热工基础张学学 高教课后答案 第五章-第七章

思考题

1. 热水泵必须安装在热水容器下面距容器有一定高度的地方，而不能安装在热水容

器上面，为什么？

答：保证其压力。

2. 锅炉产生的水蒸气在定温过程中是否满足q?w的关系？为什么？

答：不对，因为水蒸气不能看作是理想气体，其内能不仅是温度的函数，还是压力的函数，故此定温过程内能是改变的，?U不等于0。

3. 有无0℃或低于0℃的蒸汽存在？有无低于0℃的水存在？为什么？

答：有0℃或低于0℃的蒸汽存在，只要压力足够低就可能，但是没有低于0℃的水存在，因为水的三相点温度为0.01℃，低于三相点温度，只可能是固态或是气态。

4. 25MPa的水，是否也象1MPa的水那样经历汽化过程？为什么？

答：不可以，因为水的临界点压力为22.12MPa，故此，当压力高于临界压力时，它的汽化不经过气液两相区，而是由液相连续的到达气相。

5. dh?cpdT适用于任何工质的定压过程。水蒸气定压汽化过程中dT = 0，由此得

出结论，水定压汽化时dh?cpdT?0，此结论是否正确？为什么？

答：不正确，因为定压汽化过程中发生了相变，上式只适用于不发生相变的过程。 6. 试解释湿空气、湿蒸汽、饱和湿空气。

答：湿空气：含水蒸汽的空气；

湿蒸汽：含有液态水的水蒸气；

饱和湿空气：相对湿度为100％的湿空气。

7. 对未饱和湿空气与饱和湿空气分别判断干球温度、湿球温度、露点温度三者的大

小。

答：未饱和湿空气：干球温度>湿球温度>露点温度 饱和湿空气： 干球温度>湿球温度＝露点温度

8. 在相同的温度及压力下，湿空气与干空气相比，那个密度大？

答：干空气的密度大。

9. 同一地区阴雨天的大气压力为什么比晴朗天气的大气压力低？

答：阴雨天相对湿度高，水蒸气分压力大。

10. 若两种湿空气的总压力和相对湿度相同，问：温度高的湿空气含湿量大还是温度

低的湿空气含湿量大？为什么？ 答：由d?0.6621P?1?Ps，在相同相对湿度的情况下，温度高，Ps大，所以，温度

高含湿量大。

11. 早晨有雾，为什么往往是好天气？

答：早晨有雾，说明湿空气中含有许多小水滴，湿空气为饱和湿空气，当温度逐渐上升后，小水滴逐渐汽化，所以往往是好天气。

习 题

5-1

试利用水蒸气表确定下列各点的状态,并确定各状态的焓、熵或干度及比体积。 ⑴ p?20MPa，t?300℃； ⑵ p?9MPa，v?0.017m3/kg； ⑶ p?4.5MPa，t?450℃； ⑷ p?1 MPa，x?0.90。 解： 题 号 1 20 300 0.0013605 1333.4 2 9 303.31 0.8138 0.017 2491.5 5.2430 湿饱和汽 3 4.5 450 0.07163 3323.8 6.8792 过热蒸汽 4 1 179.88 0.9 0.17498 2575.6 6.1400 未饱和水 p?MPa? t?0C? x v h(KJ/kg) s(KJ/kg?K) 3.2072 状 态

未饱和水 5-2 已知水蒸气的压力p?0.5MPa、比体积v?0.35m3/kg，分别用水蒸气表及h?s图确

定其状态并求其它参数。 解：用水蒸气表：

?'＝0.0010925???0.35??''?0.37486，

所以为湿饱和蒸汽。

x????'0.35?0.0010925??93%

?''??'0.37486?0.0010925t?151.80C

h?xh''?(1?x)h'?2601.0kJ/kg s?xs''?(1?x)s'?6.474kJ/kg

查h-s图得到：

x?0.92

t?150.70C

h?2652.0kJ/kg s?6.384kJ/kg?K

5-3

一体积为1m3的密闭容器内盛有压力为0.35MPa的干饱和蒸汽，问容器内蒸汽的质量为多少？若对蒸汽进行冷却，问当压力降到0.2MPa时容器内的蒸汽处于什么状态？冷却过程中由蒸汽向外传出的热量为多少？ 解：1、查表得：

