工程热力学课后习题及答案第六版(完整版) 下载本文

根据d=d1=4.32 g/kg(a)查图得 t=17℃

8-10为满足某车间对空气温度及相对湿度的要求,需将t1=10℃,?1=30%的空气加热加湿后再送入车间,设加热后空气的温度t2=21℃,处理空气的热湿比?=3500。试求空气终了时的状态参数d2、h2、?2。

解:由t1=10℃,?1=30%,?=3500查图得: h2=56 kJ/kg(a),d2=13.5g/kg(a),?2=85%

8-11某空调系统每小时需要t2=21℃,?2=60%的湿空气若干(其中干空气质量ma。?4500 kg/h)

绝对湿度0.0072kg/m3

(3) 冷却至饱和状态?3=100% 饱和温度为8℃

vs=65.08m3/kg

?v1??1??s??1vs=0.008kg/m3

d1?622pv1?6.7g/kg(a)

B?pv1(2) 相对湿度?2=14%

vs =19.5m3/kg

?v2??2??s??2vs=

现将室外温度t1=35℃,?1=70%的空气经处理后达到上述要求。(1)求在处理过程中所除去的水分及放热量;(2)如将35℃的纯干空气4500 kg冷却到21℃,应放出多少热量。设大气压力B=101325Pa。 解:(1)查h-d图

vs =120.9m3/kg

绝对湿度?s=0.00827kg/m3

t2=21℃,?2=60% t1=35℃,?1=70%得

h1=99.78 g/kg(a) h2=44.76 g/kg(a)

处理过程除去的水分mwkg/h 放热量:qkJ/kg(a)

d2=9.3

kJ/kg(a)

d1=25.17

8-13冷却塔中水的温度由38℃被冷却至23℃,水流量100×103kg/h。从塔底进入的湿空气参数为温度15℃,相对湿度50%,塔顶排出的是温度为30℃的饱和空气。求需要送入冷却塔的湿空气质量流量和蒸发的水量。若欲将热水(38℃)冷却到进口空气的湿球温度,其他参数不变,则送入的湿空气质量流量又为多少?设大气压力B=101325Pa。 解:查h-d图

?ma(d1?d2)=71.4

?ma(h1?h2)=247.6 kJ/h

(2)将35℃的纯干空气4500 kg冷却到21℃,放出热量

t1=15℃,?t2=30℃,?h1=28.45 g/kg(a)

1=50% 2=100%得

d1=5.28 d2=27.2

kJ/kg(a)

q?macp(t1?t2)=63630kJ

8-12已知湿空气的温度t=18℃,露点t=8℃,

d试求相对湿度、绝对湿度及含湿量。如将上述湿空气加热至40℃,其相对湿度、绝对湿度有何变化?如将其冷却至饱和状态,求其相对湿度与绝对湿度。当时大气压力为0.1013MPa。 解:(1)查图得:

h2=99.75kJ/kg(a) g/kg(a)

由t3=38℃和t4=23℃,取水的平均定压比热cpm=4.1868kJ/(kg.K) 水的焓值:

hw3=159.1 kJ/kg hw4=96.3

kJ/kg

?1?52%

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干空气的质量:

mw3(hw3?hw4)ma?(h2?h1)?hw4(d2?d1)?10?3=90.7×103kg(a)/h 送入湿空气的质量

c2h0=h1+

2

当c=100m/s时: h0=301

kJ/kg,T0=

m?ma(1?0.001d1)=91.2×103kg/h

蒸发的水量

h0cp=298K,

mw?ma(d2?d1)?10?3=1988 kg/h

(2)查图湿球温度为9.7℃,hw4=40.6kJ/kg

Tp0?p1(0)k?1=0.106 MPa

T1当c=300m/s时:

h0=341 kJ/kg,T0=337.6K,p0= 0.158MPa 当c=500m/s时:

h0=421 kJ/kg,T0=416.8K,p0= 0.33MPa

当c=1000m/s时:

h0=796 kJ/kg,T0=788.1K,p0= 0.308MPa

kmw3(hw3?hw4)ma?(h2?h1)?hw4(d2?d1)?10?3168.3×103kg(a)/h

送入湿空气的质量

?9-2质量流量m?1kg/s的空气在喷管内作定熵流

m?ma(1?0.001d1)=169.2×103kg/h

8-14某厂房产生余热16500kJ/h,热湿比?=7000。为保持室内温度t2=27℃及相对湿度?2=40%的要求,向厂房送入湿空气的温度t1=19℃,求每小时的送风量为多少千克及厂房的产湿量。大气压力B=101325Pa。 解

湿

动,在截面1-1处测得参数值p1= 0.3MPa,t1=200℃,c1=20m/s。在截面2-2处测得参数值p2=0.2MPa。求2-2截面处的喷管截面积。 解:pc??p1?0.528?0.3?0.1584>0.2 MPa

采用渐缩喷管。 c1=20m/s较小忽略。 因此2-2截面处是临界点

?d?1000?h??1000?165007000=2.357kg/h

p2T2?T1()p1v2?k?1k?421K

查图得h2=49.84 g/kg(a) 送干空气量ma送风量m?

kJ/kg ,h1=35 kJ/kg,d1=6.3

RT2?0.6m3/kg P2?Q?1112 kg/h

h2?h1c2?f2?

