工程熱力學(xué)經(jīng)典例題第六章

６．４典型題精解例題６－１利用水蒸氣表判斷下列各點(diǎn)的狀態(tài)，并確定其h，s，x的值。解（１）由飽和水和飽和蒸汽表查得p=2MPa時(shí)，顯然，可知該狀態(tài)為過(guò)熱蒸汽。查未飽和水過(guò)熱蒸汽表，得，時(shí)，對(duì)于過(guò)熱蒸汽，干度x無(wú)意義。查飽和表得p=9MPa時(shí)，可見(jiàn)，該狀態(tài)為濕蒸汽，其干度為又查飽和表得時(shí)按濕蒸汽的參數(shù)計(jì)算式得=2489.0kJ/kg(3)顯然，該狀態(tài)為濕蒸汽狀態(tài)。由已知參數(shù)查飽和水和飽和蒸汽表得按濕蒸汽的參數(shù)計(jì)算公式得（４）由飽和水和飽和蒸汽表查得當(dāng)時(shí)，，顯然，所以該狀態(tài)為未飽和水。通常的狀態(tài)參數(shù)可利用與的對(duì)應(yīng)狀態(tài)參數(shù)內(nèi)插得到，但此處與跨越了未飽和表中的黑粗線，說(shuō)明它們分別處于不同相區(qū)。應(yīng)使內(nèi)插在未飽和水區(qū)內(nèi)進(jìn)行，選取離最接近的與的未飽和水參數(shù)內(nèi)插。查未飽和水和過(guò)熱蒸汽表得，時(shí)，時(shí)于是時(shí)對(duì)于未飽和水干度x無(wú)意義。憲（５）鏈時(shí)，飽和樣蒸汽比體監(jiān)積桶，可見(jiàn)挖，該狀態(tài)譜為過(guò)熱蒸旅汽。查過(guò)兔熱蒸汽表命得時(shí)，時(shí)，哲該狀態(tài)的采溫度可由和比體積值非求得討論死應(yīng)該注意聽(tīng)，在利用惡未飽和水避與過(guò)熱蒸貼汽作內(nèi)插終時(shí)，不允鉆許跨越表梯中的粗折否線，如遇癥這種情況芒，應(yīng)選用勵(lì)更詳細(xì)的哲表，或使境內(nèi)插計(jì)算迎在未飽和磚水（或過(guò)額熱蒸汽）屆區(qū)內(nèi)進(jìn)行潔。向例題６－付２在一懼臺(tái)蒸汽鍋匙爐中，煙小氣定壓放伴熱，溫度光從壯降低到該，所放出煉的熱量以愚生產(chǎn)水蒸熟汽。壓力殖為贈(zèng)9.0M抄Pa酷、溫度為巖的鍋爐給道水被加熱驗(yàn)、汽化、特過(guò)熱成壓丈力為去、溫度為縮的過(guò)熱蒸糊汽。將煙毀氣近似為稿空氣，取倒比熱容為綢定值，且懲。試求：絞產(chǎn)生材1kg包過(guò)熱蒸汽稻需要多少舒千克煙氣包？頌生產(chǎn)載1kg謠過(guò)熱蒸汽若時(shí)，煙氣復(fù)熵的減小由以及過(guò)熱研蒸汽熵的誓增大各為程多少？攜（３）將折煙氣和水闖蒸氣作為題孤立系，果求生產(chǎn)１俱kg畜過(guò)熱蒸汽第時(shí)，孤立停系熵的增略大為多少女？設(shè)環(huán)境桶溫度為查，求做功備能力的損葛失，并在跨T-s鎖圖上表示某出。做解由過(guò)硬冷水和過(guò)謹(jǐn)熱蒸汽表慎查得臣給水：猛時(shí)，幻過(guò)熱蒸汽炕：昆時(shí)征煙氣的進(jìn)鍵、出口溫坡度：桶又熱平衡薄方程可確痛定１婦kg筒過(guò)熱蒸汽將需賊m挽kg陰煙氣量煙氣熵變水的熵變爬取煙氣與別水蒸氣作黑為孤立系炊，系統(tǒng)的啄熵變釀做功能力餅的損失濫其在圖上盆的定性表勇示如圖６論－５所示謀例題６－覺(jué)３一容匯積為手的開(kāi)口容至器，裝滿施1.0M取pa,頁(yè)的水，問(wèn)稈將容器內(nèi)享的水加熱辮到隸將會(huì)有多淘少公斤水軋溢出？（餡忽略水的割汽化，假扇定加熱過(guò)寨程中容器昨體積不變況）壞解因珍所對(duì)應(yīng)的透飽和溫度齒為牽,繳所以初、泉終態(tài)均處孫于未飽和伍水狀態(tài)。園查未飽和果表得于是水溢出量塘例題６－嗽４兩個(gè)談容積均為止的剛性容紡器，一個(gè)躍充滿屋1.0M號(hào)Pa掃的飽和水史，一個(gè)儲(chǔ)能有賽1.0M席Pa銜的飽和蒸饑汽。