最新工程热力学第七章水蒸气教案

工程热力学第七章水

蒸气教案

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1） 第七章 水蒸汽

） 水蒸气是工程上应用较广泛的一种工质，例如蒸汽动力装置、压气式制冷装置都是以水

蒸气作为工质来实现热能→机械能相互转化的。这些动力装置也可用燃气或其他工质代替，那为什么要用水蒸汽呢？原因如下

） 1、水蒸气容易获得，只要通过水的定性加热即可获得。 ） 2、有事宜的热力状态参数，靠卡诺循环、朗肯循环 ） 3、不会污染环境

） 由于水蒸汽处于离液态较近的状态，常有集态现象而且，物理性质也很复杂，所以不能

把它看作是理想气体，理想气体的状态方程式以及由它推导的其他计算公式一般都不能用来分析和计算水蒸汽。所以必须对水蒸汽的性质另行研究。 ） 这章重点研究：1、水蒸汽产生的一般原理 ） 2、水蒸汽状态参数确立 ） 3、水蒸汽图表的结构及应用 ） 4、计算水蒸汽热力过程中的,q w ）

）7—1 基本概念和术语

）1、汽化：物质有液态转化为气态的过程。

） 蒸发：在液态表面上进行的汽化过程，在任何温度下进行 ） 汽化的形式

沸腾：在液体内部和表面同时进行剧烈的汽化现象。沸腾时温度保持不变

解释：蒸发在任何温度下都可进行，它是由于液体表面总有一些能量较高的分子，克服临近分子的引力而脱离叶面，逸入液体外的空间，t 越高，能量较大的分子越多，蒸发愈激烈，汽化速度取决于温度。

沸腾时，实在液体内部产生大量的汽泡。汽泡上升到液面，破裂而放出大量的蒸汽， 工业上用的蒸汽都是通过沸腾的方式获得，液体在沸腾时温度不变，虽加热也保持不变，且液体和气体的温度相同。沸腾时的温度叫沸点。()ts f p =

2、液化：蒸汽转变为液体的现象，液化和汽化时相反的过程，他取决于(p)

3、饱和状态：当液体和蒸汽处于动平衡的状态

解释：当液体在有限的密闭空间里汽化时，不仅液体表面的液体分子蒸发到空间去，而空间的蒸汽分子也会因分子密度大，压力增大，撞击到液体表面回到液体中， 当液面上空的蒸汽分子密度达到一定程度时，在单位时间内逸出液面和回到液面的分子数相等时，蒸汽和液体的无量保持不变，汽、液两相处于动平衡状态。

4、饱和温度：当汽体和液体处于饱和状态时，液体和汽体温度称饱和温度

5、饱和压力：()s ts f p =

6、饱和蒸汽：处于饱和状态的蒸汽

7、饱和液体：处于饱和状态的液体

8、温饱和蒸汽：饱和液和饱和蒸汽的混合物，称温饱和蒸汽 9、干饱和蒸汽：不含饱和液的饱和蒸汽

10、过热蒸汽：如果蒸汽的温度超过其压力对应的饱和温度 11、为饱和液体：液体温度低与其压力对应的饱和温度

7—2 水蒸汽的定压发生过程

水从0.0→99.63腾，10-

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工程上所用的水蒸汽通常是通过水在气锅内定压沸腾汽化而产生的。 设1kg 工质（0.01℃的纯水）在21/kg cm 下定压加热 经历三个阶段

预热阶段：由未饱和水→饱和水 汽化阶段：饱和水→干饱和蒸汽

水蒸汽的获得 过热阶段：干饱和汽→过热汽 五种状态：

未饱和水、饱和水、温饱和蒸汽、干饱和蒸汽、

过热蒸汽

1kg ，0.01℃的水在1ba 的压力下 10q h h '=- 加热到99.36℃沸腾 2q r h h '''==-

3q h h ''=-

改变压力，相应有不同的饱和温度，可得到类似的汽化过程，三个过程，五种状态。

总结：

一个点：临界点 C

二条线：饱和水线、饱和蒸汽线

三个区：过冷水区、温蒸汽区、过热区

五个状态：过饱水、饱和水、温饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽 低温时

0001,2,3在同一条垂线上，因水几乎不可压缩，P V ↑→几乎不变，且压缩后温度升高极小。0'1'2'3'向右倾斜，因水受热膨胀的影响大于压缩影响。,','t p v s ↑→↑1''2''3''向左倾斜，因蒸汽受热膨胀的影响小于压缩的影响，Ps 增长较Ts 快：,Ps v s ''''↑→↓↓故,Ps ts v v '''↑↑-↓汽化中吸取的热量()Ts s s '''-↓当221.234.15P bar ts ↑=→=℃0.00317v v '''==℃，水蒸汽与饱和水不再有分别。

7—4 水和水蒸汽的参数

水蒸汽和水的参数P,t,v,h,s 均能从表中查得，也能从图中查得。故在实际计算中完全根据表，图决定水和水蒸汽得参数，这议长我们主要介绍这些参数之间的关系和根据图表查得的数据进行辅助性计算。 一、 零点得规定：

国际水蒸汽会议规定，水的三相点的液相水作基准，规定次状态下的

略增大=0.0010继续加热部变成蒸t 不变=91.69v '=11'''- 表在继续加变

温度↑→11''-表

在Pc 处Tc ，水加re 过这点城临Pc Tc V t tc >时多大，也蒸汽液化

故在T-定压线与沸点

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00u '= 00s '=

此时 00.01TP t t ==℃

0300.0091120.00100022/TP P P bar v kg m =='= 故 0000.0006140h u pv ''=+=≈ 二、温度为0.01℃压力为P 的过冷水 ()t ts f Ps <=

因为水的不可压缩性，则0dv = 故： w 过2

10pdv ==?

又有t 不变 ，则 000u u '== 000s s '==

所以有

0000

0.000611/0

q u pdv h u pv KJ Kg =?+='''=+≈≈?

三、t ts = 压力为P 的饱和水 273.16

Ts l q CpdT =?

当0.01t <℃,Cp 可看作是定值。 4.18KJ Cp Kg K =? 即 4.18(273.16) 4.18l q Ts ts =-= ∵P 不变，则0l p q q h h '==-

273.16'' 4.18ln

273.16

p Ts

h q h dT Ts s Cp T ?=+==?

