s图上解：热力系1k g空气(1)膨胀功：焙变为0(2)w =-Aw =cv(T 1 T2)=x i o3J=c n-R n =J /(kg K)p Tl p l(3)w=HT l l n旦=x i o，(依 K)P2As =R i n a=xioJ/(kg K)P2RT15”2、j ,(4)W=-1-(-)”=X103J工程热力学(第五版一)课后习题答案T2=T1(匕尸=Av=In至一 Kin或=-J/(kg K)P T1 pl4-3 具 有 Ik
21、m o l 空气的闭口系统，其初始容积为In?,终态容积为10 n?,当初态和终态温度均10(T C时，试计算该闭口系统对外所作的功及端的变化。该过程为：(1)可逆定温膨胀；(2)向真空自由膨胀。解：(1)定温膨胀功V210w=mRT In=1.293*22.4*287*373*In=7i 4 0k jV I1V2Av=mR In =KV I(2)自由膨胀作功为0V2As=mR In =KV I4-4质量为5 k g 的氧气，在 3(T C温度下定温压缩，容积由3 m 3 变成，问该过程中工质吸收或放出多少热量输入或输出多少功量内能、焙、燃变化各为多少解：=In=5*259.8*300*l n
22、-=-VI3放热因为定温，内能变化为0,所以w=q内能、焙变化均为0焙变:V2As=mR In-=kJ/KVI4-5为了试验容器的强度，必须使容器壁受到比大气压力高的压力。为此把压力等于大气压力。温度为13 的空气充入受试验的容器内，然后关闭进气阀并把空气加热。已知大气压力B=,试问应将空气的温度加热到多少度空气的内能、焰和燃的变化为多少解：(1)定容过程K T、p2.Q_100+101.3T2=/I-=286*-=p 101.3(2)内能变化：=cv(T 2-T l)=g*287*(568.3-286)=kg7h =cp(T2-T l)=-*287*(568.3-286)=kj/kg工程热力
23、学（第五版一）课后习题答案A5 =cvl n =k J/4-6 6kg空气由初态pl=,tl=3（T C,经过下列不同的过程膨胀到同一终压p2=：（1）定温过程；（2）定熠过程;（3）指数为n=的多变过程。试比较不同过程中空气对外所作的功，所进行的热量交换和终态温度。解：（1）定温过程W =/H71n 2=6*2 87*3 03*l n =k Jp2 0.1Q=WT2=T1=3O(2)定燧过程w R n r i ,P2?2 87*&八2*口 0.1W=m-T l l (2)J =6*-*3 03*1()14 J =kJk-pl 1.4-1 0.3Q=o（3）多变过程T2=T 1(匕 尸=R 2
24、X7W=m T-T2 =6*-*3 03-2 5 2.3 =k Jn-1.2-1rj-kQ =mcn(T2-T l)=6 *c,-*(2 5 2.3 3 03)=k Jn-14-7已知空气的初态为pl=,vl=kg。经过一个多变过程后终态变化为p2=,v2=kg。试求该过程的多变指数，以及每千克气体所作的功、所吸收的热量以及内能、焙和燧的变化。解：(1)求多变指数l n(/?2/p l)In (0.12/0.6)n=-=-=l n(v l/v 2)In (0.2 3 6/0.8 15)1千克气体所作的功w =-/?l v l -p2v2=-*(0.6*0.2 3 6 -0.12*0.815)=
25、I46kj/kg-1 1.3-1吸收的热量q=c,(T2-T =k/(T 2-71)=-(P2 v 2-p l v l)n-k-l n-工程热力学(第五版一)课后习题答案=；百、(0.12 *0.82 5 -0.6 *0.2 3 6)=k j/kg内能：=q W =kJ/kgk焙：A h=c(T2-TV)=-(/?2 v 2-p l v l)=-k j/k gk-燧：bs=cn In +cv l n-=1004 5 *In +717.4 *In 2 11?=90J/p v l pl 0.2 3 6 0.64-8 1kg理想气体由初态按可逆多变过程从400降到100,压力降为2=pl,已知该过程
26、的膨胀功为6200kJ,吸热量为40 k J,设比热为定值，求该气体的Cp和g解：=cv(T 2 T l)=q w =6 0k Jcv=533J/卬=(T l-T 2)=&1-(吗 n =200 kJn n pl解得：n=R=327 J/代入解得：Cp=533+327=860 J/4-9 将空气从初态1,tl=20,定燧压缩到它开始时容积的1/3,然后定温膨胀，经过两个过程，空气的容积和开始时的容积相等。求1kg空气所作的功。解1=四1-(玛%=四1-(曲 产 人 竺k-pl k-v 2 1.4-1=-116 kJ/kgT2=71(且 产=v 2v 3w2=RT21n =2 87*4 5 4.