若發(fā)激生爆炸時(shí)街，哪個(gè)更敘危險(xiǎn)？斜解如容徹器爆炸，搬剛性容器伙內(nèi)工質(zhì)就淹快速由攏1.0M瓦Pa襖可逆絕熱宿膨脹到衛(wèi)0.1M失Pa錯(cuò)，過(guò)程中側(cè)做功量為咳如圖６－居６所示，饅此時(shí)耗1.0M櫻Pa閘的飽和蒸集汽將由狀御態(tài)惹a腿定熵地膨沫脹扒到玻0.1M撲P卸a圾的濕蒸汽怒狀態(tài)步b科，其干度竊為環(huán)；而下的皆飽和水將稠由狀態(tài)薦c梢定熵的膨角脹到胳0.1M相Pa姑的濕蒸汽匆狀態(tài)很d蛙，其干度蘆為肉。由飽和屋蒸汽表查微得的有關(guān)惹參數(shù)如表藏６－１所再示。雹心表６－１萍例題６度－４附表徑0.1阻99.6傷34禿0.00懼1043群1.69匙43樂(lè)417.餡4孝2505丹.7茄1.30垃28影7.35甚89勉1.0壟179.護(hù)916真0.00撿1127翠0.19按440堤761.蛇7成2583菌.3支2.13禽88碌6.58弦59猶對(duì)于下執(zhí)1.0M絨Pa家的飽和蒸棵汽碰由此可求杰得相應(yīng)地于是故勞對(duì)于得1.0M室Pa檢下的飽和幕水由此得到相應(yīng)地于是故蘆對(duì)比這兩疲者的結(jié)果鉗，可以看押出，租要比享W份大了移28.0哈倍。可見(jiàn)閘飽和水爆海炸時(shí)，其參危險(xiǎn)性更腰大。膊例題６－厘５水蒸煮氣壓力委時(shí)，密度毒。若質(zhì)量騙流量喇，戴定溫放熱威量瘡。求終態(tài)協(xié)參數(shù)及做者功量。叮解（１互）先求蒸津汽的比體猜積一確定血過(guò)程的初凳態(tài)。幅從飽和蒸干汽表查得天，畝顯然而，故１態(tài)予是過(guò)熱蒸創(chuàng)汽。查過(guò)印熱蒸汽表庫(kù)得睛（２混）因熱量嶄已知且系凈定溫過(guò)程斬，故可求麥過(guò)程中熵槽變化量痰，從而得愿終態(tài)的熵方值砍，再由私及容來(lái)確定終洪點(diǎn)２。因?yàn)楣室纱丝衫L作出過(guò)程線丑如圖６－竊７所示，撥按勵(lì)，可由荷h-s攤圖中讀出織有關(guān)參數(shù)晝。為使結(jié)恰果較精確削也可以采安用計(jì)算方悟法算出終瘋態(tài)有關(guān)參紫數(shù)。避由閉口系持能量方程盯式，得其中故瀉顯然做功勁量為負(fù)值召，可知本斯過(guò)程為一坦定溫壓縮警過(guò)程。季例題６－餓６守的水蒸氣帝進(jìn)入汽輪批機(jī)，在汽風(fēng)輪機(jī)中膨億脹到萌5kPa灣汽輪機(jī)效依率為悉0.85劫，試求：難（１）每鋪千克蒸汽處所做的功崗；（２）歪由于不可陡逆引起的四熵產(chǎn)及有畏效能損失室（設(shè)環(huán)境征溫度為塊300K活）。脫解過(guò)程鎮(zhèn)如圖６－讓?zhuān)杆?。撫由查表得撇由松及卸確定可逆歪絕熱過(guò)程朝的終態(tài)２叔。因２點(diǎn)泄處于兩相也區(qū)，所以險(xiǎn)先確定驚，掌根據(jù)碗的實(shí)際出趟口狀態(tài)的課焓值，由求得于是丟每千克蒸疤汽所做的償功，由穩(wěn)理定流動(dòng)能押量方程得熵產(chǎn)帝有效能損催失墳kJ/k斷g巡若用查圖左法則比較醋方便。由黃線與薪線交點(diǎn)得遷狀態(tài)點(diǎn)１心，可查得裹該點(diǎn)的參昂數(shù)獵等值。由列線與忙線交點(diǎn)得蔑２點(diǎn)，可顛查仗得。于是忍根據(jù)場(chǎng)的定義可匠求得呢懇.森由剖線與陪線號(hào)交點(diǎn)得２紛’聞點(diǎn)，可查走得留.授于是根據(jù)叮及玻求得欲求額的量。陡例題６－孔７如圖換６－９所宿示，容器盤(pán)中盛有溫啄度為港的切0.5k猴g退水和景4kg隙水蒸氣，享現(xiàn)對(duì)容器桐加熱，工揀質(zhì)所得熱煩量凡。試求容卻器中工質(zhì)猶熱力學(xué)能校的變化和眠工質(zhì)對(duì)外篩做的膨脹卵功。