当0.01t >℃,Cp 变化很大，,l q h 不能按上式计算，必须查图表，根据P, t 查得',',h s v '''u h pv =-

四、t ts =压力为P 的干饱和蒸汽

(''')'''(''')(''')r Ts s s h h u u p v v =-=-=-+- 即

''''''''''''h h r

u h pv r

s s Ts

=+=-=+

'','','',h u s r 均可从表中查得。 五、压力为P 的温饱和蒸汽

由于温蒸汽是由压力，温度相同的饱和水和饱和蒸汽所组成的温饱和物，因此要确定温蒸汽的参数除了说明p ， t 外还要说明干度x ，因为1kg 湿蒸汽由xkg 饱和蒸汽和1—xkg 得饱和水组成。

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vap vat vap

m x m m =

+

''(1)'

''(1)':'''(1)''x x x x x x x

v xv x v h xh x h or h h xr r

s xs x s s x Ts u h pv =+-=+-=+=+-=+?=-x s

因为''.'.''.'.'.''h h s s v v 从表中可以查出得，若已知x ，则可计算,,,x x x x h s v u 另外,,,x x x x h s v u 也可以从图中查得，湿蒸汽的p, t 均为饱和值，,,,x x x x h s v u 点界于'h 与''h ，'s 与''s ，'u 与''u 之间，如果某一值大于（‘） or 小于（’’）则断定是湿蒸汽。 六、压力为P 的过热蒸汽

2

1

273.16''su su

Ts

T Ts q CpdT

h h q dT r dT

s Cp Cp

T Ts T

==+=++???

因为C 随T 的变化很大，应不适于计算，所以过热蒸汽的参数只能查表or 图。

7—5 水蒸汽表和图 一、表

水蒸汽湿一种不同于理想气体的实际气体， 它的参数P V T 之间不

符合PV RT =通过实验得到得水蒸汽状态方程式也非常复杂，而且，由于理论分析方法、测试技术的差异得到的结果也有所不同，所以，国际会议研究室将实验和分析计算得到的数据列成表——水蒸汽表

以t 为序的饱和水和饱和蒸汽表 三种 以p 为序的饱和水和饱和蒸汽表 按压力温度， 过热蒸汽与过冷水 注意：①表中的“'”表示饱和水参数 ②表中的“''”表示饱和蒸汽参数

③过冷水与过热蒸汽用“——”隔开但计算时要区分开，过冷水用“0”表示，（下角标）过热蒸汽参数没有修编。

④表中编制以0.01℃时的液相水为基准。0000,0,0u h s === 二、图

利用水蒸汽表确定水or 水蒸汽状态参数的优点是准确度很高，但不可能将所有的状态点的参数值一一列出，有时需用内插法确定，此外水蒸汽表不能直接查出湿蒸汽的参数值，需要通过湿蒸汽与饱和水，饱和汽的参数关系计算得到。如图，将表中的数据绘成图，由图查得就会方便的多。

[0,1

x ∈0x = 饱1x = 饱01x <<1x > x 有意义

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① T —S 图，分析循环有特殊的作用，优点，但计算q w,较繁。

二种

②H —S 图，普遍适用

h —s 图 1、结构

图中的C 电位临界点，曲线AC 为饱和水线，CB 为饱和汽线，ACB 下面是湿蒸汽区，曲线CB 上方是过热蒸汽区，在湿蒸汽区有定压线（定温线）斜直线，干度线在过热区，有定压线，斜率增加向上倾斜，定温线由左→右延伸，定容线与定压线去向相同，只是斜率达一些，由于工程上用的水蒸汽都是过热蒸汽or 50%x >的水蒸汽，对于50%x <的湿蒸汽图中未载，但仍由表中计算。 1、作用

（1）可以根据(,).(,).(,)p t p x t x 查得状态点在图中的位置。便可知其他参数。

（2）也可根据初态参数，通过热力过程，查得终态参数，即而计算过程中的q ，w 。 7—6 水蒸汽的基本热力过程

分析水蒸气热力过程的目的—确定过程的能量转换关系，包括w 、q 以及Δu 和Δh 等。因此，需确定状态参数的变化。

确定过程的能量转换关系的依据为热力学第一、二定律：

可用水蒸气表及图，依照过程的特点来确定各状态的参数。

干度线只汽区有概程上x>区，定温坦，越往近水平线气体。 ()h f t =理：h →表的优点热、汽化

一、定容过程

v1=v2,于是可得：

二、定压过程

p1=p2,于是可得：三、定温过程

T1=T2,于是可得：

四、定熵过程

s1=s2,于是可得：

过热量及

算，直接

的线算表

便。

∵定压线

2

q h

=-

绝热膨胀

1

t

w h

=-

定温q=

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工程热力学第十章蒸汽动力装置循环教案

第十章 蒸汽动力循环 蒸汽动力装置：是实现热能→机械能的动力装置之一。 工质 ：水蒸汽。 用途 ：电力生产、化工厂原材料、船舶、机车等动力上的应用。 本章重点： 1、蒸汽动力装置的基本循环 朗肯循环匀速回热循环 2、蒸汽动力装置循环热效率分析 y T 的计算公式 y T 的影响因素分析 y T 的提高途径 10-1 水蒸气作为工质的卡诺循环 热力学第二定律通过卡诺定理证明了在相同的温度界限间，卡诺循环的热效率最高，但实际上存在种种困难和不利因素，使得实际循环（蒸汽动力循环）至今不能采用卡诺循环但卡诺循环在理论上具有很大的意义。 二、为什么不能采用卡诺循环 若超过饱和区的范围而进入过热区则不易保证定温加热和定温放热，即不能按卡诺循环进行。 1-2 绝热膨胀（汽轮机） 2-C 定温放热（冷凝汽） 可以实现 5-1 定温加热（锅炉） C-5 绝热压缩（压缩机） 难以实现 原因：2-C 过程压缩的工质处于低干度的湿汽状态 1、水与汽的混合物压缩有困难，压缩机工作不稳定，而且3点的湿蒸汽比容比 水大的多'23νν>'232000νν≈需比水泵大得多的压缩机使得输出的净功大大 p v

减少，同时对压缩机不利。 2、循环仅限于饱和区，上限T1受临界温度的限制，即使是实现卡诺循环，其理论效率也不高。 3、膨胀末期，湿蒸汽所含的水分太多不利于动机 为了改进上述的压缩过程人们将汽凝结成水，同时为了提高上 限温这就需要对卡诺循环进行改进，温度采用过热蒸汽使T1高于临界温度，改进的结果就是下面要讨论的另一种循环—朗肯循环。 10-2 朗肯循环 过程： 从锅炉过热器与出来的过热蒸汽通过管道进入汽轮机T，蒸汽部分热能在T 中转换为机械带动发电机发电，作了功的低压乏汽排入C，对冷却水放出γ，凝结成水，凝结成的水由给水泵P送进省煤器D′进行预热，然后在锅炉内吸热汽化，饱和蒸汽进入S继续吸热成过热蒸汽，过程可理想化为两个定压过程，两个绝热过程—朗诺循环。 1-2 绝热膨胀过程，对外作功 2-3 定温（定压）冷凝过程（放热过程） 3-4 绝热压缩过程，消耗外界功 4-1 定压吸热过程，（三个状态） 4-1过程：水在锅炉和过热器中吸热由未饱和水变为过热蒸汽过程中工质与外界无技术功交换。 1-2过程：过热蒸汽在汽抡机中绝热膨胀，对外作功，在汽轮机出口工质达到低压低温蒸汽状态称乏汽。 2-3过程：在冷凝器中乏汽对冷却水放热凝结为饱和水。 3-4过程：水泵将凝结水压力提高，再次送入锅炉，过程中消耗外功。

