Mpa℃蒸汽放热后变为Mpa℃水的放热量计算
工程热力学沈维道第4章 习题提示和答案
题 4-12 附图
提示和答案： 在 p − v 图和 T − s 图上， 随顺时针移动， n 增大。 可逆绝热膨胀 Δs1− 2s = 0 ， 定温膨胀 Δs = 0.462kJ/(kg ⋅ K) ，多变膨胀 Δs = 0.1923kJ/(kg ⋅ K) 。 4-14 试证明理想气体在 T − s 图（如图 4-20）上的任意
可见温度变化范围很大时按定值比热容计算误差太大。
23
第四章 气体和蒸汽的热力过程
4-10
一体积为 0.15 m 3 的气罐，内装有 p1 = 0.55 MPa，t1 = 38 °C 的氧气，今对氧气
加热，其温度、压力都将升高，罐上装有压力控制阀，当压力超过 0.7 MPa 时阀门自动打 开，放走部分氧气，使罐中维持最大压力 0.7 MPa 。问当罐中氧气温度为 285 ℃时，共加 入多少热量？设氧气的比热容为定值， cV = 0.667 kJ/(kg ⋅ K) ， c p = 0.917 kJ/(kg ⋅ K) 。 提示和答案： 初终态氧气氧气的质量 m1 =
wt , s =
4-6
1 M
( H m,1 − H m,2 ) = −138.21 × 103 J/kg 。
3 kg 空气从 p1 = 1 MPa 、 T1 = 900 K ，可逆绝热膨胀到 p2 = 0.1 MPa 。设比热
容为定值，绝热指数 κ =1.4，求： （1）终态参数 T2 和 v2 ； （2）过程功和技术功； （3） ΔU 和
的技术功
wt = − ∫ vdp = ∫ pdv + ( p1v1 − p2 v2 ) ，将过程功 ∫ pdv 的各关系式代入， p v v
v2
1
p2
1
v2
《热工基础(张学学 高教》课后答案 第五章-第七章
解：
题号
1
pMPa
20
t0C
300
2
3
9
4.5
303.31
450
4 1 179.88
x
0.8138
0.9
v h(KJ / kg)
125kg
湿空气的流量为
mwet ma 1 d 1251 0.002 125 .25kg
所消耗的热量为：
Q ma h2 h1 125 (56 15) 5125 kJ
5-12 为了保证精密仪表的精度及电绝缘的质量，要求保管及使用场所的大气不能太潮湿。
答：由 d 0.662 P1 1 ，在相同相对湿度的情况下，温度高，Ps 大，所以，温度 Ps
高含湿量大。 11. 早晨有雾，为什么往往是好天气？
答：早晨有雾，说明湿空气中含有许多小水滴，湿空气为饱和湿空气，当温度逐 渐上升后，小水滴逐渐汽化，所以往往是好天气。
习题
5-1 试利用水蒸气表确定下列各点的状态,并确定各状态的焓、熵或干度及比体积。
当饱和压力为 P 0.4MPa 时 h' 604.87KJ / kg ， h'' 2738.49KJ / kg
v1 ' 0.0010835m3 / kg ， v2 ' 0.46246m3 / kg
所以：
v1 xv' '(1 x)v' 0.01954416 m3 / kg h1 xh' '(1 x)h' 690.215kJ / kg u1 h1 p1v1 682 .4kJ / kg
Mpa℃蒸汽放热后变为Mpa℃水的放热量计算
0.1M p a,180℃蒸汽放热后变为0.1M p a,40℃水的放热量计算
0.1Mpa,180℃蒸汽焓值：2835.7kJ/kg;
0.1Mpa,100℃蒸汽焓值：2676.3kJ/kg;
0.1Mpa,100℃水焓值：419.54kJ/kg;
0.1Mpa,40℃水焓值：168.06kJ/kg;
100℃饱和蒸汽的汽化潜热值：2258.4kJ/kg;
水的近似比热容4.2kJ/kg℃
水蒸气的近似比热容1.85kJ/kg℃
一、焓值算法
180℃蒸汽变成40℃水,放热量为焓值差：2835.7-168.06=2667.64kJ/kg
二、热容算法
180℃蒸汽变成100℃蒸汽,放热为：1.851180-100=148kJ/kg
100℃饱和蒸汽的汽化潜热值：2258.4kJ/kg100℃蒸汽变为100℃水焓变为：2676.3-419.54=2256.76kJ/kg比汽化潜热值少1.64kJ/kg
