压力0.05-1mpa气缸压力检测搅拌机开关门用的买不到了

气缸螺栓组连接设计图5-18所示为一气缸螺栓组连接。已知气缸的工作压力p=0~1MPa,缸盖与缸体均为钢制,直_百度知道气缸所气源压力是不是有两种,说明书选气缸的气源压力是4-8bar ,别的答案有4-8MPa_百度知道工程热力学第五版课后习题解答
2-2.已知 的M=28,求(1) 的气体常数;(2)标准状态下 的比容和密度;(3) , ℃时的摩尔容积 。
解:(1) 的气体常数
(2)标准状态下 的比容和密度
(3) , ℃时的摩尔容积
& = =64.27
2-3.把CO2压送到容积3m3的储气罐里,起始表压力 kPa,终了表压力
Mpa,温度由t1=45℃增加到t2=70℃。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B=101.325
解:热力系:储气罐。
应用理想气体状态方程。
压送前储气罐中CO2的质量
压送后储气罐中CO2的质量
容积体积不变;R=188.9
&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&
压入的CO2的质量
将(1)、(2)、(3)、(4)代入(5)式得
2-5当外界为标准状态时,一鼓风机每小时可送300
m3的空气,如外界的温度增高到27℃,大气压降低到99.3kPa,而鼓风机每小时的送风量仍为300
m3,问鼓风机送风量的质量改变多少?
解:同上题
2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa的空气3 m3,充入容积8.5
m3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同,问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到0.7MPa?设充气过程中气罐内温度不变。
解:热力系:储气罐。
使用理想气体状态方程。
第一种解法:
首先求终态时需要充入的空气质量
压缩机每分钟充入空气量
第二种解法
将空气充入储气罐中,实际上就是等温情况下把初压为0.1MPa一定量的空气压缩为0.7MPa的空气;或者说0.7MPa、8.5
m3的空气在0.1MPa下占体积为多少的问题。
根据等温状态方程
0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为
压缩机每分钟可以压缩0.1MPa的空气3 m3 ,则要压缩59.5
m3的空气需要的时间
在一直径为400mm的活塞上置有质量为3000kg的物体,气缸中空气的温度为18℃,质量为2.12kg。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B=101kPa,问:(1)气缸中空气的终温是多少?(2)终态的比容是多少?(3)初态和终态的密度各是多少?
解:热力系:气缸和活塞构成的区间。
使用理想气体状态方程。
(1)空气终态温度
(2)空气的初容积
p=/(πr2)+.7kPa
空气的终态比容
=0.5 m3/kg
(3)初态密度
=4 kg /m3
解:(1)氮气质量
(2)熔化温度
2-14& 如果忽略空气中的稀有气体,则可以认为其质量成分为 ,
。试求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。
解:折合分子量
1-20.9%=79.1%
标准状态下的比容和密度
=1.288 kg /m3
=0.776 m3/kg
2-15 已知天然气的容积成分 , , , , , 。试求:
(1)&&&&&&&&
天然气在标准状态下的密度;
(2)&&&&&&&&
各组成气体在标准状态下的分压力。
解:(1)密度
(2)各组成气体在标准状态下分压力
同理其他成分分压力分别为:(略)
安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h,假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了:(1)在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少?(2)把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统,假设对外界没有传热,系统内能变化多少?如何解释空气温度的升高。
解:(1)热力系:礼堂中的空气。
根据闭口系统能量方程
因为没有作功故W=0;热量来源于人体散热;内能的增加等于人体散热。
=2.67&105kJ
(1)热力系:礼堂中的空气和人。
根据闭口系统能量方程
因为没有作功故W=0;对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量,
所以内能的增加为0。
空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收,导致的空气内能增加。
3-5,有一闭口系统,从状态1经a变化到状态2,如图,又从状态2经b回到状态1;再从状态1经过c变化到状态2。在这个过程中,热量和功的某些值已知,如表,试确定未知量。
热量Q(kJ)
膨胀功W(kJ)
解:闭口系统。
使用闭口系统能量方程
(1)对1-a-2和2-b-1组成一个闭口循环,有
即10+(-7)=x1+(-4)
(2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环
x2+(-7)=2+(-4)
(3)对过程2-b-1,根据
3-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环,试填充表中所缺数据。
解:同上题
解:热力系:1.5kg质量气体
闭口系统,状态方程:
由状态方程得
1000=a*0.2+b
200=a*1.2+b
解上两式得:
过程中传热量
容积由隔板分成两部分,左边盛有压力为600kPa,温度为27℃的空气,右边为真空,容积为左边5倍。将隔板抽出后,空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。
解:热力系:左边的空气
系统:整个容器为闭口系统
过程特征:绝热,自由膨胀
根据闭口系统能量方程
自由膨胀W=0
对空气可以看作理想气体,其内能是温度的单值函数,得
根据理想气体状态方程
3-9& 一个储气罐从压缩空气总管充气,总管内压缩空气参数恒定,为500
kPa,25℃。充气开始时,罐内空气参数为100 kPa,25℃。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。
解:开口系统
特征:绝热充气过程
工质:空气(理想气体)
根据开口系统能量方程,忽略动能和未能,同时没有轴功,没有热量传递。
没有流出工质m2=0
dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1
终态工质为流入的工质和原有工质和m0= mcv2-mcv1
mcv2 ucv2-
mcv1ucv1=m0h0&&&&&&&&&&
代入上式(1)整理得
3-10&&&&&&&&
供暖用风机连同加热器,把温度为 ℃的冷空气加热到温度为
℃,然后送入建筑物的风道内,送风量为0.56kg/s,风机轴上的输入功率为1kW,设整个装置与外界绝热。试计算:(1)风机出口处空气温度;(2)空气在加热器中的吸热量;(3)若加热器中有阻力,空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降,以上计算结果是否正确?