2kRT1p2[1?()k?1p1k?1k]?323m/s

ma(1?0.001d1)=1.12×103kg/h

v2?m?0.00185m3 c29-3渐缩喷管进口空气的压力p1= 2.53MPa,t1=80℃,c1=50m/s。喷管背压pb= 1.5MPa。求喷管出口的气流速度c2,状态参数v2、t2。如喷管出口截面积f2=1cm2,求质量流量。 解:

9-1压力为0.1MPa,温度为20℃的空气,分别以100、300、500及1000m/s的速度流动,当被可逆绝热滞止后,问滞止温度及滞止压力各多少? 解:h1=cpT1=1.01×293=296kJ/kg

pc??p1?0.528?2.53=1.33<1.5 MPa

没有到临界。

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滞止温度:

c12T0?T1?2cp滞止压力:

=354.24K

p2T2?T1()p1c2?=2.56 MPa

k?1k=1108K

p0?p1(T0)T1kk?12kR[T1?T2]?474 m/s k?1v2?k?1kc2?2kRT0p2[1?()k?1p0]?317.5 m/s

RT2?0.636 m3/kg P2v2?mf2??6.7cm2

c2T2?T1(v2?p2)p1k?1k(2)p2=0.12MPa

=304K

pc??p1?0.528?0.7=0.37 MPa>pb

选缩放喷管。

RT2?0.058 m3/kg P2f2c2m??0.55 m3/s

v2p2T2?T1()p1c2?v2?k?1k=737K

9-4如上题喷管背压pb= 0.1MPa。求喷管出口的气流速度及质量流量? 解:

2kR[T1?T2]?985 m/s k?1pc??p1?0.528?2.53=1.33 MPa >pb

所以渐缩喷管进口截面压力p2=pc=1.33 MPa 由定熵过程方程可得:(按c1=0处理)

=294K

RT2?1.76 m3/kg P2v2?mf2??8.9cm2

c2p2T2?T1()p1c2=a=

k?1k9-6空气流经一断面为0.1m2的等截面通道,在截面1-1处测得c1=100m/s,p1= 0.15MPa,t1=100℃;在截面2-2处,测得 c2=171.4m/s,p2=0.14MPa。若流动无摩擦损失,求(1)质量流量;(2)截面2-2处的空气温度;(3)截面1-1与截面2-2之间的传热量。

解:(1)质量流量

KRT2=344 m/s

v2?RT2?0.0634 m3/kg P2f2c2m??0.543 m3/s

v2

9-5空气流经喷管作定熵流动,已知进口截面上空气参数p1= 0.7MPa,t1=947℃,c1=0m/s。喷管出口处的压力p2分别为0.5 MPa及0.12 MPa,质量

?流量均为m?0.5kg/s。试选择喷管类型,计算喷

管出口截面处的流速及出口截面积。 解:(1)p2=0.5MPa

RT1?0.71 m3/kg P1fc1m??14.08 kg /s

v1fc20.1?171.4?(2)v2?=1.22 m3/kg m14.08p2v2T2??595K

Rv1?(3)q

9-7有p1= 0.18MPa,t1=300℃的氧气通过渐缩喷

pc??p1?0.528?0.7=0.37 MPa

未到临界,选用渐缩喷管。

?mcp?t?3141kJ/s

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管,已知背压pb= 0.1MPa。喷管出口直径d2=10mm。如不考虑进口流速的影响,求氧气通过喷管的出口流速及质量流量。 解: p2=0.1 MPa

(2)c2'f?mv2c2=24.5cm2

pc??p1?0.528?0.18=0.1 MPa =pb

出口为临界流速

??c2?650 m/s

T2'?T1??(T1?T2)?390 K

kcc?2RT1?416.7 m/s

k?1质量流量

k?1kRT2'v??1.12 m3/kg

P2'2T2?T1(v2?p2)p1=484K

mv'2f?'c2=25.8cm2

RT2?1.26 m3/kg P2fcm??0.026 kg /s

v29-9某燃气p1= 1MPa,t1=1000K,流经渐缩渐扩喷管。已知喷管出口截面上的压力p2=0. 1MPa,进口流速c1=200m/s,喷管效率η=0.95,燃气的质量

?流量m面积。

?50kg/s,燃气的比热

k=1.36,定压质量

9-8空气通过一喷管,进口压力p1= 0.5MPa,t1=

比热cp=1kJ/(kg.K)。求喷管的喉部截面积和出口截

?600K,质量流量为m?1.5kg/s。如该喷管的出口

解:进口流速c1=200m/s

处压力为p2= 0.1MPa,问应采用什么型式的喷管?如不考虑进口流速影响,求定熵膨胀过程中喷管出口气流流速及出口截面积。如为不可逆绝热流动,喷管效率η=0.95,则喷管气体出口速度及出口截面积各为多少? 解:

c12?20 kJ/kg远小于燃气的进口焓cpT1=1000 2kJ/kg 忽略。 出口流速:

pc??p1?0.528?0.5=0.264 MPa >p2

所以应采用缩放喷管。 (1)出口流速:

p2()p1k?1k?0.5436

k?1kp2()p1k?1k?0.6314

k?1kp2T2?T1()p1=378.8K

=543.6K

p2T2?T1()p1v2?c2?44.72cp(T1?T2)?955m/s

'c2??c2?931 m/s

RT2?1.09 m3/kg P22kRT1p2[1?()k?1p1k?1kT2'?T1??(T1?T2)?566 K

]?667m/s

R?'2c2?k?1cp=264.7 kJ/(kg.K) kRT2'v??1.5 m3/kg

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