100℃水变成40℃水,放热为：4.21100-40=252kJ/kg
一共放热量为：148+2258.4+252=2658.4kJ/kg
三、分步组合算法
180℃蒸汽变成100℃蒸汽,放热量焓值差：2835.7-2676.3=159.4kJ/kg对比热容算法多1.4kJ/kg
100℃饱和蒸汽的汽化潜热值：2258.4kJ/kg
100℃水变成40℃水,放热量焓值差：419.54-168.06=251.48kJ/kg对比热容算法少0.52kJ/kg
一共放热量为：159.4+2258.4+251.48=2669.28kJ/kg。
热力学水的蒸发过程
工程上用的气态工质可以分为两类，即气体和蒸气，两者之间并无严格的界限。
蒸气泛指刚刚脱离液态或比较接近液态的气态物质，在被冷却或被压缩时，很容易变回液态。
一般地说，蒸气分子间的距离较小，分子间的作用力及分子本身的体积不能忽略，因此，蒸气一般不能作为理想气体处理。
工程上常用的蒸气有水蒸气、氨蒸气、氟利昂蒸气等。
由于水蒸气来源丰富，耗资少，无毒无味，比热容大，传热好，有良好的膨胀和载热性能，是热工技术上应用最广泛的一种工质。
各种物质的蒸气虽然各有特点，但其热力性质及物态变化规律都有许多类似之处。
这里仅以水蒸气（简称蒸汽）为例，对它的产生、状态的确定及其基本热力过程进行分析。
1. 蒸气是由液体汽化而产生的。
液体汽化有两种形式：蒸发和沸腾。
蒸发是在液体表面进行的汽化现象。
由于液体分子处于无规则的热运动状态，每个分子的动能大小不等，在液体表面总会有一些动能大的分子克服邻近分子的引力而逸出液面，形成蒸气，这就是蒸发。
蒸发可以在任何温度下进行，但温度愈高，能量较大的分子愈多，蒸发愈强烈。
与蒸发不同，在给定的压力下，沸腾是在某一特定温度下发生、在液体内部和表面同时进行并且伴随着大量汽泡产生的剧烈的汽化现象。
实验证明，液体沸腾时，尽管对其继续加热，但液体的温度保持不变。
无论蒸发还是沸腾，如果液面上方是和大气相连的自由空间，那么一般情况下汽化过程可以一直进行到液体全部变为蒸气为止。
当液体在有限的密闭空间内汽化时，则不仅有分子逸出液体表面而进入蒸气空间，而且也会有分子从蒸气空间落到液体表面，回到液体中。
开始时，单位时间从液面逸出的分子多于返回液面的分子，蒸气空间中的分子数不断增加。
但当蒸气空间中蒸气的密度达到一定程度时，在同一时间内逸出液面的分子就会与回到液面的分子数目相等，气、液两相达到了动态平衡，这种状态称为饱和状态。
饱和状态下的液体和蒸气分别称为饱和液体和饱和蒸气。
饱和蒸气的压力和温度分别称为饱和压力（用p s表示）和饱和温度（用t s表示），二者一一对应，且饱和压力愈高，饱和温度也愈高，例如：对于水蒸气，当p s=0.10325MPa 时，t s=100℃；当p s=1MPa 时，t s=179.916℃。
化工热力学标准答案
化工热力学第二章作业解答2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式解 （1）用理想气体方程（2-4）V ＝RT P ＝68.3146734.05310⨯⨯＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6）从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ）2 2.50.42748c cR T a p ==2 2.560.42748(8.314)(190.6)4.610⨯⨯⨯＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c cRT b p ==60.08678.314190.64.610⨯⨯⨯＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6）4.053×106＝ 58.3146732.98710V -⨯-⨯－0.553.224(673)( 2.98710)V V -+⨯ 迭代解得V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1(注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可)（3）用普遍化关系式673 3.53190.6r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ⨯===⨯ 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。