工程热力学课后作业答案(第七章)第五版

7-1当水的温度t=80℃，压力分别为0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa时，各处于什么状态并求出该状态下的焓值。 解：查表知道t=80℃时饱和压力为0.047359MPa。 因此在0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焓值分别为2649.3kJ/kg，334.9 kJ/kg，335 kJ/kg，335.3 kJ/kg，335.7 kJ/kg。 7－2已知湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=0.9。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx，vx，ux，sx。 解：查表得：h``＝2777kJ/kg h`=762.6 kJ/kg v``＝0.1943m3/kg v`＝0.0011274 m3/kg u``= h``－pv``=2582.7 kJ/kg u`＝h`－pv`=761.47 kJ/kg s``=6.5847 kJ/(kg.K) s`＝2.1382 kJ/(kg.K) hx＝xh``+(1-x)h`=2575.6 kJ/kg vx＝xv``+(1-x)v`=0.1749 m3/kg ux＝xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg sx＝xs``+(1-x)s`=6.14 kJ/(kg.K) 7-3在V＝60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t＝210℃，干饱和蒸汽的含量mv=0.57kg，试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。 解：t＝210℃的饱和汽和饱和水的比容分别为： v``＝0.10422m3/kg v`＝0.0011726 m3/kg h``＝2796.4kJ/kg h`=897.8 kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量： 解之得： x=0.53 比容：vx＝xv``+(1-x)v`=0.0558 m3/kg 焓：hx＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg 7－4将2kg水盛于容积为0.2m3的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200℃试求容器中（1）压力；（2）焓；（3）蒸汽的质量和体积。 解：（1）查200℃的饱和参数 h``＝2791.4kJ/kg h`=852.4 kJ/kg v``＝0.12714m3/kg v`＝0.0011565m3/kg 饱和压力1.5551MPa。 刚性容器中水的比容： ＝0.1 m3/kg

工程热力学思考题答案,第八章

第八章压气机的热力过程 1、利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，工程上压气机缸常以水冷却或气缸上有肋片，为什么？ 答：因为气体在压缩时，以等温压缩最有利，其所消耗的功最小，而在人力打气时用湿布包裹气筒的下部或者在压气机的气缸用水冷却，都可以使压缩过程尽可能的靠近等温过程，从而使压缩的耗功减小。 2、既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除它？ 答：对于活塞式压气机来说，由于制造公差、金属材料的热膨胀及安装进排气阀等零件的需要，在所难免的会在压缩机中留有空隙，所以对于此类压缩机余隙容积是不可避免的，但是对于叶轮式压气机来说，由于它是连续的吸气排气，没有进行往复的压缩，所以它可以完全排除余隙容积的影响。 3、如果由于应用气缸冷却水套以及其他冷却方法，气体在压气机气缸中已经能够按定温过程进行压缩，这时是否还需要采用分级压缩？为什么？ 答：我们采用分级压缩的目的是为了减小压缩过程中余隙容积的影响，即使实现了定温过程余隙容积的影响仍然存在，所以我们仍然需要分级压缩。 4、压气机按定温压缩时，气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？ 答：绝热压缩时压气机不向外放热，热量完全转化为工质的内能，使

工质的温度升高，压力升高，不利于进一步压缩，且容易对压气机造成损伤，耗功大。等温压缩压气机向外放热，工质的温度不变，相比于绝热压缩气体压力较低，有利于进一步压缩耗功小，所以等温压缩更为经济。 5、压气机所需要的功可从第一定律能量方程式导出，试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功，并用T-S 图上面积表示其值。 答：由于压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输出，所以压气机耗功应以技术功计，一般用w c 表示，则w c = -w t 由第一定律：q=△h+w t ， 定温过程：由于T 不变，所以△h 等于零，既q=w t ，q=T △s ，2 1ln p p R s g =?，则有 12ln p p T R w g c = 多变过程：w c = -w t =△h-q ()???? ??????-???? ??---=???? ??----=---=-111111111112112112n n g g V P P T R n n T T T R n n T T c n n q κκκκκ ()???? ??????-???? ??-=???? ??--=-=?-1111112112112n n g g p p p T R T T T R T T c h κκκκ 所以???? ??????-???? ??-=-111121n n g c p p T R n n w 绝热过程：即q=0，所以

工程热力学思考题答案,第七章

气体与蒸汽的流动 7.1对改变气流速度起主要作用的是通道的形状还是气流本身的状态变化? 改变气流速度主要是气流本身状态变化，主要是压力变化直接导致流速的变 化。 如何用连续性方程解释日常生活的经验：水的流通截面积增大，流速就降 低？ 对于不可压缩流体水V i = V 2，故有流速和流通截面积成反比关系。 7.3在咼空飞行可达到咼超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的咼马赫数? 答：不能，因为速度和压比有个反比关系，当压比越大最大速度越小，高空时压 比小，可以达到高马赫数，海平面时压比增大，最大速度降低无法达到一样 的高马赫数。 7.4当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图 7-16 ）宜于作喷 管还是宜于作扩压管? 答：气流速度为亚声速时图7-16中的1图宜于作喷管，2图宜于作扩压管，3图 答: 7.2 答: 日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况 q m1 q m2 q m AC f1 A 2C f 2 V V 2

宜于作喷管。当声速达到超声速时时1图宜于作扩压管，2图宜于作喷管, 3图宜于作扩压管。4图不改变声速也不改变压强。 7.5当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用C f2 j2（h0d）来计算，似乎与 无摩擦损耗时相同，那么摩擦损耗表现在哪里呢? 答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。摩擦引起出口速度变小，出口动能的减 小引起出口焓值的增大。 7.6考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度? 答：因为摩擦而损耗的动能被气流所吸收，故需修正温度。 7.7考虑喷管内流动的摩擦损耗时，动能损失是不是就是流动不可逆损失？为什 么？ 答：不是。因为其中不可逆还包括部分动能因摩擦损耗转化成热能，而热能又被 气流所吸收，所造成的不可逆。 7.8在图7-17中图（a）为渐缩喷管，图（b）为缩放喷管。设两喷管的工作背压均为0.1MPa,进口截面压力均为1 MPa,进口流速C fi可忽略不计。1）若两喷管的最小截面面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同？2）假如沿截面2' -2 '切去一段，将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速和流 量起什么变化? A = lMPa