27、7*l n(l/3)=k j/k gv 2w=w 1 +w2=kJ/kg4-10 1kg氮气从初态1定压膨胀到终态2,然后定嫡膨胀到终态3。设已知以下各参数：tl=500,v2=kg,p3=,v3=kgo求(1)1、2、3三点的温度、比容和压力的值。(2)在定压膨胀和定焙膨胀过程中内能的变化和所作的功。解：。2=p 3()=0.1*(鼻)巾=M P av 2 0.2 5工程热力学(第五版一)课后习题答案 P2U2 1.5*0.25*1()6T2=-=-=1263KR2968pl=p2=MPaT1vl=v2=m3/kgT273=也=O*L 73*1O 6-KR2968(2)定压膨胀Au=Cv(T
28、2-T1)=364 kJ/kgw=R(T2 Tl)=kj/kg定端膨胀AM cv(73 T2)=505 kJ/kgRW=-T2 T3=-505 kJ/kgk 一 1或者：其 q=0,W Aw=-505 kJ/kg4-111标准n?的空气从初态1 pl=,”=300定端膨胀到状态2,且v2=3vl。空气由状态2继续被定温压缩，直到比容的值和开始时相等，v3=vl,求1、2、3点的参数(P.T,V)和气体所作的总功。,RT解：vl=-pl287*5736xl05m3/kgp2=p*)*=0.6*g)MPaT2=T l(+)i=573*(1)0-4=369KV2=3Vl=m3T3=T2=369KV3
29、=Vl=m3。Q 1p3=p2()=0.129*=M Pav3 vl4-1 2压气机抽吸大气中的空气，并将其定温压缩至p2=5MPa。如压缩150标准n?空气，试求用水冷却压气机气缸所必须带走的热量。设大气处于标准状态。解：Q=W=plVlln旦=0.101325:1()6P2 0.101325*1 50*In-=-59260kJ54-13活塞式压气机吸入温度il=20和压力p l=的空气，压缩到p 2=,压气机每小时吸气量为600标准n?。如压缩按定温过程进行，问压气机所需的理论功率为多少千瓦若压缩按定端过程进行，则所需的理论功率又为多少 瓦解：定温：工程热力学(第五版一)课后习题答案pV
30、100000 X 6 00m =-=-=sRT 2 8 7*2 7 3*3 6 00W=mRTl n-=-P2定燧U/IkRTir./P 2、?d J.4*2 8 7*2 9 3门 胃W s m-一-1-(-)h=0.2 15*-1-()14=-K Wk-pl 1.4-1 0.14-14 某工厂生产上需要每小时供应压力为的压缩空气600kg；设空气所初始温度为20,压力为。求压气机需要的最小理论功率和最大理论功率。若按n=的多变过程压缩，需要的理论功率为多少解：最小功率是定温过程m=600/3600=l/6 kg/sW=m R，ln包=-K WP2最大功率是定燧过程kRT 2 W l?=-1(
31、-)左二一 KW多变过程的功率,1Z 1 nRTl ri/p2、一 W ls=m-=_ K W4-15 实验室需要压力为6MPa的压缩空气，应采用一级压缩还是二级压缩若采用二级压缩，最佳中间压力应等于多少设大气压力为，大气温度为2 0,压缩过程多变指数n二,采用中间冷却器能将压缩气体冷却到初温。试计算压缩终了空气的温度。解：压缩比为6 0,故应采用二级压缩。中间压力：“2 =Q n-iT3=T 2(邑)丁 =44iKp24-16有一离心式压气机，每分钟吸入pl=,tl=l6的空气400 m 3,排出时p2=,t2=75o设过程可逆，试求:(I)此压气机所需功率为多少千瓦(2)该压气机每分钟放出
32、的热量为多少千焦pW 解：(I)m =-=sRTl n(p 2/p l)l n(v l/v 2)工程热力学(第五版一)课后习题答案Ws=mnw=m-(T l T 2)=1183KWn-k(2)Q=m-c,.(T2 Tl)=sn-14-17 三台空气压缩机的余隙容积均为6%,进气状态均为、27,出口压力均为，但压缩过程的指数不同，分别为:nl=,n2=,n3=l。试求各压气机的容积效率(假设膨胀过程的指数和压缩过程的指数相同)。n=:%=1 0.06*尸 4 1=v0.1n=：4=n=l：4，=第七章水蒸气7-1当水的温度t=8(TC,压力分别为、及 IMPa时，各处于什么状态并求出该状态下的熔