由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6＝0.0269B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2＝0.138代入式（2-43）010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTcω=+=+⨯= 由式（2-42）得Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ⎛⎫⎛⎫=+=+⨯= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭V ＝1.390×10-3 m 3·mol -12.2试分别用（1）Van der Waals,（2）R-K ，（3）S-R-K 方程计算273.15K 时将CO 2压缩到比体积为550.1cm 3·mol －1所需要的压力。
蒸汽潜热计算方法
蒸汽潜热计算⽅法⼀、计算⽅法蒸发量⽤重量M(Kg）来标度供热量Q（J）由温升热与⽓化潜热两部分组成。
1.温升热量Q1（J）：温升热与蒸发介质的热容和蒸发介质的温升成正⽐，即：Q=C×M×ΔT；ΔT=T2-T1 热容C：J/Kg.℃这是个⾮常简单的公式，⽤于计算温升热量，液体的饱和压⼒随温度的提⾼⽽上升⾄液体表⾯上⽅压⼒时开始蒸发。
2.蒸发潜热Q2（J）为：Q2=M×ΔHΔH：液体的蒸发焓（汽化热）J/Kg3.总供热量Q=Q1+Q2⼆．举例现在需要⽤蒸汽来加热⽔，已经蒸汽的参数为0.8mpa，300℃，⽔量为12t/h，⽔温为57℃，现在将蒸汽直接通过⽔混合将来⽔加热到62℃，请问需要多少蒸汽呢？是否是按照等焓来计算呢放出热量为：蒸汽变成100℃⽔的冷凝潜热热量加上100℃的冷凝⽔变为62℃⽔放出的热量之和。
设需要蒸汽D千克/h。
吸收的热量为：12吨⽔从57℃升到62℃吸收的热量.数值取值为：⽔的⽐热按照C=1千卡/千克℃计0.8mpa，300℃蒸汽的冷凝潜热约为r=330千卡/千克，1吨蒸汽⽣成1吨凝液。
凝液温度为100℃，不考虑损失。
Q吸收=Cm(t2-t1)=1×12000×(62-57)＝60000千卡/hQ冷凝放热=Dr=330DQ冷凝⽔降温放热= CD(T2-T1)=1×D×(100-62)＝38 DQ吸收＝Q冷凝放热+ Q冷凝⽔降温放热330 D+38 D＝60000＝163kg/h因此，需要该品位蒸汽0.163T/H，⽔量加热后上升到12.136t/h损失就按5-10%考虑了。
例⼦21吨⽔变成⽔蒸⽓是多少⽴⽅假设⽔的起始温度为20度；加热成为140度的⽔蒸汽（假设为饱和⽔蒸汽⽽不是过热⽔蒸汽）。
1，简略计算：常压下⽔的汽化热为540 千卡/公⽄；需要的热量：(140-20)*1000=120000千卡，再加上汽化热540000千卡，共计660000千卡。
工程热力学-第十章-蒸汽动力装置循环.讲课教案
■汽轮机的相对内部效率 T 实际作功与理论作功之比，
T
h1 h2act h1 h2
一般为0.85～0.92。
■耗汽率(steam rate)
输出单位功量的耗汽量称为耗汽率，单位为 k g / J
工程上常用 kg/(kWh) 。
●理想耗汽率：d 0 D /P 0 1 /w T 1 /( h 1 h 2 ) ●实际耗汽率：d i D /P i 1 /w T ,a c t 1 /( h 1 h 2 a c t)
（2）吸热量不变，热效率： iw net,act/q10.3972