解:开口稳态稳流系统
(1)风机入口为0℃则出口为 1.78℃
空气在加热器中的吸热量
=138.84kW
(3)若加热有阻力,结果1仍正确;但在加热器中的吸热量减少。加热器中 ,p2减小故吸热减小。
3-11&&&&&&&&
一只0.06m3的罐,与温度为27℃、压力为7MPa的压缩空气干管相连接,当阀门打开,空气流进罐内,压力达到5MPa时,把阀门关闭。这一过程进行很迅速,可认为绝热。储罐的阀门关闭后放置较长时间,最后罐内温度回复到室温。问储罐内最后压力是多少?
解:热力系:充入罐内的气体
由于对真空罐充气时,是焓变内能的过程
罐内温度回复到室温过程是定容过程
3-12&&&&&&&&
压力为1MPa和温度为200℃的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道与它相连,慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设(1)容器开始时是真空的;(2)容器装有一个用弹簧控制的活塞,活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比,而活塞上面的空间是真空,假定弹簧的最初长度是自由长度;(3)容器装在一个活塞,其上有重物,需要1MPa的压力举起它。求每种情况下容器内空气的最终温度?
解:(1)同上题
662K=389℃
T= 552K=279℃
同(2)只是W不同
T= 473K=200℃
对理想气体
解:(1)理想气体状态方程
(2)吸热:
3-15& 解:烟气放热等于空气吸热
1m3空气吸取1.09 m3的烟气的热
=205℃
t2=10+205=215℃
=309℃
解:等容过程
3-18& 解:定压过程
内能变化:
功量交换:&&
热量交换:&&&&&
=218.35 kJ
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:
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&v``
因此是湿蒸汽。
压力是饱和压力1.5551MPa。
干度: =0.78
焓:hx=xh``+(1-x)h`=2364.8kJ/kg
蒸汽的质量和体积:
mv=x&m=0.78&2=1.56kg
V= mv&v``=0.19834m3
7-5已知8 m3的湿蒸汽,在p=0.9
MPa时,其湿度(1-x)=0.65,求此湿蒸汽的质量与焓。
解:p=0.9 MPa的饱和参数
h``=2773kJ/kg&&&&&&&&&&&&
h`=742.6 kJ/kg
v``=0.21484m3/kg v`=0.0011213m3/kg
湿蒸汽的质量:
0.0759 m3/kg
焓:h=mhx=x(h``+(1-x)h`)=105.4&1453.24kJ
=1.53&103 kJ
7-6有一台采暖锅炉,每小时能生产压力p=1
MPa(绝对)、x=0.95的蒸汽1500kg。当蒸汽的流速c≮25m/s时,管道中的压力损失可以不计,求输汽管的内径最小应多大?
解:p=1 MPa、x=0.95的比容
查表饱和参数v``=0.1943m3/kg&&&&&&&&
v`=0.0011274m3/kg
0.18464 m3/kg
蒸汽体积流量:&&&&
=0.077m3/s
输汽管的半径最小为&& =0.0313m
内径:0.0626m
7-7某空调系统采用p=0.3
MPa、x=0.94的湿蒸汽来加热空气。暖风机空气的流量为每小时4000标准m3,空气通过暖风机(从0℃)被加热到120℃。设蒸汽流过暖风机后全部变为p=0.3
MPa的凝结水。求每小时需要多少千克蒸汽(视空气的比热为定值)。
解:空气吸收的热量:
=619000kJ/h
p=0.3 MPa的饱和参数:
h``=2725.5kJ/kg&&&&&&&&&
h`=561.4 kJ/kg
p=0.3 MPa、x=0.94蒸汽的焓
hx=xh``+(1-x)h`=2595.7kJ/kg
304.28 kg /h
湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽
=306.6 kg /h
7-8气缸中盛有0.5kg、t=120℃的干饱和蒸汽,在定容下冷却至80℃。求此冷却过程中蒸汽放出的热量。
解:t=120℃的干饱和蒸汽参数:
v``=0.89202m3/kg
h``=2706.6kJ/kg&&
p1=0.19854MPa
容积:V=mv``=0.44601 m3
t=80℃的饱和蒸汽参数
0010292m3/kg&&&&&&&&&&
v``=3.4104m3/kg
h``=2643.8kJ/kg&&&&&&&&&
p2=0.047359MPa
比容: =0.89202 m3/kg
干度: =0.26
焓:hx=xh``+(1-x)h`=935.2kJ/kg
放出的热量:q=m(h``120-hx-vx(p2-p1))=817