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第十章蒸汽动力循环 蒸汽动力装置：是实现热能→机械能的动力装置之一。 工质：水蒸汽。 用途：电力生产、化工厂原材料、船舶、机车等动力上的应用。 本章重点： 1、蒸汽动力装置的基本循环 匀速 朗肯循环回热循环 2、蒸汽动力装置循环热效率分析 y T 的计算公式 y T 的影响因素分析 y T 的提高途径 10-1水蒸气作为工质的卡诺循环 热力学第二定律通过卡诺定理证明了在相同的温度界限间，卡诺循环的热效率最高，但实际上存在种种困难和不利因素，使得实际循环（蒸汽动力循环）至今 不能采用卡诺循环但卡诺循环在理论上具有很大的意义。 二、为什么不能采用卡诺循环 若超过饱和区的范围而进入过热区则不易保证定温加热和定温放热，即不能 按卡诺循环进行。 p 51 C2 v 1-2绝热膨胀（汽轮机） 2-C定温放热（冷凝汽）可以实现 5-1定温加热（锅炉） C-5绝热压缩（压缩机）难以实现 原因： 2-C 过程压缩的工质处于低干度的湿汽状态 1 、水与汽的混合物压缩有困难，压缩机工作不稳定，而且 3 点的湿蒸汽比容比 水大的多 '2000'需比水泵大得多的压缩机使得输出的净功大大3232

减少，同时对压缩机不利。 2、循环仅限于饱和区，上限T1受临界温度的限制，即使是实现卡诺循环，其理 论效率也不高。 3、膨胀末期，湿蒸汽所含的水分太多不利于动机 为了改进上述的压缩过程人们将汽凝结成水，同时为了提高上 限温这就需要对卡诺循环进行改进，温度采用过热蒸汽使 T1高于临界温度，改进的结果 就是下面要讨论的另一种循环—朗肯循环。 10-2朗肯循环 过程： 从锅炉过热器与出来的过热蒸汽通过管道进入汽轮机T，蒸汽部分热能在T 中转换为机械带动发电机发电，作了功的低压乏汽排入C，对冷却水放出γ，凝结成水，凝结成的水由给水泵 P 送进省煤器 D′进行预热，然后在锅炉内吸热汽化，饱 和蒸汽进入 S 继续吸热成过热蒸汽，过程可理想化为两个定压过程，两个绝热 过程—朗诺循环。 1-2绝热膨胀过程，对外作功 2-3定温（定压）冷凝过程（放热过程） 3-4绝热压缩过程，消耗外界功 4-1定压吸热过程，（三个状态） 4-1 过程：水在锅炉和过热器中吸热由未饱和水变为过热蒸汽过程中工质与外界无技术功交换。 1-2 过程：过热蒸汽在汽抡机中绝热膨胀，对外作功，在汽轮机出口工质达到低压低温蒸汽状态称乏汽。 2-3 过程：在冷凝器中乏汽对冷却水放热凝结为饱和水。 3-4 过程：水泵将凝结水压力提高，再次送入锅炉，过程中消耗外功。

工程热力学课后作业答案(第七章)第五版

7-1当水的温度t=80℃，压力分别为、、、及1MPa时，各处于什么状态并求出该状态下的焓值。 解：查表知道t=80℃时饱和压力为。 因此在、、、及1MPa时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焓值分别为kg，kJ/kg，335 kJ/kg，kJ/kg，kJ/kg。 7－2已知湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx，vx，ux，sx。解：查表得：h``＝2777kJ/kg h`= kJ/kg v``＝kg v`＝m3/kg u``= h``－pv``= kJ/kg u`＝h`－pv`= kJ/kg s``= kJ/ s`＝kJ/ hx＝xh``+(1-x)h`= kJ/kg vx＝xv``+(1-x)v`= m3/kg ux＝xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg sx＝xs``+(1-x)s`= kJ/ 7-3在V＝60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t＝210℃，干饱和蒸汽的含量mv=，试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。 解：t＝210℃的饱和汽和饱和水的比容分别为： v``＝kg v`＝m3/kg h``＝kg h`= kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量： 解之得： x= 比容：vx＝xv``+(1-x)v`= m3/kg 焓：hx＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg 7－4将2kg水盛于容积为的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200℃试求容器中（1）压力；（2）焓；（3）蒸汽的质量和体积。 解：（1）查200℃的饱和参数 h``＝kg h`= kJ/kg v``＝kg v`＝kg 饱和压力。 刚性容器中水的比容： ＝m3/kg

工程热力学思考题答案,第七章

第七章 气体与蒸汽的流动 7.1对改变气流速度起主要作用的是通道的形状还是气流本身的状态变化？ 答：改变气流速度主要是气流本身状态变化，主要是压力变化直接导致流速的变 化。 7.2如何用连续性方程解释日常生活的经验：水的流通截面积增大，流速就降低？ 答：日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况11 221212f f m m m Ac A c q q q v v ====， 对于不可压缩流体水1v =2v ，故有流速和流通截面积成反比关系。 7.3在高空飞行可达到高超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的高马赫数？ 答：不能，因为速度和压比有个反比关系，当压比越大最大速度越小，高空时压 比小，可以达到高马赫数，海平面时压比增大，最大速度降低无法达到一样的高马赫数。 7.4当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图7-16）宜于作喷管还是宜于作扩压管？ 答：气流速度为亚声速时图7-16中的1 图宜于作喷管，2 图宜于作扩压管，3 图 宜于作喷管。当声速达到超声速时时1 图宜于作扩压管，2 图宜于作喷管，3 图宜于作扩压管。4 图不改变声速也不改变压强。 7.5当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用2f c 无摩擦损耗时相同，那么摩擦损耗表现在哪里呢？ 答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。摩擦引起出口速度变小，出口动能的减 小引起出口焓值的增大。 7.6考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度？ 答：因为摩擦而损耗的动能被气流所吸收，故需修正温度。 7.7考虑喷管内流动的摩擦损耗时，动能损失是不是就是流动不可逆损失？为什 么？

答：不是。因为其中不可逆还包括部分动能因摩擦损耗转化成热能，而热能又被 气流所吸收，所造成的不可逆。 7.8在图7-17 中图（a ）为渐缩喷管,图（b ） 为缩放喷管。设两喷管的工作背压均为0.1MPa ，进口截面压力均为1 MPa ，进口流速1f c 可忽略不计。1）若两喷管的最小截面面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同？2) 假如沿截面2’-2’切去一段，将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速和流量起什么变化？ 答：1）若两喷管的最小截面面积相等，两喷管的流量相等，渐缩喷管出口截面 流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。 2) 若截取一段，渐缩喷管最小截面面积大于缩放喷管最小截面面积，则渐缩喷管的流量小于缩放喷管的流量，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流 速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。 7.9图7-18中定焓线是否是节流过程线？既然节流过程不可逆，为何在推导节流微分效应j μ时可利用0dh =？ 答：定焓线并不是节流过程线。在节流口附近流体发生强烈的扰动及涡流，不能 用平衡态热力学方法分析，不能确定各截面的焓值。但是在距孔口较远的地方流体仍处于平衡态，忽略速度影响后节流前和节流后焓值相等。尽管节流

