6 蒸汽的热力性质

第六章蒸汽的热力性质

一、是非题

1．任何系统处于平衡态时，其熵必然具有最

大。（）

2．任何系统处于平衡态时，其功势函数具有最

小。（）

3. 系统的各部分具有相同的温度和压力，该系统一定处于平衡

态。（）

4．在p—T相图上各饱和曲线的斜率恒为正

值。（）

5．在任何压力下，液体定压地转变为气相都将经过液—气平衡的饱和状态。（）

6．在湿蒸气区进行的绝热节流过程总是呈节流冷

效。（）

7．在定压过程中有q＝c pd T，所以定压加热过程必然是温度升高的过程。（）

8．在相转变时，物质总是由浓度较高的相转变为浓度较低的

相。（）

9．不同工质的热力性质图表对基准点有不同的选

择。（）

10．不同著作者编制的同一种工质的热力性质图表可能选定不同的基准点。（）11．给定的状态点都必须已知二个独立强度参数才能根据蒸气的热力性质表确定其余的状态参

数。

（）

12．与热力性质表相比，查蒸气热力性质图不需要内插计算，所以得到的参数值的精确度较

高。

（）

二、思考题

1．系统的平衡态与热过程的方向性有何联系?如何判定孤立系、定温定容系、压系是否处于平衡态?

2．单元复相系处于平衡态必需满足哪些条件?

3．试述化学势的定义及意义。

4．了解饱和液与饱和蒸气表的特点、参数范围、使用方法。

5．了解未饱和液与过热蒸气表的结构及使用方法。

6．在动力工程中最常用的蒸气热力性质图是什么图?图上绘制了哪些定值线?各线簇的形状特点如何?

7．在制冷工程中常用的制冷剂热力性质图是什么图?图中绘制了哪些定值线?各线簇的形状特点如何?

8．常见的蒸气热力过程有哪些?如何利用蒸气热力性质图、表来表示、分析、计算这些过程。

三、习题

6—1 水三相点的温度T1＝273.16K、压力p1＝611.2Pa、汽化潜热r=2 501.3kJ ／kg。如忽略潜热的变化，试按蒸汽压方程计算t2＝10℃时的饱和蒸汽压p2，并与表上数据相比较。

6—2按饱和水及饱和蒸汽性质表上数据，用克劳修斯—克拉贝龙方程计算汽化线在150℃时的斜率。

6—3一个物理大气压下，水和冰在0℃时处于平衡，此时，溶解潜热

r sl=6019.5J／mol，水的摩尔容积

l

m

V

＝0.018m3／kmol，冰的摩尔容积

s

m

V

＝0．019

7m3/kmol。试计算该点熔解线的斜率。

6—4 水的三相点上，汽化潜热r lv ＝2 501.3kJ/kg ，升华潜热r sv =2 833.47kJ/kg ，求熔解潜热r sl 是多少?

6—5 在二氧化碳的三相点上，T =216.55K ，p =0.518MPa ，固态比体积

v s =0.661×l0-3m 3/kg ，液态比体积v l =0.849×10-3m 3/kg ，气态比体积v v =72.2×l0-3m 3/kg ，升华潜热r s v =542.76kJ ／kg ，汽化潜热r lv =347.85kJ/kg 。试计算：(1)在三相点上升华线，熔解线和汽化线的斜率各为多少?(2)按蒸气压方程估算t ＝—80℃时的饱和蒸气压力(查表数据为0．060 2MPa)；(3)估算t =－40℃时的饱和蒸气压力(查表数据为1.005MPa)。

6—6 利用水蒸气表判定下列各点的状态，并确定其h 、s 或x 的值：

(1)p 1 ＝20MPa 、t 1＝300℃

(2)p 2=9MPa 、v 2=0.017m3／kg

(3)p 3＝4.5MPa 、t 3＝450℃

(4)p 4＝1MPa 、x =0.9。

6—7 己知水蒸气的压力为0.005MPa ，比熵s =6.5kJ ／(kg·K)，问它的状态是否是过热蒸汽?如果不是，那么是干饱和蒸汽还是湿蒸汽?并用水蒸气表求出其它参数。 6—8 某锅炉生产量为10t/h ，蒸汽的压力p 1=2MPa 、温度t 1=350℃。设锅炉给水温度t =40℃，锅炉效率为78％，每千克煤燃烧时的发热量为28 000kJ ／kg 。问此锅炉每小时的煤耗量是多少?(锅炉效率为蒸汽总吸热量与燃料总发热量之比值。)

6—9 用蒸汽干度计测定蒸汽干度时，将绝对压力为1MPa 的湿蒸汽向大气节流，节流后测得其温度为120℃。求湿蒸汽原有的干度(若大气压力为0.09MPa)，并将初、终状态表示在h —s 图上。

6—10 表压力p 1=2.9MPa 、t 1=450℃的蒸汽进入汽轮机，可逆绝热膨胀至p 2=0.005MPa(绝对压力)。利用h —s 图求终态的T 2、v 2、s 2、h 2等参数值，并求出每1kg 蒸汽在汽轮机中所作的功w s 。又若考虑汽轮机膨胀过程的不可逆性，并己知不可逆熵产0．25kJ/(Kg·K)，求此时每千克蒸汽在汽轮机中所完成的功量

s w ，及汽轮机的相对内效

率，

⎪⎭⎫ ⎝⎛'=s s T T w w ηη 。

6—11 某刚性绝热容器内蓄有10t 压力p 1=0.12MPa 的饱和水，向容器充入p =1.2MPa 的饱和蒸汽，直至容器内工质成为p 2＝1.0MPa 的饱和水。试求充入的蒸汽量。(忽略容器内蒸汽空间的质量变化)。

6—12 汽轮机的乏汽在其空度为0.094MPa 、x =0.90的状态下进入冷凝器，被定压凝结为饱和水。试计算乏汽凝结为水时体积缩小的倍数，并求每千克乏汽在冷凝器中放出的热量，己知大气压力为0.1MPa 。

6—13 1kg 压力p 1＝3MPa 、温度t 1＝300℃的水蒸气，在汽缸中被定温压缩至原来容积的1／3。试确定蒸汽的终态压力p 2；计算压缩过程消耗的功量及放出的热量；并在p —v 、T —s 及h —s 图上将压缩过程表示出来。

6—14 氨压机将p 1=0.45MPa 的饱和氨蒸气绝热压缩至p 2=2.0MPa ：(1)若视压缩过程为定熵过程，试利用氨蒸气的p —h 图查出压缩机出口氨蒸气的温度t 2并计算压缩过程耗功量w C ，s ；(2)若压缩过程的定熵压缩效率 s C ,η＝90％，求实际压缩过程的耗功量w C ( C s C s C w w ,,=η )及出口氨蒸气的温度t 2

。 6—15 R134a 在压缩机进口为－23．3℃的干饱和蒸气，到压缩机出口状态为0.69MPa 、60℃：(1)在蒸气热力性质图、表上查出进、出口的比体积、焓、熵值；(2)若压缩过程耗轴功为93kJ/kg ，求过程的放热量。

6—16 两个容积为0.2m3的刚性容器内都蓄有R134a ，一个容器内温度为290K ，压力为3．4MPa ；另一容器内温度亦为290K ，但液态工质只占有容器的4／5容积，问两个容器内R134a 各处于什么区态；它们的质量各是多少（kg ）?