工程熱力學(xué)第7章答案

1、第7章 水蒸氣 (587.4877.206764.25531.0=u m U Q W kJ注:此題也可以用h-s 圖計(jì)算。7-4 100kg 、150的水蒸氣,其中含飽和水20kg 。求蒸汽的體積、壓力和焓。(1利用水蒸汽表;(2利用h-s 圖。20100=x ,(1 t =150,p s =0.47571MPa ,v /=0.00109157 m 3/kg v /=0.39286 m 3/kgv x =0.80.39286+0.20.00109157=0.3145 m 3/kg h x =0.82746.35+0.2632.28=2323.54 kJ/kg 體積 V =mv x =1000.

2、3145=31.45 m 3 焓 H=mh x =1002323.54=232354kJ (2 x =0.8,C t =150,利用h-s 圖查得kg m v /3142.03= Mpa p 476.0= kg kJ h /18.2323=體積 31000.314231.42V mv m = 2.8840.344/x s s s kJ kg K = kg m v x /539.03= v A m= 230.5390.32345mv A m =24d A =0.642d m = 7-7 一開(kāi)水供應(yīng)站使用0.1MPa ,干度x =0.98的濕飽和蒸汽,和壓力相同、溫度為15的水相混合來(lái)生產(chǎn)開(kāi)水。今

3、欲取得2噸的開(kāi)水,試問(wèn)需要提供多少濕蒸汽和水?解:設(shè)需要 x 噸濕蒸汽,y 噸水=+=+22h h y h x y x w x 解得 =噸噸7-8 有0.1kg 水蒸氣由活塞封閉在汽缸中。蒸汽的初態(tài)為p 1=1MPa ,干度x =0.9,可逆定溫膨脹至p 2=0.1MPa ,求蒸汽吸收的熱量和對(duì)外作出的功。解:s 1t (179.9180C p = kg /65kJ .2575h x = K kg kJ s x =/14.6 kg kJ u x /2400=kg kJ h MPa p Ct /28351.01802= K kg kJ s =/75.7 kg kJ u /2628=kg kJ s

4、 T q /33.72961.145314.675.7(180273(=+= kg kJ u u u x /22824002628=w u q += kg kJ u q w /3.50122833.729= kJ q m Q 93.723.7291.0=kJ w m W 13.503.5011.0=7-9 鍋爐每小時(shí)產(chǎn)生20噸壓力為5MPa ,溫度為480的蒸汽,進(jìn)入鍋爐的水壓力為5MPa ,溫度為30。若鍋爐效率為0.8,煤的發(fā)熱量為23 400kJ/kg ,試計(jì)算此鍋爐每小時(shí)需要燒多少噸煤。解:已知:MPa p 5= (4801蒸汽C t =13385.6/h kJ kg = MPa p

5、5= (302水C t =2130.2/h kJ kg = 2.1306.3385(208.023400=m7-10水蒸氣進(jìn)入汽輪機(jī)時(shí)p 1=10MPa ,t 1=450,排出汽輪機(jī)時(shí)p 2=8kPa ,假設(shè)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的膨脹是可逆絕熱的,且忽略入口和出口的動(dòng)能差,汽輪機(jī)輸出功率為100MW ,求解:t C s kJ kg K=可逆絕熱即21 6.4184/s s kJ kg K = 2122 6.4184/2008.1/8s s kJ kg K h kJ kg p kpa =m h h =(10100213 如按2211V p V p =,則Mpa p p 3212= 不符合水蒸汽相變過(guò)程

6、定壓定溫的性質(zhì)。 說(shuō)明:水蒸汽不是理想氣體,不能用2211V p V p =來(lái)計(jì)算。7-12 某火電機(jī)組的凝汽器如圖7-17所示。乏汽壓力為0.006MPa,干度x =0.9,流量為500t/h ,乏汽在凝汽器中等壓放熱,變?yōu)轱柡退?熱量由循環(huán)水帶走,設(shè)循環(huán)水的溫升為11,水的比熱容為4.187kJ/(kg.K,不考慮凝汽器的散熱,也不考慮加熱器疏水的影響。求 由2 3.5P MPa =,2350t =可得:2121(q h h T s s =21213104.8254.16.66010.8294h h T s s =8307.57.2850=488.9K (215.9第 7 章 水蒸氣 7-