7-9有一刚性容器,用一薄板将它分隔为A、B两部分。在A中盛有1kg、压力pA=0.5
MPa的干饱和蒸汽,B中盛有2kg pB=1
MPa,x=0.80的湿蒸汽。当隔板抽去后,经过一段时间容器中的压力稳定在p3=0.7
MPa。求(1)容器的总容积及终了时蒸汽的干度;(2)由蒸汽传给环境的热量。
解:(1)容器的总容积
pA=0.5 MPa的干饱和蒸汽参数
v``=0.37481m3/kg&&&&&&&
h``=2748.5kJ/kg&&&&&&&&&
uA=2561.1kJ/kg
A占容积:VA=mAv``=0.37481 m3
pB=1 MPa的饱和蒸汽参数
v``=0.1943m3/kg&&
v`=0.0011274m3/kg
h``=2777kJ/kg&&&&&&&&&&&&
h`=762.6kJ/kg&&&&&
vB=xv``+(1-x)v`=0.155 m3/kg
hB=xh``+(1-x)h`=2374kJ/kg
uB=2219kJ/kg
B占容积:VA=mBv=0.31 m3
总容积:V=VA+VB=0.685 m3
0.7MPa的饱和蒸汽参数
v``=0.27274m3/kg v`=0.0011082m3/kg
h``=2762.9kJ/kg&&&&&&&&&
h`=697.1kJ/kg
蒸汽比容: 0.228 m3/kg
蒸汽干度: =0.84
(2)由蒸汽传给环境的热量
终了时的焓:hx=xh``+(1-x)h`=2502kJ/kg
ux=2342.4kJ/kg
=-193.7 kJ
7-10将1kgp1=0.6MPa,t1=200℃的蒸汽在定压条件下加热到t2=300℃,求此定压加热过程加入的热量和内能的变化量。若将此蒸汽再送入某容器中绝热膨胀至p3=0.1MPa,求此膨胀过程所作的功量。
解:查表p1=0.6MPa,t1=200℃
h1=2850kJ/kg&&&&&&&
(u1=2639 kJ/kg)
查表p2=0.6MPa,t2=300℃
h2=3061kJ/kg&&&&&&&&&&&&&&
m3/kg&&&&&&&&&
kJ/(kg.K)&&&&&&
(u2=2801 kJ/kg)
查表p3=0.1MPa,s=7.372
h3=2680kJ/kg&&&&&&&&&&&&&&
m3/kg&&&&&&&&&&&
(u3=2509 kJ/kg)
定压过程加入的热量和内能变化量
q=h2-h1=211kJ/kg
=162 kJ/kg
绝热膨胀过程所作的功量
=292 kJ/kg
7-11汽轮机进汽参数为:p1=3MPa,t1=450℃,蒸汽在汽轮机中绝热膨胀到p2=5kPa后排入冷凝器。求:(1)可逆绝热膨胀时蒸汽的终参数及汽轮机所作的功;(2)若蒸汽在汽轮机中为不可逆绝热膨胀,引起的熵产为0.25kJ/(kg.K),则汽轮机作的功将为多少?
解:查表p1=3MPa,t1=450℃的参数
h1=3344kJ/kg&&&&&&&&&&&&&&
s1=7.083 kJ/(kg.K)
则绝热膨胀到p2=5kPa,s2=7.083 kJ/(kg.K)
时蒸汽的终参数
t2=32.88℃&&&&&&&&&&&
h2=2160kJ/kg&&&&&&&
m3/kg&&&&&&&&&&&
汽轮机所作的功
1184 kJ/kg
(2)不可逆绝热膨胀后的熵为
s3=7.083 +0.25=7.333kJ/(kg.K)
p3=5kPa蒸汽的终参数:h3=2236kJ/kg&&&&
汽轮机所作的功&& 1108 kJ/kg
7-12有一台工业锅炉,每小时能生产压力p1=1.4MPa,t1=300℃的过热蒸汽10t。已知给水的温度25℃;从锅筒引出的湿蒸汽的干度x=0.96;湿蒸汽在过热蒸汽中再加热至300℃;煤的发热值为29400kJ/kg。试求(1)若锅炉的耗煤量B=1430kg/h,求锅炉效率;(2)湿蒸汽在过热器中所吸收的热量及内能的变化量。
解:(1)煤的总发热量 42.042MkJ/h
p1=1.4MPa,t1=300℃的过热蒸汽的参数:
h1=3040kJ/kg&&&&&&&
v1=0.1823m3/kg
取水为定值比热,其的焓值:h0=25&4. kJ/kg
单位蒸汽吸热量:q=h1-h0=2936 kJ/kg
总吸热量: 29.36 MkJ/h
锅炉效率: 69.84%
(2)湿蒸汽的参数
v2=0.136 m3/kg
h2=2708kJ/kg
定压过程吸收的热量
q=m(h1-hx)= 3.32MkJ
内能的变化:
7-13有一废热锅炉,进入该锅炉的烟气温度为ty1=600℃排烟温度为ty2=200℃。此锅炉每小时可产生ts=100℃的干饱和蒸汽200kg,锅炉进水温度为20℃,锅炉效率为60%。(1)求每小时通过的烟气量;(2)试将锅炉中烟气的放热过程与蒸汽的吸热过程定性的表示在同一t-s图上。
解:ts=100℃的干饱和蒸汽的焓:h=2676.3kJ/kg&&&&
20℃水的焓:h0=20*4.186=83.7 kJ/kg
水的吸热量:q1=200*(.7)=518520kJ/h
