工程热力学习题集

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(3) 算t=-40℃时的饱和蒸气压力(查表数据为1.005MPa)。 8、利用水蒸汽表判定下列各点的状态,并确定其h、s或x的值: (1) (2) (3)

=20MPa、=300\; =9MPa、

0.017 /kg;

=4.5MPa、=450\;

(4)=1MPa、 x=0 9。

解:

(1)P1=20Mpa,t1=300℃

(2)

为湿蒸汽

h'=1364.2kJ/kg h\ s'=3.2875kJ/(kg。K) h=xh\2741.8+(1-0.818)×1364.2 =2491kJ/kg

s=xs\5.6773+(1-0.818)×3.2875 =5.2423kJ(kg。K)

(3)Pa=4.5Mpa t1=450℃>tm=257.41℃ 为过热蒸汽

(4)p4=1Mpa x=0.9 为湿蒸汽

9、利用水蒸气的h-s图确定上述各状态点的参数h、s或s的值,并与查表所得结果相对照。 10、已知水蒸气的压力为0.5MPa,比容v=0.35/kg,问它的状态是否是过热蒸汽?如果不是,那

么是干饱和蒸汽还是湿蒸汽,并用水蒸气表求出其它参数。 11、某锅炉生产量为 10t/h,蒸汽的压力2MPa,温度℃。设锅炉给水温度t=40℃,锅炉

效率为78%,每千克煤燃烧时的发热量为28000kJ/kg。问此锅炉每小时的煤耗量是多少?(锅炉效率为蒸汽总吸热量与燃料总发热量之比值。)

12、蒸汽干度计测定蒸汽干度时,将绝对压力为1MPa的湿蒸汽向大气节流,节流后测得其温度为

120℃。求湿蒸汽原有的干度(若大气压力为0.09MPa)并将初、终状态表示在h-s图上。 13、 压力

的蒸汽进入汽轮机,可逆绝热膨胀至

(绝对压力)。利用 h-s

图求终态的等参数值,并求出每1千克蒸汽在汽轮机中所作的功。又若考虑汽轮机

膨胀过程的不可逆性,并已知不可逆熵产为0.25kJ/(kg·K);求此时每千克蒸汽在汽轮机中所完成的功量,及汽轮机的相对内效率。

14、 水房烧开水用、的蒸汽与℃0.095MPa的水混合,试问欲得千克开

水,需要多少蒸汽和水? 15、 汽轮机的乏汽在真空度为0.094MPa,x=O.90的状态下进入冷凝器,被定压冷却凝结为饱和水。

试计算乏汽凝结为水时体积缩小的倍数,并求每千克乏汽在冷凝器中所放出的热量。已知大气压力为0.1MPa。 16、 1千克压力、温度=300℃的水蒸气,定温压缩至原来容积的1/3。试确定蒸汽的终状

态、压缩所消耗的功及放出的热量,并在p-v、T-s及h-s图上将此过程表示出来。 17、轮机中,蒸汽初态为=2.9MPa、=350℃。若经可逆绝热膨胀至

/s,求汽轮机的理想功率为多少千瓦?

=0.006MPa,蒸汽流量为3.4kg

=20bar,求喷管出口流速

18、已知汽轮机喷管进口蒸汽参数为

(将初速视为零)。

=3.5MPa、=450℃,出口压力

第七章 理想气体混合物及湿空气

1、理想气体混合物的摩尔成分为:气体常数和质量成分。 2、理想气体混合物的质量成分为:

和摩尔成分。

=0.40,=0.85,

=0.10,=0.13,

=0.10,

=0.40。求混合物的摩尔质量、

=0.02求混合物的气体常数、摩尔质量

3、锅炉烟气容积成分为:=0.12,=0.08,其余为。当其

进入一段受热面时温度为1200℃,流出时温度为800℃烟气压力保持P=Pa 不变。求:

(1) 烟气进、出受热面时的摩尔容积;

(2) 经过受热面前后每千摩尔烟气的内能和焓的变化量; (3) 烟气对受热面放出的热量(用平均比热容计算)。

4、烟气容积成分为=0.11,=0.07,=0.82,而温度为800℃为将其应用于干燥设备,先将其与压力相同、温度为20℃的空气混合成500℃的混合气。求1千摩尔烟气应与多少空气混合,

以及混合后混合气体的容积成分(用平均比热容计算。空气成分为

=0·79,

=0.21)。 =115kg/h;第

5、有三股压力相等的气流在定压下绝热混合。第一股是氧气,=300℃,流量

二股是二氧化碳=200℃,=200kg/h;第三股是氮气,=400℃。混合后气流温度为

275℃。试求:

(1)每小时的氮气流量(用平均比热容计算); (2) 每小时的混合熵产(用定值比热容计算)。

6、一个绝热刚性容器,起初分为两部分。一部分盛有2kg氮气,压力为0.2MPa,温度为30℃;另一

部分盛有1.5kg二氧化碳,压力为0.5MPa,温度为100℃。取掉隔板后两种气体混合。求: (1)混合后的温度和压力;

(2) 混合过程引起的熵增(用定值比热容计算)。

7、温度=1000℃,摩尔成分为=0.25、、=0.15的燃气,与温度入=3O0℃,摩

尔成分为=0.79、=0.21的空气绝热混合。混合后温度=800℃。燃气、空气和混合产物的压力相同。计算: (1)燃气和空气的混合比例;