工程热力学第八章湿空气作业

第8章 湿 空 气 例1：如果室外空气的参数为p=1.0133bar ，t=30℃,φ=0.90，现欲经空气调节设备供给2t =20℃，2φ=0.60的湿空气，试用h-d 图分析该空气调节过程，并计算析出的水分及各过程中的热量。 解：利用h-d 图分析计算该题所给条件下的空调过程，如图8.1，根据所给条件t=30℃,φ=0.90， 在h-d 图上确定初态1,并查得1h =62.2kJ/k(a)，1d =15.7g/kg(a) 同样,由2t =20℃，2φ=0.60在图上确定终态2,并查得 2h =34.1kJ/k(a)，2d =15.7g/kg(a)，由定2d 线与φ=1线的交点4, 查得4h =26.4kJ/kg(a), 2d =4d 空调过程的分析： 定湿冷却过程：湿空气的冷却过程，因其组成成分不变，即含湿量不变,但相对湿度增加,温度下降,直降到露点。所以,是定湿降温过程。例如,在h-d 图上自初态1沿1d =15.7g/kg(a)的定湿线进行到与φ=1线的交点3。此时已成饱和空气,再继续冷却，过程自状态3沿饱和线(临界线)进行,直至与终态含湿量相等的状态4,在这个冷却去湿阶段中,将有水蒸气凝结成水析出,并放出热量。1-4过程的放热量，可用焓差表示,即 q=14h h -=26.4-62.2=-35.8kJ/kg(a) 式中负号表示冷却时湿空气放出热量。 冷却去湿过程：每公斤干空气所析出的水分等于湿空气含湿量的减少量,即 14d d d -=?=7.1-15.7=-8.6g/kg(a) 式中负号表示湿空气析出水分。 加热过程：为了达到工程所要求的湿度，常采用降温去湿,但往往使温

工程热力学第三版电子教案第8章自我测验题

第八章自我测验题 1、填空题 （1）空气在稳定工况下流经喷管，空气的______转变成______，空气的压力_____，流速______，温度______。 （2）空气流经阀门，其焓变化_____；压力变化_____；熵变化_____；温度变化____。（填大于零、小于零或等于零） （3）焦汤系数＝____。当其大于0时，节流后温度将____。 （4）插入高速流动工质中的温度计，测出的温度值一般____工质的实际温度。 （5）两股空气流，其参数如图所示。合流过程是绝热的，忽略动能、位能的变化，试用已知参数表示会流后的温度____（Cp为定值） （6）渐缩喷管工作在初压P1和极低背压P b之间，初速略去不计。若喷管出口部分切去一小段，如图所示。则工质的出口流速______，流量______．（填变大，变小或不变） 2、简答题 （1）在给定的定熵流动中，流道各截面的滞止参数是否相同，为什么？ （2）渐缩喷管内的流动情况，在什么条件下不受背压变化的影响？若进口压力有所改变（其余不变）则流动情况又将如何？ （3）气体在喷管中流动加速时，为什么会出现喷管截面积逐渐扩大的情况？常见的河流和小溪，遇到流道狭窄处，水流速度会明显上升；很少见到水流速度加快处，会是流道截面积加大的地方，这是为什么？ （4）气体在喷管中绝热流动不管其过程是否可逆，都可以用进行计算。这是否说明可逆过程和不可逆过程所得到的效果相同？

3、渐缩喷管射出的空气，压力为0.2MPa，温度为150℃，流通为400m／s，求空气的定熵滞止温度和压力。 4、燃烧室产生的燃气压力为0.8MPa、温度为900℃，让燃气通过一个喷管流人压力为0.1MPa的空间，以获得高速气流。流经喷管的燃气流量为0.93kg／s。已知燃气的比定压热容为1.33kJ/(kg*K)，比热比为1.34。 （1）为使气体充分膨胀，应选用何种形式的喷管，能否获得超音速气流？ （2）求喷管出口处气流速度和出口截面积。 （3）若考虑摩擦，喷管出口处气流实际速度与理论流速相比，哪个大？为保证流量不变，出口截面积应该怎样改变？ 5、空气流经渐缩喷管作定摘流动。进口截面上空气参数为p1=0.6MPa，t1=700℃，C f1=312m/s，出口截面积为30平方厘米。试确定最大质量流量及达到最大质量流量时的背压力多少？ 6、水蒸气流经某渐缩喷管进口参数为p1=8.8MPa，t1=500℃，喷管出口外界背压为4.0MPa，出口截面积A2＝20平方厘米。试求： （1）不计摩阻时喷管出口的流速和流量。 （2）若设计一喷管以充分利用压差，应选何种形状？喷管的出口流速为多少（不计摩阻）？（3）当考虑摩阻，喷管的速度系数为0.96时，题（1）的出口速度是多少？定性说明流量是变大还是变小。 7、压力为p1=1.2 MPa，温度T1= 1200 K的空气以q m＝ 3kg/s的流量流经节流阀，压力降为P2＝1.0MPa．然后进入喷管作可逆绝热膨胀。已知喷管出口外界背压为0.6MPa，环境温度为300K，问： （1）应选何种形状的喷管？ （2）喷管出口流速及截面为多少？ （3）因节流引起的作功能力损失为多少？并表示在T－s图上。 （4）如果背压变为0.4MPa，此时流过喷管的流量为多少？ 8、压力为1MPa的饱和水，经节流阀压力降为0.1MPa。已知环境温度为300K。求：（1）节流后的温度、焓和热力学能；（2）节流引起的有效能损失；（3）将此过程及损失表示在T－s图上。9、如图所示，温度为20O℃、流量为6kg／s、流速为10Om／s的空气流过管道1，与另一管道2

工程热力学第8章答案

第8章 湿空气和空气调节 8-1 今测得湿空气的干球温度t =30℃，湿球温度t s =20℃，当地大气压力p b =0.1MPa 。求：湿空气的相对湿度?、含湿量d 、焓h 。 解：查h-d 图得：相对湿度 ?=40%；含湿量d =10.7g/kg(DA)；比焓h=57.5kJ/kg(DA) 8-2 已知湿空气开始时的状态是p b =0.1MPa ，温度t =35℃，相对湿度?=70%，求水蒸气的分压力和湿空气的露点温度；如果保持该湿空气的温度不变，而将压力提高到 (40)0.00738C Mpa °= 110.77.380.6221000.7s s p p p ??××=×??× MPa C p s 000873.0)5(2=° %1002=? )(/48.51000873 .0100873 .01622.0622 .02222DA kg g p p p d s s =×?×× =?=?? )(/4.2848.588.332DA kg g d d d =?=?=? 8-4 一功率为800W 的电吹风机，吸入的空气为0.1MPa 、15℃、?=70%，经过电吹风