烟气的放热量:
q= 864200 kJ/h
=2139kg/h
=1.93m3/kg
V= 4128 m3/h
7-14湿蒸汽进入干度计前的压力p1=1.5MPa,经节流后的压力p2=0.2MPa,温度t2=130℃。试用焓熵图确定湿蒸汽的干度。
解:节流前后焓不变
查h-s图得:x=0.97
8-1& 温度 20℃,压力 0.1MPa,相对湿度
70%的湿空气2.5m3。求该湿空气的含湿量、水蒸气分压力、露点、水蒸气密度、干空气质量、湿空气气体常数。如该湿空气在压力不变的情况下,被冷却为10℃的饱和空气,求析出的水量。
解:(1)水蒸气分压力:
根据 20℃,查水蒸气表得对应的饱和压力为 &MPa
含湿量: =10.34
露点:查水蒸气表,当 0. MPa时,饱和温度即露点
14.35℃
水蒸气密度:
干空气质量: 2.92㎏
求湿空气质量 2.95㎏
湿空气气体常数: 288.8
查在 10℃,查水蒸气表得对应的饱和压力为 1.228 kPa
含湿量: =7.73
析出水量: =7.62g
8-2& 温度 25℃,压力 0.1MPa,相对湿度 50%的湿空气10000kg
。求该湿空气的露点、绝对湿度、含湿量、湿空气密度、干空气密度、湿空气容积。
解:水蒸气分压力:
根据 25℃,查水蒸气表得对应的饱和压力为 3.169kPa
0.5&3.169=1.58kPa
露点:查水蒸气表,当 1.58kPa时,饱和温度即露点
& 13.8℃
25℃, =43.36
绝对湿度: =0.0115
含湿量: =9.985
湿空气密度:
干空气密度: 1.15
湿空气容积: 8600 m3
8-4 压力B为101325Pa的湿空气,在温度 1=5℃,相对湿度 1=60%的状态下进入加热器,在
2=20℃离开加热器。进入加热器的湿空气容积为 =10000
m3。求加热量及离开加热器时湿空气的相对湿度。
解:查饱和空气状态参数
1=5℃, =872Pa
2=20℃, =2.337kPa
分别计算状态参数:
1=5℃, 1=60%时
=872&60%=523.2 Pa
3.2g/kg(a)
13.08kJ/kg(a)
在加热器中是等湿过程: 3.2g/kg(a)
28.32 kJ/kg(a)
查图得湿空气相对湿度:
干空气的质量:
8-5 有两股湿空气进行绝热混合,已知第一股气流的 1=15m3/min, 1=20℃,
1=30%;第二股气流的 2=20m3/min, 2=35℃,
2=80%。如两股气流的压力均为1013&102Pa,试分别用图解法及计算法求混合后的焓、含湿量、温度、相对湿度。
解:图解法略。
查饱和空气状态参数
1=20℃, =2.337kPa,h1= 31.14kJ/kg(a)
2=35℃, =5.622kPa,h2=109.4 kJ/kg(a)
4.37g/kg(a)
28.9g/kg(a)
焓: =74.34 kJ/kg(a)
=17.9 g/kg(a)
查图得: 28.5℃
8-6已知湿空气的 60kJ/kg(a)
,t=25℃,试用B=0.1013MPa的焓湿图,确定该湿空气的露点、湿球温度、相对湿度、水蒸气分压力。
解:露点19℃
湿球温度20.8℃
相对湿度69%
水蒸气分压力 =2185Pa
8-7 在容积
=60℃的房间内,空气的温度和相对湿度分别为21℃及70%。问空气的总质量及焓kg值各为多少?设当地大气压为B=0.1013MPa。
解:空气21℃对应的饱和压力: 2.485kPa
水蒸气的分压力: =1.7295 kPa
温度21℃和相对湿度分别为70%的空气焓:48.77kJ/kg(a)
干空气的质量: 70.8kg
空气的含湿量: 10.8g/kg(a)
空气的总质量: =71.5 kg
空气的焓值: 70.8&48.77=3452.9 kJ
8-8将温度 1=15℃, 1=60%的空气200m3加热到
2=35℃,然后送入到干燥器。空气在干燥器总与外界绝热的情况下吸收物料总的水份,离开干燥器的相对湿度增至
3=90%。设当地大气压力B=0.1013MPa。试求(1)空气在加热器中的吸热量;(2)空气在干燥器中吸收的水份。
1=15℃, =1.704 kPa
2=35℃, =5.622kPa
计算状态参数:
1=15℃, 1=60%时
=1.02 kPa
6.33g/kg(a)
31.15kJ/kg(a)
在加热器中是等湿过程: 6.3g/kg(a)
51.5 kJ/kg(a)
查图得湿空气相对湿度:
干空气的质量:
干燥器中是绝热过程h3=h2=51.5 kJ/kg(a)
由 3=90%查表得 =12.64g/kg(a)
吸收的水份:
8-9某空调系统每小时需要 c=21℃,
c=60%的湿空气12000m3。已知新空气的温度 1=5℃, 1=80%,循环空气的温度
2=25℃,
2=70%。新空气与循环空气混合后送入空调系统。设当时的大气压力为0.1013MPa。试求(1)需预先将新空气加热到多少度?(2)新空气与循环空气的流量各为多少(kg/h)?