7、15 一加熱器每小時(shí)換熱量 9010kJ/h ,現(xiàn)送入壓力 p =0.2MPa 的干飽和蒸汽,蒸汽在加 熱器內(nèi)放熱后變?yōu)?t2=50的凝結(jié)水排入大氣,問(wèn)此換熱器每小時(shí)所需蒸汽量. 解:干飽和蒸汽 P = 0.2MPa h1 = h = 2706.5KJ / kg 1 由 P2 = P = 0.2 MPa , t2 = 50 可得: h2 = 209.5 KJ / kg 1 q = m(h1 h2 m = q 9010 = = 3.608kg / h h1 h2 2706.5 209.5 7-16 有一廢熱鍋爐每小時(shí)可把 200kg,溫度為 t1=10的水,變?yōu)?t2=100的干飽和蒸 汽. 進(jìn)

8、入鍋爐的煙氣溫度為 tg1=600,排煙溫度為 tg2=200,若鍋爐的效率為 60%,求每 小時(shí)通過(guò)的煙氣流量.已知煙氣的比熱為 cp=1.0467 kJ/(kg.k. 解:由 P = 1bar , t1 = 10 可得: h1 = 42.10 KJ / kg 1 由 P2 = 1bar , t2 = 100 可得: h2 = 2675.9 KJ / kg m水 h2 h1= m煙c p (t g1 t g 2 ( m煙 = m水 h2 h1 ( 200 (2675.9 42.10 = = 2096.91kg / h c p (t g1 t g 2 0.6 1.0467 (600 200 0

9、.6 7-17 在蒸汽鍋爐的汽鍋中儲(chǔ)有 p=1MPa,x=0.1 的汽水混合物共 12 000kg.如果關(guān)死汽 閥和給水門, 爐內(nèi)燃料每分鐘供給汽鍋 35 000kJ 的熱量, 求汽鍋內(nèi)壓力升到 5MPa 所需要的 時(shí)間. 解:p=1MPa 時(shí)查得 v/=0.0011272m3/kg,v/=0.19438m3/kg h/=762.84kJ/kg h/=2777.67kJ/kg 因此 v1=vx=0.1 0.19438+0.9 0.0011272=0.02045 m3/kg=v2 h1=hx1=0.1 2777.67+0.9 762.84=964.323 kJ/kg u1=hx1-p1v1=96

10、4.323-1 103 0.02045=943.873kJ/kg 定容加熱到 5MPa,查得 v/=0.0012861m3/kg,v/=0.039439m3/kg h/=1154.2kJ/kg h/=2793.6kJ/kg 因此 v2=vx2=x2 0.039439+(1-x2 0.0012861=0.02045 m3/kg 解之得 x2=0.5 h2=hx2=0.5 2793.6+0.5 1154.2=1973.9 kJ/kg u2=hx2-p2v2=1973.9-5 103 0.02045=1871.65kJ/kg 定容過(guò)程中加入的熱量等于工質(zhì)熱力學(xué)能的增加,因此需要的時(shí)間為 = 1200

11、0 (1871.65 943.873 = 318.1 min 35000 6 第 7 章 水蒸氣 7-18 p1=5MPa,t1=480的過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)汽輪機(jī)進(jìn)汽閥時(shí)被絕熱節(jié)流至 p2=2MPa,然 后送入汽輪機(jī)中可逆絕熱膨脹至乏汽壓力為 p3=5kPa.求(1水蒸氣經(jīng)過(guò)絕熱節(jié)流后的溫 度和熵; (2和不采用絕熱節(jié)流而直接從 p1,t1 可逆絕熱膨脹至 p3 相比,絕熱節(jié)流后每千 克蒸汽少作多少功? p1 = 5Mpa h1 = 3385.6kJ / kg t1 = 480 0C s1 = 6.9125kJ / kg K p2 = 2Mpa s2 = 7.3273kJ / kg K t2 = 4

