工程热力学第七章水蒸气作业

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工程热力学第七章水蒸气教案

工程热力学第七章水蒸气教案

1) 第七章 水蒸汽) 水蒸气是工程上应用较广泛的一种工质,例如蒸汽动力装置、压气式制冷装置都是以水蒸气作为工质来实现热能→机械能相互转化的。

这些动力装置也可用燃气或其他工质代替,那为什么要用水蒸汽呢?原因如下) 1、水蒸气容易获得,只要通过水的定性加热即可获得。

) 2、有事宜的热力状态参数,靠卡诺循环、朗肯循环) 3、不会污染环境) 由于水蒸汽处于离液态较近的状态,常有集态现象而且,物理性质也很复杂,所以不能把它看作是理想气体,理想气体的状态方程式以及由它推导的其他计算公式一般都不能用来分析和计算水蒸汽。

所以必须对水蒸汽的性质另行研究。

) 这章重点研究:1、水蒸汽产生的一般原理) 2、水蒸汽状态参数确立) 3、水蒸汽图表的结构及应用) 4、计算水蒸汽热力过程中的,q w )) 7—1 基本概念和术语) 1、汽化:物质有液态转化为气态的过程。

) 蒸发:在液态表面上进行的汽化过程,在任何温度下进行) 汽化的形式沸腾:在液体内部和表面同时进行剧烈的汽化现象。

沸腾时温度保持不变解释:蒸发在任何温度下都可进行,它是由于液体表面总有一些能量较高的分子,克服临近分子的引力而脱离叶面,逸入液体外的空间,t 越高,能量较大的分子越多,蒸发愈激烈,汽化速度取决于温度。

沸腾时,实在液体内部产生大量的汽泡。

汽泡上升到液面,破裂而放出大量的蒸汽, 工业上用的蒸汽都是通过沸腾的方式获得,液体在沸腾时温度不变,虽加热也保持不变,且液体和气体的温度相同。

沸腾时的温度叫沸点。

()ts f p =2、液化:蒸汽转变为液体的现象,液化和汽化时相反的过程,他取决于(p)3、饱和状态:当液体和蒸汽处于动平衡的状态解释:当液体在有限的密闭空间里汽化时,不仅液体表面的液体分子蒸发到空间去,而空间的蒸汽分子也会因分子密度大,压力增大,撞击到液体表面回到液体中, 当液面上空的蒸汽分子密度达到一定程度时,在单位时间内逸出液面和回到液面的分子数相等时,蒸汽和液体的无量保持不变,汽、液两相处于动平衡状态。

工程热力学基础——第七章蒸汽动力循环

工程热力学基础——第七章蒸汽动力循环

第四节 回热循环
一、回热循环的装置系统图和T-S 图 分析朗肯循环,导致平均吸热温度不高的原 因是水的预热过程温度较低,故设法使吸热过程 的预热热量降低,提出了回热循环。 回热是指从汽轮机的适当部位抽出尚未完全 膨胀的压力、温度相对较高的少量蒸汽,去回热 加热器中加热低温冷凝水。这部分抽汽未经凝汽 器,因而没有向冷源放热,但是加热了冷凝水, 达到了回热的目的,这种循环称为抽汽回热循环。
b
5
a
6
(4)
A
图8 再热循环的T-S图
二、再热循环工作原理
从图可以看出,再热部分实际上相当于在原来 的郎肯循环1A3561的基础上增加了一个附加的循环 ab2Aa。一般而言,采用再热循环可以提高3%左右的 热效率。
三、再热循环经济性指标的计算
1、热效率
t
w0 q1
(h1 ha ) (hb h2 )
第七章 蒸汽动力循环
本章重点
水蒸气朗肯循环、回热循环、再热循 环、热电循环的组成、热效率计算及提高 热效率的方法和途径
第一节 朗肯循环
一、水蒸汽的卡诺循环
1、水蒸汽的卡诺循环的组成,如图1 2、水蒸汽的卡诺循环在蒸汽动力装置中不被应用
原因:
T
(1)、T1不高(最高
不超 374 0 C ),T2不低
(h1
h2
)
(hb
h a
)
2、汽耗率
d 3600
3600
w0 (h1 ha ) (hb h2 )
四、再热循环分析
1、采用再热循环后,可明显提高汽轮机排 汽干度,增强了汽轮机工作的安全性; 2、正确选择再热循环,不仅可提高汽轮机 排汽干度,还可明显提高循环热效率; 3、采用再热循环后,可降低汽耗率; 4、因要增设再热管道、阀门等设备,采用 再热循环要增加电厂的投资,故我国规定 单机容量在125MW及以上的机组才采用此循 环。 [例7-2] 注意,再热后,各经济指标的变化