解:已知: 1=5℃, 1=80%,
& 2=25℃, 2=70%
查h-d图可得:
h1=15.86 kJ/kg(a)
d1=4.32g/kg(a) ,
h2=60.63 kJ/kg(a)
d2=13.93 g/kg(a)
求 c=21℃, c=60%的水蒸气分压力
hc=44.76 kJ/kg(a),dc=9.3g/kg(a),
=2.485kPa, =1.49kPa,
求干空气质量: 14195kg/h
根据混合空气的焓和含湿量计算公式可得:
&&&&&&&&&&&&&
h=27.7 kJ/kg(a)
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 1=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
2=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 1=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 2=21℃, 2=60%的湿空气若干(其中干空气质量 4500 kg/h)。现将室外温度
1=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
2=21℃, 2=60%
1=35℃, 1=70%得
h1=99.78&&&&
kJ/kg(a)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
d1=25.17 g/kg(a)
h2=44.76&&&&
kJ/kg(a)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
d2=9.3 g/kg(a)
处理过程除去的水分 =71.4 kg/h
放热量: =247.6 kJ/h
(2)将35℃的纯干空气4500 kg冷却到21℃,放出热量
8-12已知湿空气的温度 =18℃,露点
d=8℃,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:
=65.08m3/kg
=0.008kg/m3
6.7g/kg(a)
(2) 相对湿度 2=14%
& =19.5m3/kg
绝对湿度 =0.0072kg/m3
(3) 冷却至饱和状态 3=100%
饱和温度为8℃
& =120.9m3/kg
绝对湿度 =0.00827kg/m3
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
1=15℃, 1=50%
2=30℃, 2=100%得
h1=28.45&&&&
kJ/kg(a)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
d1=5.28 g/kg(a)
h2=99.75kJ/kg(a)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
d2=27.2 g/kg(a)
由t3=38℃和t4=23℃,取水的平均定压比热 =4.1868kJ/(kg.K)
水的焓值:
=159.1 kJ/kg
=96.3 &&&
干空气的质量:
=90.7&103kg(a)/h
送入湿空气的质量
=91.2&103kg/h
蒸发的水量
=1988 kg/h
(2)查图湿球温度为9.7℃, =40.6kJ/kg
=168.3&103kg(a)/h
送入湿空气的质量
=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 2=27℃及相对湿度
2=40%的要求,向厂房送入湿空气的温度 1=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:厂房的余湿: =2.357kg/h
查图得h2=49.84&&
kJ/kg& ,h1=35 kJ/kg,d1=6.3 g/kg(a)
送干空气量 1112 kg/h
送风量 =1.12&103kg/h
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= =1.01&293=296kJ/kg
当c=100m/s时:
h0=301 kJ/kg,T0= =298K, =0.106 MPa
当c=300m/s时:
h0=341 kJ/kg,T0=337.6K,p0=
当c=500m/s时:
h0=421 kJ/kg,T0=416.8K,p0=
当c=1000m/s时:
h0=796 kJ/kg,T0=788.1K,p0=
9-2质量流量 kg/s的空气在喷管内作定熵流动,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: 0. 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
9-3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: 2.53=1.33&1.5 MPa
没有到临界。
滞止温度:
滞止压力: =2.56 MPa
0.058 m3/kg
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: 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)
c2=a= =344 m/s
0.0634 m3/kg
0.543 m3/s
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
kg/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