33、值。解：查表知道t=8(r c 时饱和压力为。因此在、及 1 MPa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。72 已知湿蒸汽的压力p=lMPa干度x=。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx，vx,ux,sx解：查表得：h、=2777kJ/kgv=kgu=hvpvs=kJ/kgs=kJ/h=kJ/kgv=m3/kgu=h-pv=kJ/kgs=kJ/hx=xh、+(lx)h、=kJ/kgvx=xv+(l-x)v=m3/kgUx=xu+(l-x)u=2400 kJ/kgsx=xs+(l-x)s=kJ/73 在 V=60L
34、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产，试求此湿蒸汽的干度、比容及焙值。解：t=210的饱和汽和饱和水的比容分别为：v、=kg v=m3/kgh=kg h=kJ/kg湿饱和蒸汽的质量：m=x=-x)vvm解之得：工程热力学(第五版一)课后习题答案x=比容：vx=xvKV+(l-x)v=m3/kg熠：hx=xh+(l-x)h=1904kJ/kg74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200试求容器中(1)压力；(2)焰；(3)蒸汽的质量和体积。解：(1)查200的饱和参数h=kg h=kJ/kgv、=kg v=kg饱和压力。刚性容器中水的比容：0
35、.2，V=m7kgv因此是湿蒸汽。压力是饱和压力。匕 v干度：x -=V-V熠：hs=xh+(l-x)h=kg蒸汽的质量和体积：mv=x X m=X 2=V=mvX v=75已知8 m3的湿蒸汽，在p=MPa时，其湿度(1-x)=,求此湿蒸汽的质量与培。解：p=MPa的饱和参数h=2773kJ/kg h=kJ/kgv=kg v=kg湿蒸汽的质量：U=xu、：(l-x)v、=m3/kgVm=二v烙：h=mhx=x(h+(l-x)h)=X=X103kJ7-6有一台采暖锅炉，每小时能生产压力p=l MPa(绝对)、x=的蒸汽1500kg。当蒸汽的流速c25m/s时，管道中的压力损失可以不计，求输汽管
36、的内径最小应多大解：p=lM P a、x=的比容查表饱和参数v=kg v=kgU=m3/kg.mv蒸汽体积流量：v=-=s3600工程热力学（第五版一）课后习题答案内径：7-7某空调系统采用p=M P a、x =的湿蒸汽来加热空气。暧风机空气的流量为每小时4 000标准m空气通过暖风机（从0匕）被加热到1 2 0。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：空气吸收的热量：q=mc科 二 区 与kt1 P RT PIxlO5 X 4000，八，,、-xl.01xl20=6 1 9 000kJ/h287x273p=MPa的饱和参数：h =kg
37、 h=kJ/kgp=M P a、*=蒸汽的蜡hx=x h +（l-x）h=kg需要蒸汽q-=kg/h h-h 一法二：湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽=mucpNt4000*1.293*1.005*120m=-=kg/h0.94*(27255-561.4)7-8气缸中盛有、t=1 2 0的干饱和蒸汽，在定容下冷却至8 0。求此冷却过程中蒸汽放出的热量。解：t=1 2（T C的干饱和蒸汽参数：v =kg h =kg p l =容积：V=m v =m 3t=8 0的饱和蒸汽参数v=0.001 02 9 2 m 3/kg v =kgh =kg h=kJ/kg p 2=比容:V 0.44601m 0
38、.5=rrr/kg 匕 一 v干度：x V -v蜡：hx=x h +（I-x）h=kg放出的热量：q=m（h i2 o-hx-vx（p 2-p 1）=8 1 7 kJ7 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1 kg、压力PA=M P a的干饱和蒸汽，B中盛有2 kgp B=l M P a,x=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=M P a。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pA=MPa的干饱和蒸汽参数v =kg h =kg uA=kgA 占容积：VA=mAv =m 工程热力学(第五版)课后习