机后，压力基本不变，温度变为50℃，相对湿度变为20%，不考虑空气动能的变化。求电吹风机入口的体积流量（m 3/s ）。 解：1）0 (15)0.00171s p C MPa =

)(/82.1071 .11001000 71.1622 .0DA kg g d =?×= 1(30)0.00424s p C MPa = 010 (15) 1.71 40%(30) 4.24 s s p C p C ?=== 2）0 2(50)0.01235s p C MPa = 020(15) 1.71 13.8%(50)12.35 s s p C p C ?=== )86.12501(005.111111t d t h h h v a ++=+= 222用图解法及计算法求混合后湿空气的焓、含湿量、温度，相对湿度。 解：11120 4.39/31.27/30%t C d g kga h kJ kga ?=°=?????==?? 2223529.33/110.44/80%t C d g kga h kJ kga ?=°=????? ==?? ,1,10.1013250.30.0023370.100624a v p p p MPa =?=?×= 6,11 ,1,10.100624101517.95/min 0.287(27320) a ma g a p V q kg R T ××===×+

工程热力学经典例题-第七章_secret

７．５ 典型题精解 例题７－１ 在如图７－６所示的绝热混合器中，氮气与氧气均匀混合。已知氮气进口的压力10.5M Pa p =，温度127C t =?，质量13kg m =；氧气进口压力20.1M Pa p =，温度2127C t =?，质量22kg m =。 （１）求混合后的温度； （２）问混合气流出口压力3p 能否达到0.4M P a 。 解 （１）确定混合后气流的温度 根据热力学第一定律 223121N 31232()0 ()()0 p p Q H H H m c T T m c T T =-+=-+-= 于是，两股气合流后的温度为 2222 1,N 12,CO 231,N 2,CO p p p p m c T m c T T m c m c +=+ 其中 22 222222g,N 3 N g,O 3 O ,N g,N ,O g,O 8.314J/(m ol K )297J/(kg K ) 2810 kg/m ol 8.314J/(m ol K )260J/(kg K ) 3210 kg/m ol 7 1.040kJ/(kg K )270.909kJ/(kg K ) 2 p p R R M R R M c R c R --?== =???= = =??==?= =? 将这些数值代入式（a ）得 3336.8K T = （２）这实际上是一个判断过程能否实现的问题。先假定，求控制体积的熵产，如熵产大于零，则出口压力可以达到该值，否则就不能达到。 混合后2N 的摩尔分数为 2N 3/280.63163/282/32 x = =+ 混合后2N 分压力: 2 2 N N 30.63160.4M Pa 0.253M Pa p x p ==?= 则 2 2 O 3N 0.147M Pa p p p =-= 于是

工程热力学第十章蒸汽动力装置循环教案

工程热力学第十章蒸汽动力装置循环教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第十章 蒸汽动力循环 蒸汽动力装置：是实现热能→机械能的动力装置之一。 工质 ：水蒸汽。 用途 ：电力生产、化工厂原材料、船舶、机车等动力上的应用。 本章重点： 1、蒸汽动力装置的基本循环 朗肯循环匀速 回热循环 2、蒸汽动力装置循环热效率分析 y T 的计算公式 y T 的影响因素分析 y T 的提高途径 10-1 水蒸气作为工质的卡诺循环 热力学第二定律通过卡诺定理证明了在相同的温度界限间，卡诺循环的热效率最高，但实际上存在种种困难和不利因素，使得实际循环 （蒸汽动力循环）至今不能采用卡诺循环但卡诺循环在理论上具有很大的意义。 二、为什么不能采用卡诺循环 若超过饱和区的范围而进入过热区则不易保证定温加热和定温放热，即不能按卡诺循环进行。 1-2 绝热膨胀（汽轮机） 2-C 定温放热（冷凝汽） 可以实现 5-1 定温加热（锅炉） C-5 绝热压缩（压缩机） 难以实现 原因：2-C 过程压缩的工质处于低干度的湿汽状态 1、水与汽的混合物压缩有困难，压缩机工作不稳定，而且3点的湿蒸汽比容比水大的多'23νν>' 232000νν≈需比水泵大得多的压缩机使得输出的净功大大减少，同时对压缩机不利。 p v

2、循环仅限于饱和区，上限T1受临界温度的限制，即使是实现卡诺循环，其理论效率也不高。 3、膨胀末期，湿蒸汽所含的水分太多不利于动机 为了改进上述的压缩过程人们将汽凝结成水，同时为了提高上 限温这就需要对卡诺循环进行改进，温度采用过热蒸汽使T1高于临界温度，改进的结果就是下面要讨论的另一种循环—朗肯循环。 10-2 朗肯循环 过程： 从锅炉过热器与出来的过热蒸汽通过管道进入汽轮机T，蒸汽部分热能在T中转换为机械带动发电机发电，作了功的低压乏汽排入C，对冷却水放出γ，凝结成水，凝结成的水由给水泵P送进省煤器D′进行预热，然后在锅炉内吸热汽化，饱和蒸汽进入S继续吸热成过热蒸汽，过程可理想化为两个定压过程，两个绝热过程—朗诺循环。 1-2 绝热膨胀过程，对外作功 2-3 定温（定压）冷凝过程（放热过程） 3-4 绝热压缩过程，消耗外界功 4-1 定压吸热过程，（三个状态） 4-1过程：水在锅炉和过热器中吸热由未饱和水变为过热蒸汽过程中工质与外界无技术功交换。 1-2过程：过热蒸汽在汽抡机中绝热膨胀，对外作功，在汽轮机出口工质达到低压低温蒸汽状态称乏汽。 2-3过程：在冷凝器中乏汽对冷却水放热凝结为饱和水。 3-4过程：水泵将凝结水压力提高，再次送入锅炉，过程中消耗外功。朗肯循环与卡诺循环

