工程热力学第五版水蒸气练习题供参习VIP免费

页眉内容61页脚内容第6章水蒸汽7．1本章基本要求理解水蒸汽的产生过程，掌握水蒸汽状态参数的计算，学会查水蒸汽图表和正确使用水蒸汽h-s图。掌握水蒸汽热力过程、功量、热量和状态参数的计算方法。自学水蒸汽基本热力过程(§7-4)。7．2本章难点1．水蒸汽是实际气体，前面章节中适用于理想气体的计算公式，对于水蒸汽不能适用，水蒸汽状态参数的计算，只能使用水蒸汽图表和水蒸汽h-s图。2．理想气体的内能、焓只是温度的函数,而实际气体的内能、焓则和温度及压力都有关。3．查水蒸汽h-s图，要注意各热力学状态参数的单位。7．3例题例1：容积为0.63m的密闭容器内盛有压力为3.6bar的干饱和蒸汽，问蒸汽的质量为多少，若对蒸汽进行冷却，当压力降低到2bar时，问蒸汽的干度为多少，冷却过程中由蒸汽向外传出的热量为多少解：查以压力为序的饱和蒸汽表得：1p=3.6bar时，"1v=0.51056kgm/3"1h=2733.8kJ/kg蒸汽质量m=V/"1v=1.1752kg查饱和蒸汽表得：2p=2bar时，'2v=0.0010608kgm/3"2v=0.88592kgm/3'2h=504.7kJ/kg''2h=2706.9kJ/kg在冷却过程中，工质的容积、质量不变，故冷却前干饱和蒸汽的比容页眉内容62页脚内容等于冷却后湿蒸汽的比容即："1v=2xv或"1v=''22'22)1(vxvx由于"1v''22vx"2"12vvx0.5763取蒸汽为闭系，由闭系能量方程wuq由于是定容放热过程，故0w所以1212uuuq而u=h-pv故其中：2xh=''22'22)1(hxhx=1773.8kJ/kg则3.878qkJ/kgQ=mq=1.1752(-878.3)=-1032.2kJ例2：1p=50barCt01400的蒸汽进入汽轮机绝热膨胀至2p=0.04bar。设环境温度Ct0020求：（1）若过程是可逆的，1kg蒸汽所做的膨胀功及技术功各为多少。（2）若汽轮机的相对内效率为0.88时，其作功能力损失为多少解：用h-s图确定初、终参数初态参数：1p=50barCt01400时，1h=3197kJ/kg1v=0.058kgm/31s=6.65kJ/kgK则1111vphu=2907kJ/kg6.65kJ/kgK终态参数：若不考虑损失，蒸汽做可逆绝热膨胀，即沿定熵线膨胀至2p=0.04bar，此过程在h-s图上用一垂直线表示，查得2h=2020kJ/kg2v=0.058kgm/32s=1s=6.65kJ/kgK2222vphu=1914kJ/kg膨胀功及技术功：21uuw=2907-1914=993kJ/kg21hhwt=3197-2020=1177kJ/kg2）由于损失存在，故该汽轮机实际完成功量为tritww'=0.881177=1036kJ/kg页眉内容63页脚内容此不可逆过程在h-s图上用虚线表示，膨胀过程的终点状态可以这样推算，按题意'21'hhwt，则'12'twhh=3197-1036=2161kJ/kg这样利用两个参数'2p=0.04bar和'2h=2161kJ/kg，即可确定实际过程终点的状态，并在h-s图上查得'2s=7.12kJ/kgK，故不可逆过程熵产为22'sssg=7.12-6.65=0.47kJ/kgK作功能力损失)(00gfssTsTw因绝热过程0fs则kgkJsTwg/7.13747.0)20273(0例3：0.1kg水盛于一绝热的刚性容器中，工质的压力的0.3Mpa，干度为0.763。一搅拌轮置于容器中，由外面马达带动旋转，直到水全变为饱和蒸汽。求：（1）完成此过程所需的功；（2）水蒸汽最终的压力和温度。解：取容器内的工质为系统，搅拌轮搅拌工质的功变为热，是不可逆过程。（1）系统绝热，q=0。系统的边界为刚性，因而没有容积变化功，可是由于搅拌轮搅拌，外界对系统作了功。由热力学第一定律即外界消耗的功变了热，工质吸收热内能增加，因而只要计算初终态的内能变化就可求得耗功量。对于初态，已知p1=0.3Mpa，x=0.763，于是因为容器是刚性的，终态和初态比容相等，因而终态是v2=0.4643m3/kg的干饱和蒸汽。由饱和水与饱和蒸气表可查得相应于v2=2v=0.4624时的压力p2=0.4Mpa，温度t2=143.62℃。由查得的终态参数可计算出终态的内能u2=2253.6kJ/kg。所以，搅拌轮功为页眉内容64页脚内容kJ0.48)20746.2553(1.0)(12uumW图7.1（2）终态如图7.1所示，为v2=v1、x=1的干饱和蒸气，p2=0.4Mpa，t2=143.62℃。例4：1kg水贮存于有负载的活塞-气缸装置中，压力为3Mpa，温度为240℃。定压下对工质慢慢加热直至其温度达320℃，求：（1）举起负载活塞作多少功？（2）外界需加入多少热量？解：取装置中的工质水为系统，由饱和水与饱和蒸气表查得对应于3Mpa的饱和温度为233.84℃。现初态温度高于此值，可知初态为刚高于饱和温度的过热蒸气，故工质在整个加热过程均为过热蒸气。（1）在缓慢加热的条件下，可认为热...