(2) 对应于1kmol混合产物,混合过程的熵增量(用定值比热容计算)。

12、 氮气和氨气的混合物,若处于状态=300K、=0.1MPa和处于状态=560K、0.7MPa时混合物的摘相等,试确定混合物的摩尔成份。

13、 氮气和二氧化碳的混合气体,在温度为40℃.压力为0.5MPa时比容为0.166m/kg,求混合气体

的质量成分。 10、某容器底部盛有少量水,气空间容积为0.05

5000Pa,计算容器内尚残存多少空气。

,抽空后密闭。在温度为30℃时测得容积内压力为

11、湿空气温度为30℃,压力为Pa,露点温度为22℃,计算其相对湿度和含湿量。

12、室内空气的压力和温度分别为0.1MPa和 25℃,相对湿度为60%。求水蒸气分压力、露点温度和

合湿量。

13、压力为标准大气压、温度为35℃从相对湿度为70%的空气,进入冷却设备中冷却,离开冷却设备

时成为25℃下的饱和空气。若干空气流量为100kg/min,求湿空气每分钟在冷却设备中排出的水分和放出的热量。

14、气调节设备中,将=30℃.=0.75的湿空气先冷却去湿到=15℃,然后再加热到乌℃。

苦于空气流量为500kg/min,试计算:调节后空气的相对湿度;在冷却器中空气放出的热量和凝结水量;加热器中加入的热量。

15、氟里昂-12和氮的混合物,在定容下从 90℃、0.7MPa被冷却到-28℃时氟里昂开始凝结。试

问原来混合物的组分是多少?

16、将=20℃、=30%的空气,先加热到=50℃,然后送入干燥箱干燥物体,干燥箱出口的空

气温度为=35℃。试计算从被干燥的物体中吸收1kg水分时所需的干空气量和加热量。

=12℃.

=0.2、流量

=25kg/min;另

17、在稳定绝热流动过程中,两股空气流相混合。一股

一股=25℃.=0.8、温度和含湿量。

=40kg/min。如所处压力均为0.1MPa,求混合后空气的相对湿度、

18、冷却塔将水从38℃冷至23℃,水流量为kg/h 。从塔底进入的空气的温度为15℃,相对

湿度为50%,塔顶排出的是30℃的饱和空气。求需要送人的空气流量和蒸发的水量。若欲将热水冷却到进口空气的湿球温度,而其它参数不变,则送入的空气的流量又为多少。

19、大气的温度和相对湿度分别为℃、=70%。室内要求供应℃、

试选择一个空调方案并计算之。

=50%的空气,供给量为 。

第八章 理想气体的热力过程

1、 一个容积为0.02 的封闭容器中,盛有温度18℃.压力为0.3MPa的一氧化碳。问在加入30KJ的热

量后,其压力及温度将上升至多少?

2、2在一直径为5cm的气缸中,有温度为18℃、压力为以0.2MPa的气体0.2 。气缸中的活塞承受一

定的重量,且假设活塞移动时没有摩擦。当温度上升到200℃时,问活塞上升多少距离?气体对外作了多少功? 3、用于高炉的冷空气,温度为30℃,以每小时3500(标准状态)通过直径为500mm的管道而送

入预热器。在压力P=830mm汞柱下被加热到800℃,然后此热风再经热风管道而进入高炉。假设热风管道中的风速和冷风管道中一样,试问每小时消耗的热量及热风管道的直径(单位时间的容积流量=面积×速度),以定比热容和按平均比热容表计算之。 4、柴油机的气缸吸入温度=60℃的空气0.0025

=0.1MPa。由于绝热压缩的结果,空气的温

度高于燃料的着火温度。今要求压缩终了的温度为720℃,问空气应被压缩到多大的容积,压力为多高?

5、活塞式压气机中,氮气的初态为=0.15MPa、=27℃。今压缩2kg氮气使其容积为原来的1/4,

若一次压缩是在定温下进行,另一次在绝热下进行,求此两种压缩过程的终态参数。过程中的热量和功量,以及过程中内能、焓、熵的变化,并将过程画在p-p及T-s图上,且比较何种压缩耗功较多。 6、容积为0.4

的钢瓶盛有氧气,初状态为

=15MPa、=20℃由于气焊消耗了部分氧气,留在瓶

内的氧气相当于从初压绝热膨胀到=7.5MPa。问共用去了多少千克氧气,瓶内氧气的温度为多少度?设钢瓶为刚体,其容积不发生变化。若瓶内氧气从周围环境吸热,其温度又重新等于20℃,问此时瓶内的压力

为多少?

7、如图 9-11所示,1kg空气从初态=0.198MPa、=300℃定温膨胀到=1.68/kg。随后将

空气定压压缩,再在定容下加热,使它重新回到原来的状态。试求出各特性点1、2、3的状态参数

和每一过程中内能、焓、熵的变化量,并画出T-s图。

8、2kg的气体按多变过程膨胀到原有容积的3倍,温度从 300℃下降到

60℃。膨胀过程中膨胀功为100kJ,自外界吸热20kJ。求气体的和各是多少?

9、试证明定比热容理想气体在T-S图(图9

-12)上任意两条定压线(或定容线)之间的水平距离相等,即线段12=34。

证:

10、试证明定比热容理想气体在T-S图(图9-13)上任意两条定压线(或定容线)之间,线段。

11、试在p-v图及T-s图上将满足下列要求的多变过程表示出来(先画四个基本过程),并指出n值的

范围:

(1)工质放热、膨胀; (2)工质膨胀、升压;

(3)工质吸热、压缩、升温; (4)工质放热、压缩、升温; (5)工质放热、降温、升压; (6)工质压缩、降温、降压。 解:

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