?''?0.52427m3/kg

h1?h''?2732.37kJ/kg

所以：

m?V?1.907kg v'' 2、当P?0.2MPa时，比容仍然为??0.52427m3/kg

?'＝0.0010605????''?0.88585

所以为湿饱和蒸汽。

3、x????'0.52427?0.0010605??59.1%

?''??'0.88585?0.0010605h??504.7kJ/kg

??h?2706.9kJ/kgh2?xh''?(1?x)h'?1806.20kJ/kg

传出的热量为：

Q?m?h1?h2??1.907??2732.37?1806.20??1766.206kJ

5-4 某容器盛有0.5kg 、t =120℃的干饱和蒸汽，在定容下冷却至80℃，求冷却过程中蒸汽放出的热量。 解：查表得：

?''?0.89219m3/kg

h?h''?2706.18kJ/kg

所以：

V?mv???0.5?0.89219?0.446095m3

t?80C时，

0?'＝0.00102903???0.89219??''?3.4086

所以为湿饱和蒸汽。

x????'0.89219?0.00102903??26.2%

?''??'3.4086?0.00102903h?xh''?(1?x)h'?938.40kJ/kg

传出的热量为：

Q?m?u?u'??m?h?h'??mv(P2?P.69kJ 1)?8165-5 某汽轮机入口蒸汽的压力p1?1.3MPa、t1?350℃，出口蒸汽压力为p2?0.005 MPa，假定蒸汽在汽轮机内进行理想绝热膨胀，忽略进、出口动能差，求每千克蒸汽流过汽轮机所作的轴功及乏汽(排汽)的温度和干度。

解：查表得到：

t?3500C时 h1(kJ/kg) s1(kJ/kg.K) 1 MPa 3157.7 7.3018 2 Mpa 3137.2 6.9574

1.3 MPa 3151.55 7.1985 理想的绝热过程，熵不变，所以有：

P2?0.005MPa,s2?s1?7.1985kJ/kg?K

查表得到P2时的参数：

t2?32.90?C

s'?0.4762kJ/kg?K,s''?8.3952kJ/kg?K

h??137.77kJ/kg，h???2561.2kJ/kg

所以干度为：

x?s2?s'7.19852?0.4762??84.89% s''?s'8.3952?0.4762所以出口乏气的焓为：

h2?xh''?(1?x)h'?2195.02kJ/kg

根据稳定流动的过程方程，可得：

Ws?h1?h2?956.53kJ/kg

5-6

一台锅炉产汽率为20t/h，蒸汽的压力为4.5 MPa ，温度为480℃，在同样的压力下进入锅炉的给水的温度为100℃，若锅炉效率为0.9，煤的发热量为23000kJ/kg，求一小时需多少煤？锅炉效率等于蒸汽总吸热量与燃料总发热量之比。 解：查表并插值得到：

P?4.5MPa,t?1000C,h1?422.95KJ/kg P?4.5MPa,t?4800C,h2?3399.40KJ/kg

吸热量为：

Q?G?h2?h1??20000??3399.4?422.95??5.9529?107KJ/h

需要媒量为：

QG?0.9?2.876t/h

230005-7 蒸汽在p?1.5MPa、x?0.95的状态下进入过热器，被定压加热成为过热蒸汽后进

入汽轮机，理想绝热膨胀至p?0.005MPa、x?0.90的出口状态，求每kg蒸汽在过热器中吸热的热量。 解：查表得到：

当饱和压力为P?1.5MPa时

h'?844.82KJ/kg，h''?2791.46KJ/kg

所以：

h?xh''?(1?x)h'?2694.13kJ/kg

查表得到：

当P2?0.005MPa时

s'?0.4761KJ/kg?Ks''?8.393KJ/kg?K

过热蒸汽在汽轮机中的理想绝热膨胀过程，熵不变，所以有：

s1?s2?xs''?(1?x)s'?7.601kJ/kg?K

查图得到：

kJ/kg?K时，h1?3390.2KJ/kg 当P?1.5MPa，s＝7.601 所以：

Q?h1?h?696.07kJ/kg

5-8

在蒸汽锅炉的汽锅里储有p?0.4MPa、x?0.04的汽水混合物共8250kg。如果关死出汽阀，炉内燃料燃烧每分钟供给汽锅17000kJ的热量，求汽锅内压力上升到1MPa所需的时间。 解：查表得到：

当饱和压力为P?0.4MPa时

h'?604.87KJ/kg，h''?2738.49KJ/kg

v1'?0.0010835m3/kg，v2'?0.46246m3/kg

所以：

v1?xv''?(1?x)v'?0.01954416m3/kg h1?xh''?(1?x)h'?690.215kJ/kg u1?h1?p1v1?682.4kJ/kg

加热后为P?1MPa的干饱和蒸汽

h2?h''?2777.0KJ/kg

v???0.19430m3/kg u2?h2?p2v2?2582.7kJ/kg

吸热过程为定容过程，所以吸热量为

Q?m?u2?u1??8250??2582.7?682.4??1.568?107kJ

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