工程热力学第7章 水蒸汽

工程热力学第7章 水蒸汽
vx hx sx u x x v x h xs
"
"
"
v x v v 1 x h h x h h 1 x s s x s s
1 x v '
'
'
"
'
'
'
"
'
'
"
'
h x pv
g
ml m g
;湿度,
Y
l
ml m g
其中,mg—湿蒸汽中饱和蒸汽质量 ml—湿蒸汽中饱和水质量 显然 X+ Y=1 状态4—干饱和蒸汽:这时 t t , X 1 全部水均汽化为水蒸汽 状态5—过热蒸汽:这时蒸汽的温度高于它 的压力所对应的饱和温度,用 过热度表示两者之关系 t t t s
x
(4)压力为P的过热蒸汽,确定过热蒸汽的状
态,除压力外,还应知道其过热度(△t), 则过热蒸汽 焓 内能
h h
"
C pv
p ,g
t
ts

h
"
C
p ,g
t
u h s s
"


T
C
dT
p ,g
Ts
T T
s
"
C
p ,g
ln
T Ts

s
'


Ts
C
p ,g
l 0
"
'
"
'
l

工程热力学-第七章水蒸气性质和蒸汽动力循环-课件

工程热力学-第七章水蒸气性质和蒸汽动力循环-课件

§7-1 水蒸气的饱和状态
汽化: 由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化)
蒸发:汽液表面上的汽化
沸腾:表面和液体内部同时发生的汽化
(气体和液体均处在饱和状态下)
饱和状态:汽-液平衡共存的状态 汽化与凝结的动态平衡
饱和状态
饱和状态:汽化与凝结的动态平衡
饱和温度Ts 饱和压力ps
一一对应
放掉一些水,Ts不变, ps?
ts 0
cp'dt
h'h0
水的液体热随压力提高而增大
2. 饱和水的定压汽化阶段
在维持压力不变的条件下,对饱和水继续加热, 水开始沸腾发生相变而产生蒸汽。沸腾时温度保
持不变,仍为饱和温度ts
在这个水的液-汽相变过程中,所经历的状态是 液、汽两相共存的状态,称为湿饱和蒸汽,简称 为湿蒸汽。 随着加热过程的继续,水逐渐减少,蒸汽逐渐增 加,直至水全部变为蒸汽,称为干饱和蒸汽或饱 和蒸汽。 对干饱和蒸汽除压力和温度外的状态参数均加上 一上角标“″”,如v″、h″和s″
1 2
s
朗肯循环热效率的计算
t
wnet q1
wT,12wP,30 q1
h
一般很小,占0.8~1%,有时 忽略泵功
t (h1hh 21 ) h (h 00h3)1h h1 2 h h0 3
0 3
1 2
s
§ 7-6 蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响
新汽温度对循环 热效率的影响 T
T1'
T1
提高新汽温度T1, 使得朗肯循环平 T m 1
均吸热温度提高, T m 1
循环热效率提高
0
3
1
1
2 2 s
§ 7-6 蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响

工程热力学第7章答案

工程热力学第7章答案
m × 23400 × 0.8 = 20 × (3385.6 −130.2)
m=3.48 吨/小时
7-10 水蒸气进入汽轮机时 p1=10MPa,t1=450℃,排出汽轮机时 p2=8kPa,假设蒸汽在汽 轮机内的膨胀是可逆绝热的,且忽略入口和出口的动能差,汽轮机输出功率为 100MW,求
3
第 7 章 水蒸气
解:
已知: X = 0.8 s' = 0.45kJ / kg ⋅ K γ = 1600kJ / kg T = 200 + 273 = 473K
sx
=
s '+
X
⋅γ T
=
0.45 + 0.8× 1600 473
= 3.156kJ
/(kg ⋅ K )
5kg 工质的熵 S = m ⋅ sx = 5× 3.156 = 15.78kJ / K
p1=0.40MPa 时, v//=0.46246m3/kg p1=0.41MPa 时, v//=0.45184m3/kg 采用内插法得 p2=0.40166MPa,h2=h//=2738.68 kJ/kg t2=ts=143.79℃
u2=h2-p2v2=2738.68-0.40166 × 103 × 0.4607=2553.64 kJ/kg
∴湿饱和状态 x = h − h ' = 1134.3 − 417.5 = 31.78% h ''− h ' 2675 − 417.5
s''= 7.359kJ / kg ⋅ K
s'= 1.303kJ / kg ⋅ K
sx = 1.303 + 0.3178× (7.359 −1.303) = 3.228kJ / kg ⋅ K