高等工程热力学——第八章

第八章 实际气体的热力性质与过程 本章主要阐明如何根据热力微分方程，得到利用状态方程及比热容关系计算热力性质和热力过程的方法。将介绍热工计算中常用到得内能、焓、熵、定压比热容及定容比热容，以至焦汤系数和逸度的计算方法，以及声速、等熵指数等热力性质的计算法。 至于目前热工分析中有很有用的 火用 参数，它根据已知焓、熵等的计算式可以按 火用 的定义式计算。 8—1 导出热力性质关系式的条件和基本方法 1、利用由热力学第一、第二定律关联的热力状态参数的基本热力学方程，以及根据状态参数的微分在数学上是恰当微分的特性而得出的一般数学推论，可以导出热力性质一般关系式。 2、单项简单可压缩系统：在大多数场合下我们遇到的，单相纯质或混合物的化学成分不变的系统，其作功方式是通过容积膨胀。我们称这种系统为单项简单可压缩系统。“简单”二字表示系统只有一种作功方式。“可压缩”指系统只能通过体积改变来作功。根据状态公理，这种系统只要有两个独立变量，即确定任意两个热力性质后，系统的状态就确定。 3、本章讨论的热力性质关系式，仅限于分析定成分单相简单可压缩闭口系统的热力性质的函数关系式。 4、单相简单可压缩闭口系统关联不同热力性质的四个基本热力学方程 ? ?? +=-=v d p T d s dh pdv Tds du 不受过程性质及物质性质的限制。 p d v s d T da --= (表示摩尔自由能a ) v d p s d T dg +-= (表示摩尔自由焓g ) 5、任意状态参数的微分是恰当微分 a 、122 1z z dz -=? （任意热力性质z 只决定与状态，与到达这个状态所经历 的过程性质无关。） b 、Ndy Mdx dz += 即 y x x N y M )()( ??=?? 结合四个基本热力学方程，可得麦克斯韦关系式：（可用可测状态参数间 的关系，来表示不可测状态参数间的关系） v s s p v T )()(??-=?? p s s v p T )()( ??=??

工程热力学第七章水蒸气教案

1） 第七章 水蒸汽 ） 水蒸气是工程上应用较广泛的一种工质，例如蒸汽动力装置、压气式制冷装置 都是以水蒸气作为工质来实现热能→机械能相互转化的。这些动力装置也可用燃气或其他工质代替，那为什么要用水蒸汽呢？原因如下 ） 1、水蒸气容易获得，只要通过水的定性加热即可获得。 ） 2、有事宜的热力状态参数，靠卡诺循环、朗肯循环 ） 3、不会污染环境 ） 由于水蒸汽处于离液态较近的状态，常有集态现象而且，物理性质也很复杂，所以不能把它看作是理想气体，理想气体的状态方程式以及由它推导的其他计算公式一般都不能用来分析和计算水蒸汽。所以必须对水蒸汽的性质另行研究。 ） 这章重点研究：1、水蒸汽产生的一般原理 ） 2、水蒸汽状态参数确立 ） 3、水蒸汽图表的结构及应用 ） 4、计算水蒸汽热力过程中的,q w ） ） 7—1 基本概念和术语 ） 1、汽化：物质有液态转化为气态的过程。 ） 蒸发：在液态表面上进行的汽化过程，在任何温度下进行 ） 汽化的形式 沸腾：在液体内部和表面同时进行剧烈的汽化现象。沸腾时温度保持不变 解释：蒸发在任何温度下都可进行，它是由于液体表面总有一些能量较高的分子，克服临近分子的引力而脱离叶面，逸入液体外的空间，t 越高，能量较大的分子越多，蒸发愈激烈，汽化速度取决于温度。 沸腾时，实在液体内部产生大量的汽泡。汽泡上升到液面，破裂而放出大量的蒸汽， 工业上用的蒸汽都是通过沸腾的方式获得，液体在沸腾时温度不变，虽加热也保持不变，且液体和气体的温度相同。沸腾时的温度叫沸点。()ts f p = 2、液化：蒸汽转变为液体的现象，液化和汽化时相反的过程，他取决于(p) 3、饱和状态：当液体和蒸汽处于动平衡的状态 解释：当液体在有限的密闭空间里汽化时，不仅液体表面的液体分子蒸发到空间去，而空间的蒸汽分子也会因分子密度大，压力增大，撞击到液体表面回到液体中， 当液面上空的蒸汽分子密度达到一定程度时，在单位时间内逸出液面和回到液面的分子数相等时，蒸汽和液体的无量保持不变，汽、液两相处于动平衡状态。 4、饱和温度：当汽体和液体处于饱和状态时，液体和汽体温度称饱和温度 5、饱和压力：()s ts f p = 6、饱和蒸汽：处于饱和状态的蒸汽 7、饱和液体：处于饱和状态的液体 8、温饱和蒸汽：饱和液和饱和蒸汽的混合物，称温饱和蒸汽 9、干饱和蒸汽：不含饱和液的饱和蒸汽 10、过热蒸汽：如果蒸汽的温度超过其压力对应的饱和温度 11、为饱和液体：液体温度低与其压力对应的饱和温度

工程热力学思考题答案,第七章

工程热力学思考题答案,第 七章 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

第七章 气体与蒸汽的流动 对改变气流速度起主要作用的是通道的形状还是气流本身的状态变化 答：改变气流速度主要是气流本身状态变化，主要是压力变化直接导致流速的变化。 如何用连续性方程解释日常生活的经验：水的流通截面积增大，流速就降低 答：日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况11221212f f m m m Ac A c q q q v v ====， 对于不可压缩流体水1v =2v ，故有流速和流通截面积成反比关系。 在高空飞行可达到高超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的高马赫数 答：不能，因为速度和压比有个反比关系，当压比越大最大速度越小，高空时压比小，可以达到高马赫数，海平面时压比增大，最大速度降低无法达到一样的高马赫数。 当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图7-16）宜于作喷管还是宜于作扩压管 答：气流速度为亚声速时图7-16中的1 图宜于作喷管，2 图宜于作扩压管，3 图宜于作喷管。当声速达到超声速时时1 图宜于作扩压管，2 图宜于作喷管，3 图宜于作扩压管。4 图不改变声速也不改变压强。 当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用2022()f c h h -摩擦损耗时相同，那么摩擦损耗表现在哪里呢 答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。摩擦引起出口速度变小，出口动能的减小引起出口焓值的增大。 考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度 答：因为摩擦而损耗的动能被气流所吸收，故需修正温度。 考虑喷管内流动的摩擦损耗时，动能损失是不是就是流动不可逆损失为什么 答：不是。因为其中不可逆还包括部分动能因摩擦损耗转化成热能，而热能又被气流所吸收，所造成的不可逆。 在图7-17 中图（a ）为渐缩喷管,图（b ） 为缩放喷管。设两喷管的工作背压均为，进口截面压力均为1 MPa ，进口流速1f c 可忽略不计。1）若两喷管的最小截面面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同2) 假如沿截面2’-2’切去一段，将产生哪些后果出口截面上的压力、流速和流量起什么变化

华科工程热力学第八章作业

8-2 50kg废气和75kg的空气混合。已经废气中各组成气体的质量分数W CO214%，W O26%,W N275%,空气中O2和N2的质量分数分别为23.2%，76.8%，混合后气体的压力为0.3MPa，试求混合气体的（1）质量分数(2)折合气体常数（3）折合摩尔质量（4）摩尔分数（5）各组成气体的分压力