0.7=0.37 MPa &pb
未到临界,选用渐缩喷管。
0.636 m3/kg
(2)p2=0.12MPa
0.7=0.37 MPa&pb
选缩放喷管。
1.76 m3/kg
9-6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
0.71 m3/kg
14.08 kg /s
(2) =1.22 m3/kg
(3) 3141kJ/s
9-7有p1= 0.18MPa,t1=300℃的氧气通过渐缩喷管,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
0.18=0.1 MPa =pb
出口为临界流速
1.26 m3/kg
0.026 kg /s
9-8空气通过一喷管,进口压力p1= 0.5MPa,t1=600K,质量流量为
1.5kg/s。如该喷管的出口处压力为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: 0.5=0.264 MPa &p2
所以应采用缩放喷管。
(1)出口流速:
1.09 m3/kg
(2) 650 m/s
1.12 m3/kg
9-9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
50kg/s,燃气的比热k=1.36,定压质量比热cp=1kJ/(kg.K)。求喷管的喉部截面积和出口截面积。
解:进口流速c1=200m/s
20 kJ/kg远小于燃气的进口焓 =1000 kJ/kg
出口流速:
=264.7 kJ/(kg.K)
出口截面积
(2)喉部流速:
0.4193 m3/kg
喉部截面积
9-10水蒸气压力p1=
0.1MPa,t1=120℃以500m/s的速度流动,求其滞止焓、滞止温度和滞止压力。
解:p1= 0.1MPa,t1=120℃时水蒸气焓
h1=2716.8 kJ/kg,s1=7.4681 kJ/(kg.K)
h0= h1+c2/2=2841.8 kJ/kg
p0=0.19 MPa
t0=185.7℃
9-11水蒸气的初参数p1=
2MPa,t1=300℃,经过缩放喷管流入背压pb=
0.1MPa的环境中,喷管喉部截面积20cm2。求临界流速、出口速度、质量流量及出口截面积。
解:h1=3023 kJ/kg,s1=6.765 kJ/(kg.K)
pc= 0.546&2=1.092 MPa
hc=2881 kJ/kg,vc=2.0 m3/kg
h2=2454 kJ/kg,v2=1.53 m3/kg
cc= 532.9 m/s
c2= 1066.7 m/s
0.533 kg /s
9-12解:h1=3231 kJ/kg,
节流后s=7.203 kJ/(kg.K)
h2=3148 kJ/kg,v2=0.2335
pb/p&0.546
c2= 407.4 m/s
0.35 kg /s
9-13解:查表得
h2=2736 kJ/kg
由p1= 2MPa等焓过程查表得
t1=212.4℃
9-14解:查表得:h1=3222 kJ/kg
h2=3066 kJ/kg
c2= 558.6 m/s
动能损失:
9-15解: 0.199 kJ/(kg.K)
(理想气体的绝热节流过程温度相等)
=59.7 kJ/kg
9-16解:由 得
10-1蒸汽朗肯循环的初参数为16.5MPa、550℃,试计算在不同背压p2=4、6、8、10及12kPa时的热效率。
解:朗肯循环的热效率
h1为主蒸汽参数由初参数16.5MPa、550℃定
查表得:h1=3433kJ/kg&&&&&&&
s1=6.461kJ/(kg.K)
h2由背压和s1定
查h-s图得:
p2=4、6、8、10、12kPa时分别为
h2=、、2066 kJ/kg
h3是背压对应的饱和水的焓
p2=4、6、8、10、12kPa时饱和水分别为
h3=121.41、151.5、173.87、191.84、205.29 kJ/kg
故热效率分别为:
44.9%、44%、43.35%、42.8%、42.35%
10-2某朗肯循环的蒸汽参数为:t1=500℃、p2=1kPa,试计算当p1分别为4、9、14MPa时;(1)初态焓值及循环加热量;(2)凝结水泵消耗功量及进出口水的温差;(3)汽轮机作功量及循环净功;(4)汽轮机的排汽干度;(5)循环热效率。
解:(1)当t1=500℃,p1分别为4、9、14MPa时初焓值分别为:
h1=、3323 kJ/kg
熵为s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)
p2=1kPa(s2=s1)对应的排汽焓h2:、1790 kJ/kg
3点的温度对应于2点的饱和温度t3=6.98℃、焓为29.33 kJ/kg
s3=0.106 kJ/(kg.K)
3`点压力等于p1,s3`=s3,
t3`=6.、7.072℃&&&&&&
则焓h3`分别为:33.33、38.4、43.2 kJ/kg
循环加热量分别为:q1=h1-h3`=、3279.8 kJ/kg
(2)凝结水泵消耗功量: h3`-h3
进出口水的温差t3`-t3
(3)汽轮机作功量h1-h2
循环净功 h1-h2-( h3`-h3)
(4)汽轮机的排汽干度
s2=s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)
p2=1kPa对应的排汽干度0.79、0.74、0.71
(5)循环热效率 =
循环加热量q1=h1-h3`
凝结水泵消耗功量h3`-h3
进出口水的温差t3`-t3
汽轮机作功量h1-h2
循环热效率(%)
10-3一理想朗肯循环,以水作为工质,在循环最高压力为14MPa、循环最高温度540℃和循环最低压力7
kPa下运行。若忽略泵功,试求:(1)平均加热温度;(2)平均放热温度;(3)利用平均加热温度和平均放热温度计算循环热效率。