实际耗汽率：d i 1 /( h 1 h 2 a c t) 7 .5 9 7 1 0 7 k g /J
（3）作功能力损失
查水和水蒸汽图表，得到：
新蒸汽状态点1：s16.442kJ/(kgK )，h13426kJ/kg
乏汽状态点
胀到状态2，然后进入冷凝器，定压放热变为饱和水2
再经水泵绝热压缩变为过冷水4，也进入回热器。
在回热器中， kg的水蒸汽 0 1 和（1 ）kg的过
冷水4混合，变为1kg的饱和水 0 1 。然后经水泵绝热压
缩进入锅炉，定压吸热变为过热蒸汽，开始新的循
环。
2、回热循环分析
■抽汽量
能量方程（吸热量=放热量）：
说明：质量不同，因此不能直接从T-s图上判断热量的 变化。
●热效率（提高）：
t wnet / q1
锅炉给水的起始加热
温度由 2 提高到 0 1 ，平均
吸热温度提高，平均放热 温度不变，热效率提高。
吸热量：
q 1 h 1 h 4 h 1 ( h 3 w p ) h 1 ( h 2 w p ) 3 2 7 1 . 2 2 k J / k g
蒸汽加热器热力计算书
裕度
η
设计选取
1.26
14
实际布置换热面积
H′
m2
1961.8
六
风侧阻力计算
1
风侧阻力
ΔP
0.66Zwm1.725/ρ2.325
183.4
设计工况下
2
管排数
设计确定
12
3
空气平均密度
ρ
Kg/m3
查表得
0.972
平均温度下
4
质量流速
wm
Kg/sm2
V2/ f
5.95
5
质量流量
V2
Kg/s
25.2
※结论：锅炉运行时，当暖风器入口温度为20℃时，可以满足出口温度160℃的工况运行要求。
45.6
2
空气侧翅片面积与空气侧总面积之比
Hрб
/
(D/d)2-1
(D/d)2-1+2(sрб/d-δ/d)
0.9422
3
空气侧无翅片面积与总面0.05775
4
翅片表面不均匀性系数
ψρσ
0.85
5
金属翅片的导热系数
λм
Kcal/mh℃
查表得
150
6
污染系数
ε
查表得
0
7
形状系数
558.8
9
蒸汽消耗量
Kg/h
Qb/Δi
5500.0
四
温压计算
1
过热段温压
Δtб
℃
80.2
2
饱热段温压
Δtм
℃
51.0
3
几何平均温压
Δt
℃
56.3
五
传热计算
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M p a℃蒸汽放热后变为
M p a℃水的放热量计算 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
0.1M p a,180℃蒸汽放热后变为0.1M p a,40℃水的放热量计算
0.1Mpa,180℃蒸汽焓值：2835.7kJ/kg。
0.1Mpa,100℃蒸汽焓值：2676.3kJ/kg。
0.1Mpa,100℃水焓值：419.54kJ/kg。
0.1Mpa,40℃水焓值：168.06kJ/kg。
100℃饱和蒸汽的汽化潜热值：2258.4kJ/kg。
水的近似比热容4.2kJ/kg℃
水蒸气的近似比热容1.85kJ/kg℃
一、焓值算法
180℃蒸汽变成40℃水，放热量为焓值差：2835.7-168.06=2667.64kJ/kg
二、热容算法
180℃蒸汽变成100℃蒸汽，放热为：1.85*1*(180-100)=148kJ/kg
100℃饱和蒸汽的汽化潜热值：2258.4kJ/kg（100℃蒸汽变为100℃水焓变为：2676.3-
419.54=2256.76kJ/kg比汽化潜热值少1.64kJ/kg）
100℃水变成40℃水，放热为：4.2*1*(100-40)=252kJ/kg
一共放热量为：148+2258.4+252=2658.4kJ/kg
三、分步组合算法
180℃蒸汽变成100℃蒸汽，放热量焓值差：2835.7-2676.3=159.4kJ/kg（对比热容算法多
1.4kJ/kg）
100℃饱和蒸汽的汽化潜热值：2258.4kJ/kg
100℃水变成40℃水，放热量焓值差：419.54-168.06=251.48kJ/kg（对比热容算法少
0.52kJ/kg）
一共放热量为：159.4+2258.4+251.48=2669.28kJ/kg。