（設(shè)善活塞上作樂(lè)用力不變鄰，活塞與潮外界絕熱乏，并與器范壁無(wú)摩擦勺）哨解確定權(quán)初態(tài)的干倍度擱查飽和表幫得，計(jì)算得伯確定終態(tài)撫參數(shù)。因搞過(guò)程為定行壓過(guò)程，玩則述，于是相由飽和表眉內(nèi)插逗得市:票時(shí)憤因泊，所以２需態(tài)處于兩在相區(qū)卵于穴是初股層代入上列關(guān)相應(yīng)數(shù)值燙得：傭工質(zhì)所做抄的功帳或根據(jù)閉賣(mài)口系能量神方程得討論序求解該題拾的關(guān)鍵，盒一是正確緣判斷系統(tǒng)濃中哪個(gè)參準(zhǔn)數(shù)不變；恒二是根據(jù)誠(chéng)已知條件丈求得確定綱２個(gè)狀態(tài)勵(lì)的獨(dú)立參殖數(shù)，例如談，１態(tài)的柄確定，及雕２態(tài)的的位的走確定。鎖例題６－竟８壓力點(diǎn)為彈、干度劈為港0.9處5排的蒸汽流礦經(jīng)一直徑廈為用0.02氧m愧的絕熱管咬道，經(jīng)過(guò)山閥門(mén)后絕碗熱節(jié)流到駁０謹(jǐn).冬１氣MPa逗，如圖６敬－１０所擇示。若要專(zhuān)求節(jié)流前拉后蒸汽的仿流速保持抖不變，則會(huì)節(jié)流后管湖道的直徑辱為多少米聽(tīng)？影解過(guò)程丸如圖６－瘦１１所示搬。根據(jù)質(zhì)樹(shù)量守恒即得包由鐮及叫，查狹圖得。久根據(jù)節(jié)流刺過(guò)程織及浩，查得故旋例題６－矩９一臺(tái)顆汽包，盛易有２具M(jìn)Pa解的汽水混血合物，開(kāi)闖始時(shí)，水朽占容積的顛一半。如礎(chǔ)由底部閥姻門(mén)排走匪300k農(nóng)g昏水，為了世使汽包內(nèi)歲汽水混合足物的溫度研保持不變汗，需要加渴入多少熱簡(jiǎn)量？如果知從頂部閥炮門(mén)放汽提300k芬g貿(mào)，條件如殿前，那又龜要加入多燭少熱量？蠻解（１瓦）確定初直態(tài)的獨(dú)立掙變量容及其他狀踏態(tài)參數(shù)查表有時(shí)柏初態(tài)蒸汽籮的質(zhì)量為弄初態(tài)飽和盛水的質(zhì)量炸為總質(zhì)量井對(duì)整個(gè)系都統(tǒng)，其干項(xiàng)度為咐或根據(jù)蛇時(shí)，既直接查梁圖得叼（２）確嫁定終態(tài)的恩及其他狀子態(tài)參數(shù)親放水（或手汽）以后悼，整個(gè)系跟統(tǒng)厘由于過(guò)程呈保持溫度糾不變，對(duì)聚于濕飽和子蒸汽，則閣也是壓力遣不變。因吃此跳時(shí)的飽和鉆水和干飽沸和蒸汽的愚參數(shù)也是倡終態(tài)２所粒對(duì)應(yīng)的飽失和參數(shù)。氣求加入的廊熱量測(cè)根據(jù)熱力念學(xué)第一定擺律又若放水若放汽碼求加入的房熱量還可份按如下方娃法：嚷終態(tài)蒸汽瓶質(zhì)量為催終態(tài)水的福質(zhì)量為棚過(guò)程中蒸鑒汽的產(chǎn)生糞量汗于是過(guò)程率中需加入獄的熱量，評(píng)若放走水檢，則潤(rùn)若放走汽惰，則冠例題６－暫10若一空調(diào)繩制冷裝置猾，采用氟燙里昂梁22再作為制冷禍劑。氟里瑞昂剩22諷進(jìn)入蒸發(fā)刃器時(shí)芒,劈；出口狀棚態(tài)２為干泰飽和蒸氣采。自蒸發(fā)數(shù)器出來(lái)，狀狀態(tài)２的追干飽和蒸圓氣被吸入俱壓縮機(jī)絕拐熱壓縮到望壓力小時(shí)，排向抹一冷凝器辮，如圖６堂－怖12蒼所示。用言p-h拘圖求：（穩(wěn)１）在蒸毅發(fā)器中吸律收的熱量購(gòu)；（２）無(wú)若壓縮是兇可逆絕熱旨的，壓縮邁１揉kg時(shí)氟里昂暑22洞所需的技聲術(shù)功以及光氟里昂限22絞的壓縮終曬溫懷。通解工質(zhì)監(jiān)在蒸發(fā)器晚中的等壓錫吸熱過(guò)程女１－２和廟在壓縮機(jī)躲中的可逆職絕熱過(guò)程暴２－