39、题答案PB=1 MPa的饱和蒸汽参数v=kg v=kgh=2777kJ/kg h=kgvB=xv+(l-x)v=m3/kghB=xh+(l-x)h=2374kJ/kguB=2219kJ/kgB 占容积:VA=mBv=m3总容积:V=VA+VB=m?的饱和蒸汽参数v、=kg v=kgh=kg h=kgV蒸汽比容：V=m3/kgmv 蒸汽干度：X=、=V-v(2)由蒸汽传给环境的热量终了时的焰：hx=xh、+(1 -x)h=2502kJ/kg%=kgq =mAuA+mBuB-(mA+mB)ux=kJ710将lkgpl=,ll=200的蒸汽在定压条件下加热到t2=300,求此定压加热过程加入的热量和
40、内能的变化量。若将此蒸汽再送入某容器中绝热膨胀至p 3=,求此膨胀过程所作的功量。解：查表 pl=,tl=200hl=2850kJ/kg v 1=m3/kg(u 1=2639 kJ/kg)杳表 p2=,t2=30()h2=3061 kJ/kg v2=m3/kgs2=kJ/(u2=2801 kJ/kg)查表p3二,s=h3=2680kJ/kg v3=m3/kg(u3=2509 kJ/kg)定压过程加入的热量和内能变化量q=h2-h 1=211 kJ/kg =/?一 pAv=21 l-0.6xl06 x(0.4344-0.35二 162 kJ/kg绝热膨胀过程所作的功量w =-=h 2-h 3 一
41、 (p2u2-p3y3)=292 kJ/kg711汽轮机进汽参数为：pl=3MPa,ti=450,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，引起的炳产为，则汽轮机作的功将为多少解：查表pl=3MPa,tl=450的参数hl=3344kJ/kg sl=kJ/则绝热膨胀至lj p2=5kPa,s2=kJ/工程热力学（第五版一）课后习题答案时蒸汽的终参数t 2=h2=2 1 6 0k J/kg v2=m3/kg汽轮机所作的功Wf=A/z=1 1 8 4 kJ/kg（2）不可逆绝热膨胀后的蜡为s3
42、=+=p 3=5 kP a 蒸汽的终参数：h3=2 2 3 6 kJ/kg汽轮机所作的功 叱=1 1 08 kJ/kg7-1 2有一台工业锅炉，每小时能生产压力p l=,1 1=3 00的过热蒸汽1 01。已知给水的温度2 5 C；从锅简引出的湿蒸汽的干度x =；湿蒸汽在过热蒸汽中再加热至3 00C；煤的发热值为2 9 4 00kJ/kg0试 求（1）若锅炉的耗煤量B=1 4 3 0kg/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量。解：煤的总发热量Q=1430 x29400=hp l=,t l=3 00的过热蒸汽的参数：hl=3 04 0kJ/kg vl=kg取水为定值比
43、热，其的焙值：h0=2 5 X =1 04 kJ/kg单位蒸汽吸热量：q=h 1-h0=2 9 3 6 kJ/kg总吸热量：Q 2 =m q=M kJ/h锅炉效率：r/=-%Q（2）湿蒸汽的参数v2=n rV kgh2=2 7 08 k J/kg定压过程吸收的热量q=m（hl-hx）=内能的变化：Aw=机（-/?Av）=7-1 3有一废热锅炉，进入该锅炉的烟气温度为0产6 00匕排烟温度为t y 2=2 O O C。此锅炉每小时可产生1 1 0 0 的干饱和蒸汽2 0 0 k g,锅炉进水温度为2（T C,锅炉效率为6 0%。（1）求每小时通过的烟气量；（2）试将锅炉中烟气的放热过程与蒸汽的吸
44、热过程定性的表示在同一 t-s图上。解：1s=1 0 0 的干饱和蒸汽的蜡：h=k g2 0匕水的焰：h 0=2 0*=k J/k g水的吸热量：q 1=2 0 0*烟气的放热量：ql=8 6 4 2 0 0 k J/h0.6工程热力学（第五版）课后习题答案烟气量:myq 864200-=-=2139kg/hct 1.01x400RT 287*673V=-=-=kgp 100000v=%Lh714湿蒸汽进入干度计前的压力pl=,经节流后的压力p2二，温度t2=130。试用焰燃图确定湿蒸汽的干度。解：节流前后焙不变查h s图得：x=第八章湿空气8-1温度方=20,压力p=,相对湿度9=70%的湿
45、空气。求该湿空气的含湿量、水蒸气分压力、露点、水蒸气密度、干空气质量、湿空气气体常数。如该湿空气在压力不变的情况下，被冷却为10的饱和空气，求析出的水量。解：3）水蒸气分压力：根据，=20,查水蒸气表得对应的饱和压力为，=0.002336,MPaPv=5人=0.7x0.0023368=MPa含湿量：d=6 2 2-=622-卯=g/kg(a)B-PV B(pp,露点：查水蒸气表，当MPa时，饱和温度即露点v=81.03 m3/kg水蒸气密度：p-0.01234 kg/mv干空气质量:paV(105-163576)x2_._ 5 _ R J 287x293求湿空气质量加=mn(l+0.00 k/
46、)=kg湿空气气体常数:0 0-7R=J/(kg K)1-0.3 7 8 IO5查在f=10，C,查水蒸气表得对应的饱和压力为Ps=kPa工程热力学（第五版一）课后习题答案P、=Ps含湿量：42=6 2 2 =g/Zg(a)B-pv析出水量：mw=ma(d2-d)=8-2温度f=2 5 C,压 力p=,相对湿度g =50%的湿 空 气10000kg o求该湿空气的露点、绝对湿度、含湿量、湿空气密度、干空气密度、湿空气容积。解：水蒸气分压力：根据，=2 5 C,查水蒸气表得对应的饱和压力为Pv 例 F =X=露点：查水蒸气表，当pY=时，饱和温度即露点t=t=25。vs=m/kg绝对湿度：pv=
47、(pp*-(plvs=kg/m3含湿量：d=622-PvB-P、,=622兽=g/kg(a)B-cpPsR T湿空气密度：v=(1+0.001606/)P287x298105(1+0.001606 (如3 一4H T4)，_ _ x 2 -1)一 儿,4 (d2-J l)x l 0-3送入湿空气的质量m -ma(1 +0.0 0 H l)=x io3kg/h8 1 4某厂房产生余热1 6 5 0 0 kJ/h,热湿比=7 0 0 0。为保持室内温度f 2=2 7 C及相对湿度02=40%的要求，向厂房送入湿空气的温度f =1 9 ,求每小时的送风量为多少千克及厂房的产湿量。大气压力B=lO I
48、 3 2 5 P a。7000查图得 h2=kJ/kg,hl=3 5 kJ/kg,dl=g/kg(a)Q送干空气量ma=*=1 1 1 2 kg/hh2-hl送风量 m -ma(l+0.0 0 k/1)=x io3kg/h9-1压力为，温度为2(T C的空气，分别以1 0 0、3 0 0、5 0 0及lO O O m/s的速度流动，当被可逆绝热滞止后，问滞止温度及滞止压力各多少解：h|=C T l=X2 9 3=2 9 6 kJ/kg工程热力学（第五版一）课后习题答案2ch（）=hi+2当 c=100m/s 时：ho=3Ol kJ/kg,To=298K,p0=p（-）A-1=MPaCP 工当
49、c=300m/s 时：h（）=341 kJ/kg,T（）,p（）=当 c=500m/s 时：h（）=421 kJ/kg,T（）=,po=当 c=1000m/s 时：h0=796 kJ/kg,To=,p0=9-2质量流量应=lkg/s的空气在喷管内作定牖流动，在截面1-1处测得参数值pi=,tl=200,cl=20m/s。在截面2-2处测得参数值内=。求2-2截面处的喷管截面积。解：pc=（3p=0.528x 0.3=MPa采用渐缩喷管。cl=20m/s较小忽略。因此2-2截面处是临界点9-3渐缩喷管进口空气的压力p产，tl=8 0 C,cl=50m/s。喷管背压pb=。求喷管出口的气流速度c
50、2,状态参数v2、t2。如喷管出口截面积f2=lcm 2,求质量流量。解：pc=/3p=o.528x=pb所以渐缩喷管进口截面压力p 2=p=M P a由定熠过程方程可得：（按 cl=0 处理）,k-T 2 =T1（空/=2 9 4 KP lc2=a=4 KR T 2=3 4 4 m/sc R T 2v 2 =-=m3/kgP 2f 2 c 2 3m -=m/sv 29-5 空气流经喷管作定端流动，已知进口截面上空气参数p 尸，U=9 4 7,cl=0 m/s。喷管出口处的压力p 2 分别为M P a及 M P a,质量流量均为而=O.5 kg/s。试选择喷管类型，计算喷管出口截面处的流速及出