解:1点焓和熵分别为:3433kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)
2点焓和熵分别为:2027kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)
3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为:
163.38kJ/kg、0.5591 kJ/(kg.K)
(1)&&&&&&&&&&&&&&&&&&
平均加热温度
(2)&&&&&&&&&&&&&&&&&&
平均放热温度
(3)&&&&&&&&&&&&&&&&&&
循环热效率
10-4一理想再热循环,用水作为工质,在汽轮机入口处蒸汽的状态为14 MPa、540℃,再热状态为3
MPa、540℃和排汽压力7
kPa下运行。如忽略泵功,试求:(1)平均加热温度;(2)平均放热温度;(3)利用平均加热温度和平均放热温度计算循环热效率。
解:1点焓和熵分别为:3433kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)
3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为:
163.38kJ/kg、0.5591 kJ/(kg.K)
再热入口焓B:压力为3 MPa,熵为6.529 kJ/(kg.K),
hB=2988 kJ/kg
再热出口焓A:hA=3547 kJ/kg,sA=7.347
2点焓和熵分别为:2282kJ/kg、7.347 kJ/(kg.K)
(4)&&&&&&&&&&&&&&&&&&
平均加热温度
(5)&&&&&&&&&&&&&&&&&&
平均放热温度
(6)&&&&&&&&&&&&&&&&&&
循环热效率
10-5某回热循环,新汽压力为10 MPa,温度为400℃,凝汽压力50kPa,凝结水在混合式回热器中被2
MPa的抽汽加热到抽汽压力下的饱和温度后经给水泵回到锅炉。不考虑水泵消耗的功及其他损失,计算循环热效率及每千克工质的轴功。
解:1点焓和熵分别为:h1=3096kJ/kg、s1=6.211 kJ/(kg.K)
排汽2点焓为:h2=2155kJ/kg
3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为:h3=340.57kJ/kg
抽汽点4的焓(查2 MPa和s4=s1):h4=2736 kJ/kg
2 MPa对应的饱和温度212.37℃,h5=908.6 kJ/kg
循环功量:
热效率: 36.2%
10-6 某厂的热电站功率12MW,使用背压式汽轮机p1=3.5MPa ,t1=435℃、p2=0.8
MPa,排汽全部用于供热。假设煤的发热值为20000kJ/kg,计算电厂的循环热效率及耗煤量。设锅炉效率为85%。如果热、电分开生产,电能由p2=7kPa的凝汽式汽轮机生产,热能(0.8
MPa的230℃的蒸汽)由单独的锅炉供应,其他条件相同,试比较耗煤量。设锅炉效率同上。
解:1点的焓h1=3303 kJ/kg、s1= 6.957kJ/(kg.K)
排汽点焓(s2=s1)h2=2908 kJ/kg
锅炉进口水焓(0.8 MPa对应的饱和水焓)h3=720.9 kJ/kg
热效率: =15.3%
总耗煤量:
=4.61kg/s=16.6t/h
有15.3%的热能发电,发电煤耗为:
m1=m =0.705 kg/s=2.54 t/h
p2=7kPa对应的排汽焓和锅炉进口水焓:
kJ/kg&&&&&&&&&&&&&
h3=163.38 kJ/kg
电的耗煤量:
=1.96 kg/s=7.06 t/h
供热煤耗量相同14.06 t/h。
总煤耗:m=7.06+14.06=21.12 t/h
10-7小型供热、供电联合电站,进入汽轮机新蒸汽的压力为1 MPa、温度为200℃,汽轮机供热抽汽压力为0.3
MPa,抽汽通过热交换器后变成0.3
MPa的饱和液体,返回动力循环系统。汽轮机乏汽压力为40kPa。汽轮机需要输出1MW的总功率,而热交换器要求提供500kW的供热率。设汽轮机两段(即抽汽前后)的相对内效率都为0.8。试计算进入汽轮机的总蒸汽量和进入热交换器的抽汽量。
解:0.3 MPa的饱和液体、饱和汽、汽化潜热的焓:
561.4 kJ/kg,2725.5 kJ/kg、2181.8 kJ/kg
进入热交换器的抽汽量: =0.23kg/s
新汽焓h1=2827 kJ/kg,s1=6.693 kJ/(kg.K)
排汽焓(s2=s1)h2=2295 kJ/kg
抽汽焓(s3=s1)h3=2604 kJ/kg
乏汽量: =2.25 kg/s
总蒸汽量:m=m1+m2=2.48 kg/s
10-8奥托循环压缩比 =8,压缩冲程初始温度为27℃,初始压力为97kPa,燃料燃烧当中对工质的传热量为700
kJ/kg,求循环中的最高压力、最高温度、循环的轴功及热效率。设工质k=1.41, =0.73 kJ/(kg.K)。
解:热效率
最高压力(定容)
10-9狄塞尔循环压缩比 =15,压缩冲程初始压力为105kPa,初始温度为20℃,循环吸热量为1600
kJ/kg,设工质k=1.41, =1.02kJ/(kg.K)。求循环中各点压力、温度、热效率。
解:2点的压力和温度:
3点压力和温度:
p3=p2&&&&&
4点的压力和温度:
10-10燃气轮机进气参数为p1=0.1MPa、t1=17℃、 =8,工质定压吸热终了温度t3=600℃,设k=1.41,
=1.02kJ/(kg.K)。求循环热效率、压气机消耗的功及燃气轮机装置的轴功。
解:循环热效率
压气机消耗的功: 245 kJ/kg
燃气轮机作功: 403 kJ/kg
燃气轮机装置的轴功 158
kJ/kg&&& 350