` 8-5一绝热刚性容器被隔板分成AB两个部分，A中有压力0.3MPa，温度为200度的氮气，体积为0.6m3:；B中有压力为1MPa，温度为20度体积为1.3m3的氧气，抽去隔板，两气体混合，若比热容为定值，试求混合气体的（1）温度（2）压力（3）混合过程中各气体的熵变和总熵变。 解：(1)取刚性容器为系统，该系统为闭口系。

m N =p N V N gN N =0.3×106×0.6=1.29Kg m O =p O V O gO O =1×106×1.3=17.1Kg 查附表得C V ，N =0.742KJ (Kg ?K )?,C V ，O =0.657KJ (Kg ?K )? 由Q =0，W =0，T A2=T B2=T 2得，ΔU =0 即(mC V T)A 1 +(mC V T)B1=(mC V T)A2+(mC V T)B2 代入数据有 1.29×0.742×473+17.1×0.657×293=(1.29×0.742+17.1×0.657)T 2 所以T 2=307K (2)混合气体中各组分气体的质量分数 ωN =m N m N +m O = 1.291.29+17.1=0.07 ωO =m O m N +m O =17.11.29+17.1 =0.93 混合气体的折合气体常数 R g =Σωi R gi =0.07×296+0.93×260=262.5J/(Kg ?K) 混合气体的压力为 p =mR g T 2V =18.39×262.5×3071.9 =0.78MP a (3) ΔS N =m N (C V,N ln T 2T N +R g,N ln V V N )=1.29×(0.742ln 307473+0.296ln 1.90.6 )=0.026kJ/(K ?s) ΔS O =m O (C V,O ln T 2T O +R g,O ln V V O )=17.1×(0.657ln 307293+0.26ln 1.91.3 )=2.223kJ/(K ?s) ΔS =ΔS N +ΔS O =2.249kJ/(K ?s) 8-6 V = 0.55 m3的刚性容器中装有 p 1 = 0.25 MPa 、 T 1= 300 K 的 CO2， N2 气在输气管道中流动，参数保持p L = 0.85 MPa 、 T L = 440 K ，如图 12-1 所示，打开阀门充入 N2，直到容器中混合物压力达 p 2 = 0.5 MPa 时关闭阀门。充气过程绝热，求容器内混合物终温 T 2 和质量 m 2 。按定值比热容计算，

工程热力学-思考题答案-沈维道-第十章

第十章 水蒸气及动力循环 1.答：水的三相点状态参数不是唯一的，其中温度、压力是定值而比体积不是定值；临界点是唯一的，其比体积、温度、压力都是确定的；三相点是三相共存的点，临界点是饱和水线与饱和蒸汽线的交点，在该点饱和水线与饱和蒸汽线不再有分别。 2. 答：水的集态为高压水，若有裂缝则会产生爆裂事故。 3. 答：这种说法是不对的。因为温度不变不表示热力学能不变。这里分析的是水，定压汽化有相变，不能作为理想气体来处理，所以 。不能得到这样的结果。 4. 答： 适用于理想气体，不能应用于水定压汽化过程，水不能作为理想气体来 处理。 5. 答：图10-1中循环6-7-3-4-5-6局限于饱和区，上限温度受制于临界温度，导致其平均吸热温度较低，故即使实现卡诺循环其热效率也不高。 6. 答：通过对热机的效率进行分析后知道，提高蒸汽的过热温度和蒸汽的压力，都能使热机效率提高。在本世纪二三十年代，材料的耐热性较差，通过提高蒸汽的温度而提高热机的效率比较困难，因此采用再热循环来提高蒸汽初压。随着耐热材料的研究通过提高蒸汽的温度而提高热机的效率就可以满足工业要求。因此很长一段时期不再设计制造再热循环工作设备。近年来要求使用的蒸汽初压提高，由于初压的提高使得乏气干度迅速降低，引起气轮机内部效率降低，另外还会侵蚀汽轮机叶片缩短汽轮机寿命，所以乏气干度不宜太低，必须提高乏气温度，就要使用再热循环。 7.答：计算回热循环主要是计算抽气量。 1）对于混合式回热加热器对如图11-4所示的N 级抽汽回热的第j 级加热器，列出质量守恒方程为 能量守恒方程为 0≠?u w q =T c h T T p p ?=?21 ()() ∑∑+-=-=-= -+11 1 11j N k k j N k k j ααα()()'01 1 ' 1 ,01 011j j N k k j j N k k j j h h h ∑∑+-=+-=-= -+ααα

工程热力学第六版素材第10章 动力循环

第十章 动力循环 1．基本概念 热机：将热能转化为机械能的设备叫做热力原动机，简称热机。 动力循环：热机的工作循环称为动力循环。根据热机所用工质的不同，动力循环可分为蒸汽动力循环和燃气动力循环两大类。 朗肯循环（Rankine Cycle ）：由可逆绝热压缩过程、定压加热过程、可逆绝热膨胀过程、定压冷却过程组成的热力循环，主要工质为水。若使用有机工质，则为有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle ，简称ORC ） 抽汽回热循环：分级抽取汽轮机中的蒸汽加热低温段的水，提高平均吸热温度，从而提高水蒸气动力循环的热效率。 再热循环：为了克服汽轮机尾部蒸汽湿度过大造成的危害，将汽轮机高压段中膨胀到一定压力的蒸汽重新引到锅炉的中间加热器（称为再热器）加热升温，然后再送入汽轮机使之继续膨胀做功。 奥托循环：定容加热理想循环是汽油机实际工作循环的理想化，又称为奥托循环。理论上，由可逆绝热压缩过程、定容加热过程、可逆绝热膨胀过程、定容冷却过程组成。 狄塞尔（Diesel ）循环：定压加热理想循环是柴油机实际工作循环的理想化。理论上，由可逆绝热压缩过程、定压加热过程、可逆绝热膨胀过程、定容冷却过程组成。 燃气轮机：燃气轮机装置是一种以空气和燃气为工质、旋转式的热力发动机。燃气轮机装置主要由三部分组成，即燃气轮机、压气机和燃烧室。 布雷顿（Brayton ）循环：理论上，由可逆绝热压缩过程、定压加热过程、可逆绝热膨胀过程、定压冷却过程组成。 2．常用公式 朗肯循环的热效率: 31323112 11s.p s.t 10t ) ()(' '----= -=-== h h h h h h q q q q w w q w ＝消耗收获η 通常水泵消耗轴功与汽轮机作功量相比甚小，可忽略不计，因此33h h ='，于是可简化为 3 12 1t h h h h --= η 二级回热循环热效率: