工程热力学答案

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引起的熵产为0.25kJ/(kg.K),则汽轮机作的功将为多少?

解:查表p1=3MPa,t1=450℃的参数 h1=3344kJ/kg

s1=7.083 kJ/(kg.K)

则绝热膨胀到p2=5kPa,s2=7.083 kJ/(kg.K) 时蒸汽的终参数 t2=32.88℃ m3/kg

h2=2160kJ/kg

v2=23.52

7-13有一废热锅炉,进入该锅炉的烟气温度为ty1=600℃排烟温度为ty2=200℃。此锅炉每小时可产生ts=100℃的干饱和蒸汽200kg,锅炉进水温度为20℃,锅炉效率为60%。(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热过程定性的表示在同一t-s图上。

解:ts=100℃的干饱和蒸汽的焓:h=2676.3kJ/kg 20℃水的焓:h0=20*4.186=83.7 kJ/kg

水的吸热量:q1=200*(2676.3-83.7)=518520kJ/h 烟气的放热量: q=

汽轮机所作的功

wt??h?1184 kJ/kg

(2)不可逆绝热膨胀后的熵为 s3=7.083 +0.25=7.333kJ/(kg.K) p3=5kPa蒸汽的终参数:h3=2236kJ/kg 汽轮机所作的功

7-12有一台工业锅炉,每小时能生产压力p1=1.4MPa,t1=300℃的过热蒸汽10t。已知给水的温度25℃;从锅筒引出的湿蒸汽的干度x=0.96;湿蒸汽在过热蒸汽中再加热至300℃;煤的发热值为29400kJ/kg。试求(1)若锅炉的耗煤量B=1430kg/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

:(

1

q1?864200 kJ/h 0.6q864200?=2139kg/h c?t1.01?400烟气量:

wt??h?1108 kJ/kg my?v?RT287*673?=1.93m3/kg p100000V=myv

?4128 m3/h

7-14湿蒸汽进入干度计前的压力p1=1.5MPa,经节流后的压力p2=0.2MPa,温度t2=130℃。试用焓熵图确定湿蒸汽的干度。 解:节流前后焓不变 查h-s图得:x=0.97

8-1 温度tQ?14?2390?442.042MkJ/h 00p1=1.4MPa,t1=300℃的过热蒸汽的参数: h1=3040kJ/kg kJ/kg

单位蒸汽吸热量:q=h1-h0=2936 kJ/kg 总吸热量:Q2?

v1=0.1823m3/kg

取水为定值比热,其的焓值:h0=25×4.1868=104

?20℃,压力p?0.1MPa,相对湿度

??70%的湿空气2.5m3。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:(1)水蒸气分压力: 根据tmq?29.36 MkJ/h

Q2?69.84% 锅炉效率:??Q(2)湿蒸汽的参数 v2=0.136 m3/kg h2=2708kJ/kg 定压过程吸收的热量 q=m(h1-hx)= 3.32MkJ 内能的变化:

?20℃,查水蒸气表得对应的饱和压力为

MPa ps?0.0023368pv??ps?0.7?0.0023368?MPa 含湿量:d0.00163576

?622pv?ps?622B?pvB??ps=

?u?m(?h?p?v)=2.65MkJ

13

10.34g/kg(a)

露点:查水蒸气表,当饱和温度即露点

pv?0.00163576 MPa时,

t? 13.8℃

t?25℃,vs''=43.36m3/kg

绝对湿度:?v3''=0.0115kg/m ???s??/vst?14.35℃

v?81.03m3/kg

水蒸气密度:?干

?1?0.01234kg/m3 v气

:2.92

pv?ps含湿量:d?622?622B?pvB??ps9.985g/kg(a) 湿

paV(105?1635.76)?2.5ma???RaT287?293㎏

求湿空气质量m?湿

v?RaT287?298(1?0.001606d)?(1?0.001606?9.985)p105ma(1?0.001d)?2.95㎏

=0.867m3/kg

R?287p1?0.378v510?288.8J/(kg?K)

??1?0.001d?1.16kg/m3

v查在t?10℃,查水蒸气表得对应的饱和压力为

干空气密度:?a?11??1.15kg/m3 vavmv?8600

1?0.001dps?1.228 kPa

湿空气容积:V?mav?pv?ps

pv含湿量:d2?622B?pv析出水量:mw

8-2 温度t=7.73g/kg(a)

m3

8-3查表题

8-4 压力B为101325Pa的湿空气,在温度t1=5℃,相对湿度?1=60%的状态下进入加热器,在进入加热器的湿空气容积为t2=20℃离开加热器。

?ma(d2?d)=7.62g

V1=10000 m3。求加热量及离开加热器时湿空气

?25℃,压力p?0.1MPa,相对湿度

的相对湿度。

解:查饱和空气状态参数

??50%的湿空气10000kg 。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tt1=5℃,ps,1=872Pa t2=20℃,ps,2=2.337kPa

分别计算状态参数:

?25℃,查水蒸气表得对应的饱和压力为

ps?3.169kPa

pv??ps?0.5×3.169=1.58kPa

露点:查水蒸气表,当度即露点

t1=5℃, ?1=60%时

pv1=872×60%=523.2 Pa

时,饱和温

pv?1.58kPa

d1?622pv1?3.2g/kg(a)

B?pv1 14

65 kg

h1?1.01t1?0.001d1(2501?1.85t1)?08kJ/kg(a)

在加热器中是等湿过程:d213.

ma2??d1?3.2g/kg(a)

2

.75 kg 焓:hcpa2V(101300?5322)?20??RaT287?308ma1h1?ma2h2=74.34 kJ/kg(a)

ma1?ma221

h2?1.01t2?0.001d2(2501?1.85t2)?8.32 kJ/kg(a)

查图得湿空气相对湿度:

??2=23%

干空气的质量:

dc?ma?paV(101325?523.2)?10000??RaT287?278ma1d1?ma2d2=17.9 g/kg(a)

ma1?ma2查图得:tc?28.5℃

12634kg 加热量:

?c =73%

8-6已知湿空气的hq?ma(h2?h1)?12634?(28.32?13.08)?1.9×105kJ

8-5 有两股湿空气进行绝热混合,已知第一股气

?60kJ/kg(a) ,t=25℃,试用B

=0.1013MPa的焓湿图,确定该湿空气的露点、湿球温度、相对湿度、水蒸气分压力。 解:露点19℃ 湿球温度20.8℃ 相对湿度69%

?1=15m3/min,t20℃,?1=30%;第流的V1=?2=20m3/min,t35℃,?2=二股气流的V2=

80%。如两股气流的压力均为1013×102Pa,试分别用图解法及计算法求混合后的焓、含湿量、温度、相对湿度。 解:图解法略。 计算法:

查饱和空气状态参数

h1= 31.14kJ/kg(a) t1=20℃,ps,1=2.337kPa,

ps?3.167kPa

水蒸气分压力

8-7 在容积V=60℃的房间内,空气的温度和相对湿度分别为21℃及70%。问空气的总质量及焓kg值各为多少?设当地大气压为B=0.1013MPa。 解:空气21℃对应的饱和压力:水蒸气的分压力:

pv??ps=2185Pa

ps?2.485kPa

t2=35℃,

ps,2=5.622kPa,h2=109.4 pv??ps=1.7295 kPa

kJ/kg(a) 温度21℃和相对湿度分别为70%的空气焓:48.77kJ/kg(a) 干

:70

?1ps1d1?622?4.37g/kg(a)

B??1ps1?2ps2d2?622?28.9g/kg(a)

B??2ps2ma1?pa1V(101300?2337)?15??RaT287?29317.

ma?.8kg

paV(101300?1729.5)?60??RaT287?294空气的含湿量:

d?622pv?10.8g/kg(a)

B?pv 15

空气的总质量:m?空气的焓值:

ma(1?0.001d)=71.5 kg mw?ma(d3?d2)=1538.4g

8-9某空调系统每小时需要t=21℃,?c=60%的

c

3

湿空气12000m。已知新空气的温度t1=5℃,?1=80%,循环空气的温度t2=25℃,?2=70%。新空气与循环空气混合后送入空调系统。设当时的大气压力为0.1013MPa。试求(1)需预先将新空气加热到多少度?(2)新空气与循环空气的流量各为多少(kg/h)?

解:已知:t1=5℃,?1=80%,

mah?70.8×48.77=3452.9 kJ

8-8将温度t1=15℃,?1=60%的空气200m3加

热到t2=35℃,然后送入到干燥器。空气在干燥器总与外界绝热的情况下吸收物料总的水份,离开干燥器的相对湿度增至?3=90%。设当地大气压力B=0.1013MPa。试求(1)空气在加热器中的吸热量;(2)空气在干燥器中吸收的水份。 解:查表

t2=25℃,?2=70%

t1=15℃,ps1=1.704 kPa t2=35℃,ps,2=5.622kPa

计算状态参数:

查h-d图可得: h1=15.86 kJ/kg(a) d1=4.32g/kg(a) , h2=60.63 kJ/kg(a) d2=13.93 g/kg(a)

求tc=21℃,?c=60%的水蒸气分压力 hc=44.76 kJ/kg(a),dc=9.3g/kg(a),2.485kPa,求

31.

t1=15℃,?1=60%时 pv1??1ps1=1.02 kPa d1?622pv1?6.33g/kg(a)

B?pv1ps1

pv1=1.49kPa,

h1?1.01t1?0.001d1(2501?1.85t1)?15kJ/kg(a)

在加热器中是等湿过程:d2ma?paV(101300?1490)?12000??RaT287?294?d1?6.3g/kg(a)

5

14195kg/h

根据混合空气的焓和含湿量计算公式可得:

h2?1.01t2?0.001d2(2501?1.85t2)?1.5 kJ/kg(a)

查图得湿空气相对湿度:

ma1?6839 kg/h

?2=18%

ma2?7356 kg/h

干空气的质量: h=27.7 kJ/kg(a)

根据d=d1=4.32 g/kg(a)查图得 t=17℃

8-10为满足某车间对空气温度及相对湿度的要求,需将t1=10℃,?1=30%的空气加热加湿后再送入车间,设加热后空气的温度t2=21℃,处理空气的热湿比?=3500。试求空气终了时的状态参数d2、h2、?2。

解:由t1=10℃,?1=30%,?=3500查图得: h2=56 kJ/kg(a),d2=13.5g/kg(a),?2=85%

pV(101300?1020)?200ma?a??242

RaT287?288.6kg 加热量:

q?ma(h2?h1)?4937.8kJ

干燥器中是绝热过程h3=h2=51.5 kJ/kg(a) 由?3=90%查表得d3=12.64g/kg(a) 吸收的水份:

16


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