11-1空气压缩致冷装置致冷系数为2.5,致冷量为84600kJ/h,压缩机吸入空气的压力为0.1MPa,温度为-10℃,空气进入膨胀机的温度为20℃,试求:压缩机出口压力;致冷剂的质量流量;压缩机的功率;循环的净功率。
解:压缩机出口压力
&&& 故: =0.325
T3=20+273=293K&&&&&&
致冷量: =1.01&(263-209)=54.5kJ/kg
致冷剂的质量流量
0.43kg/s&&&&
压缩功:w1=cp(T2-T1)=106 kJ/kg
压缩功率:P1=mw1=45.6kW
膨胀功:w2= cp(T3-T4)=84.8 kJ/kg
膨胀功率:P2=mw2=36.5kW
循环的净功率:P=P1-P2=9.1 KW
11-2空气压缩致冷装置,吸入的空气p1=0.1MPa,t1=27℃,绝热压缩到p2=0.4MPa,经冷却后温度降为32℃,试计算:每千克空气的致冷量;致冷机消耗的净功;致冷系数。
解:已知T3=32+273=305K
致冷量: =1.01&(300-205)=96kJ/kg
致冷机消耗的净功:
W=cp(T2-T1)-cp(T3-T4)=46.5kJ/kg
致冷系数: 2.06
11-3蒸气压缩致冷循环,采用氟利昂R134a作为工质,压缩机进口状态为干饱和蒸气,蒸发温度为-20℃,冷凝器出口为饱和液体,冷凝温度为40℃,致冷工质定熵压缩终了时焓值为430kJ/kg,致冷剂质量流量为100kg/h。求:致冷系数;每小时的制冷量;所需的理论功率。
解:在lgp-h图上查各状态点参数。
,p1=0.133MPa&&&&&&&&&&&&&
h1=386kJ/kg&&&&&&&&&
s1=1.739 kJ/(kg&K)
MPa&&&&&&&&&&&&
h2=430 kJ/kg
,h3=419 kJ/kg
h5=h4=256 kJ/kg
致冷量:q2=h1-h5=386-256=130 kJ/kg
每小时的制冷量:Q2=m&q2=12900kJ/h
压缩功:w=h2-h1=430-386=44 kJ/kg
致冷系数: 2.95
理论功率P=mw=100&44/kW
11-4用一台氨蒸气压缩致冷机制冰,氨的蒸发温度为-5℃,冷凝温度为30℃,冷凝器中冷却水的进口温度为12℃,出口水温为20℃,欲在每小时内将51;的水制成冰,已知冰的融解热为340kJ/kg,试求:该致冷机每小时的制冷量;氨每小时的流量;致冷机的功率;冷却水每小时的消耗量。
解:致冷机每小时的制冷量:
在lgp-h图上查各状态点参数。
p1=335.7kPa&&&&&&&&
h1=1452kJ/kg&&&&&&&
s1=5.6856 kJ/(kg&K)
MPa&&&&&&&&&&&
h2=1620 kJ/kg
h5=h4=343 kJ/kg
致冷量:q2=h1-h5=1114 kJ/kg
氨每小时的流量; =305.2kg
致冷机的功率:P=mw=m(h2-h1)=14kW
冷凝器热负荷:Q1=m(h2-h4)=390000 kJ/h
冷却水每小时的消耗量: =1.16&104kg/h
11-5一台氨致冷装置,其致冷量
kJ/h,蒸发温度-15℃,冷凝温度30℃,过冷温度25℃,从蒸发器出口的蒸气为干饱和状态。求(1)理论循环的致冷系数;(2)致冷剂的质量流量;(3)消耗的功率。
解:查表得压力和焓分别为:h1=1400 kJ/kg,& p1=0.35MPa,
kJ/(kg&K)&&&&&&&
kJ/kg,&&&&&
p2=1.2MPa,&&&
kJ/(kg&K),&&&&&&
h3=320 kJ/kg
制冷量:q2=h1-h3=1080 kJ/kg
压缩功:w=h2-h1=250 kJ/kg
(1)致冷系数: 4.32
(2)致冷剂的质量流量: =370kg/h
(3)消耗的功率 25.7kW
11-7一台用氟利昂R134a为致冷剂的蒸汽压缩致冷装置,被用作室内供热,它要求的最大加热量是将标准状况下30m3/min的空气从5℃加热到30℃,冷凝器的最低温度必须较空气的最高温度高20℃,蒸发温度为-4℃。求:热泵的供热负荷;致冷剂流量;所需功率。
解:(1)热泵的供热负荷:
标准状况下30m3/min的空气的质量为:
=38.7kg/min=0.645kg/s
冷凝器温度为30+20=50℃,蒸发温度为-4℃
查表得压力和焓分别为:h1=395
kJ/kg,&&&&&&&&&&
kJ/(kg&K)&&&&&&&&&&&&&
kJ/kg,&&&&&&&
h3=272 kJ/kg
制热量:q1=h1-h3+h2-h1=158 kJ/kg
压缩功:w=h2-h1=35 kJ/kg
(2)致冷剂的质量流量: =0.103kg/s
(3)消耗的功率 3.6kW
11-8热泵利用井水作为热源,将20℃的空气8&104m3/h加热到30℃,使用氟利昂R134a为致冷剂,已知蒸发温度为5℃,冷凝温度为35℃,空气的定压容积比热为
,井水的温度降低7℃,试求理论上必需的井水量、压缩机功率和压缩机的压气量(m3/h)。
解:查表得压力和焓分别为:h1=400
kJ/kg,&&&&&&&&&&&&&&&&&
kJ/kg,&&&&&&&
h3=250 kJ/kg
制热量:q1=h2-h3 =170 kJ/kg
吸热量:q2=h1-h3=150 kJ/kg
压缩功:w=h2-h1=20 kJ/kg
加热空气额热量: &10=1&106kJ/h
致冷剂流量: =5.88&103kg/h
必需的井水量:mw=mq2/(4.18*7)=30143 kg/h
压缩机功率: 32.6kW
氟利昂R134a在35℃时比容为0.018 m3/kg
压缩机的压气量: 5.88&103/0.018=3.27&105
解:制冷量:Q=m2&cp&(t2-t1)=&8=3.344&104kJ/min
蒸发器内压力: 1.001(7℃)
冷凝器内压力:4.2 kPa
补充水量:Q/r=3.344&104/=13.7 kg/min
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