12、62.5 0C h2 = h1 = 3385.6kJ / kg p3 = 5kpa h3 = 2107.63kJ / kg s3 = s1 = 6.9125kJ / kg K x = 0.813 h3 = 2233.62kJ / kg s3 = s2 = 7.3273kJ / kg K x = 0.865 p3 = 5kpa w = h3 h3 = 2233.62 2107.63 = 125.99kJ / kg 7-19 某火力發(fā)電廠的凝汽器中乏汽壓力為 0.005MPa, x=0.95, 試求此乏汽的 x , x , h .若此乏汽定壓凝結(jié)為水,試比較其容積的變化. sx 0.005Mpa

13、vx = 26.7761m3 / kg x = 0.95 v = 0.001m3 / kg hx = 2439.58kJ / kg sx = 7.99kJ / kg K 8kJ / kg K v = vx v = 26.775m3 / kg 即凝結(jié)之后,容積變?yōu)樵瓉?lái)的 26776 分之一 7-20 壓力為 1MPa,干度為 5%的濕蒸汽經(jīng)過(guò)減壓閥節(jié)流后引入壓力為 0.5MPa 的絕熱 容器,使飽和水和飽和蒸汽分離,如圖 7-18 所示.設(shè)濕蒸汽的流入量為 200t/h,試求流出 的飽和蒸汽和飽和水的流量. 節(jié)流前后 焓相等, 解:由 P = 1MPa , x1 = 5 %可得:h1 = 863

14、.245 KJ / kg 1 由 P2 = 0.5MPa , h2 = h1 = 863.245 KJ / kg , 可得: x2 = 0.106 m汽 = m總 i x2 = 200 0.106 = 21.2t / h 圖 7-18 習(xí)題 7-20 m水 = m總 m汽 = 200 21.2 = 178.8t / h 7 第 7 章 水蒸氣 7-21 壓力為 1MPa,流量為 12 t/h 的干飽和蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹到 0.1MPa 而帶動(dòng)發(fā)電 機(jī)發(fā)電,汽輪機(jī)出口蒸汽干度為 0.9,發(fā)電機(jī)的效率為 98%.求:發(fā)電機(jī)的輸出功率(kW 及膨脹過(guò)程蒸汽比熵的變化. 解:由 P = 1MPa ,

15、x = 100 %可得: 1 h1 = h = 2777.7 KJ / kg , s1 = s = 6.586 KJ /(kg i K 由 P2 = 0.1MPa , x = 0.9 可得: h2 = 2449.2 KJ / kg , s2 = 6.753KJ /(kg i K W = m(h1 h2 = 12 1000 (2777.7 2449.2 0.98 = 1073.1KW 3600 s = s2 s1 = 6.753 6.586 = 0.167 KJ /(kg i K 7-22 火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中除氧器是一種混合式加熱器,它的作用是除掉給水系統(tǒng)中 的氧氣,減少設(shè)備腐蝕,同時(shí)也作為一

16、級(jí)回?zé)峒訜崞?設(shè)壓力 p1=0.85MPa,溫度 t1=130 的未飽和水,與壓力 p2=p1,溫度 t2=260的過(guò)熱蒸汽在除氧器中混合成為同壓力下流量為 600t/h 的飽和水,除氧器可看成絕熱系統(tǒng).求: (1未飽和水的流量和過(guò)熱蒸汽的流量; (2 混合過(guò)程的熵產(chǎn). 解: t s ( p = t s (0.85MPa = 172.9 , h3 = h = 731.954 KJ / kg , s3 = s = 2.07046 KJ /(kg i K , 由 P = 0.85MPa , t1 = 130 可得: 1 h1 = 546.776 KJ / kg , s1 = 1.63408KJ /

17、(kg i K , 由 P2 = 0.85MPa , t2 = 260 可得: h2 = 2970.23KJ / kg , s2 = 7.05044 KJ /(kg i K 由 m1 + m2 = 600 , m1h1 + m2 h2 = 600h3 ,可得 m1 + m2 = 600 , 546.776m1 + 2970.23m2 = 600 731.954 (1解得:未飽和水 m1 = 554.15t / h , (2每小時(shí)的熵產(chǎn)為: (1 (2 過(guò)熱蒸汽 m2 = 45.85t / h , S g = m3 s3 (m1 s1 + m2 s 2 8 第 7 章 水蒸氣 = 600 10 3 2.07046 554.15 10 3 1.63408 + 45.85 10 3 7.05044 =1.35104 kJ/K ( 7-23 已知蒸汽的參數(shù)為 p=10MPa,t=500,