工程热力学 课后习题答案 可打印 第三版 第七章

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第七章 水蒸气
时放出热量。这些热量为冷却水所吸,因此冷却水离开冷凝器时的温度高于进入时的温度。 设冷却水进入冷凝器时的温度为 10℃,离开时温度 为 18℃,求冷却水每小时的流量(T/h) 。冷却水在 管内流动,乏汽在管壁外凝结。如图所示。管子通 常用黄铜管,大型冷凝器中装有数千根黄铜管。 解: 已知 P=20000kW,d=1.32×10-6kg/J,故每 小时耗汽量 D=P×3600×d =2×107kJ/s×3600s×1.32×10-6kg/J =9.52×104kg 乏汽状态 p2 = 0.004MPa、x2 = 0.9 ,查表得 0.004MPa 时 汽化潜热 r = 2432.2kJ/kg , 故每 kg 乏汽凝结为饱和水时放出热量
7-2 湿饱和蒸汽,x=0.95、 p = 1MPa ,应用水蒸表求 ts、h、u、v、s,再用 h-s 图求上述参数。 解: 利用饱和水和饱和水蒸气表:
p = 1.0MPa
t s = 179.916 ℃
v′ = 0.0011272m3 / kg
h′′ = 2777.67kJ/kg ;
v′′ = 0.19438m 3 / kg ; h = 762.84kJ/kg
p = 2.0MPa 、 t1 = 350°C , t2 = 40°C 查未饱和水和过热蒸汽表,得
h1 = 3136.2kJ/kg 、 h2 = 169.27kJ/kg
每生产 1kg 蒸汽需要吸入热量
94
第七章 水蒸气
q = h1 − h2 = 3136.2kJ/kg − 169.27kJ/kg = 2966.93kJ/kg
解: 由 h-s 图查得
h1 = 2706kJ/kg、t1 = 212.5 o C、v1 = 0.095m3 / kg、s1 = 6.144kJ/(kg ⋅ K); h2 = 2861kJ/kg、t2 = t1 = 212.5 o C、v2 = 0.215m3 /kg m

7.第七章 水蒸气解析

第七章 蒸气的热力性质与热力过程
工程热力学的两大类工质
1、理想气体( ideal gas)
可用简单的式子描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为 主的燃气、空调中的湿空气等
2、实际气体( real gas)
不能用简单的式子描述,真实工质 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中 制冷工质等
水蒸气是实际气体的代表
未饱和水和过热蒸汽表(节录)
饱 和 参 数
查表举例(1)
查表时先要确定在五态中的哪一态。
例.1 已知 :p=1MPa,试确定t=100℃, 200℃ 各处于哪个状态, 各自h是多少?
ts(p)=179.916℃
t=100℃ < ts, 未饱和水 t=200℃ > ts, 过热蒸汽
h=419.74kJ/kg h=2827.3kJ/kg
液态区:下界限线与临界等温线上段左侧区域 湿蒸汽区:上、下界限线之间的锺罩形区域
五态 过热蒸汽:一定压力下,温度高于对应饱和温度的蒸汽。
或者说:一定温度下,压力低于饱和蒸汽压的蒸汽。
饱和干蒸汽:一定压力下,温度等于对应饱和温度的蒸汽。 或者说:一定温度下,压力等于饱和蒸汽压的蒸汽。
饱和湿蒸汽:饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物。
湿蒸汽状态
t=250℃ ,
二、T-S图 三、H-S图
焓熵图的画法(1)
1、零点:h=0,s=0; 2、饱和汽线(上界线)、饱和液线(下界线)
3、等压线群:p
q Tds dh vdp
h

s
pC
TC

0
h s p
T
0
两相区 单相区
p
T=Const 斜直线 T
湿饱和蒸汽区状态参数的确定

工程热力学-第7章水蒸气


2018-6-4
0.005 MPa
ts=32.879 ℃ v’=0.001 005 3, v”=28.191
h’=137.72, h”=2 560.6 s’=0.4761, s”=8.3930
v
h
s
m3/kg
kJ/kg
kJ/(k g·K)
0.0010002 -0.05 -0.0002 0.0010003 42.01 0.1510
湿蒸汽区,T = Ts,直线 过热蒸汽区,斜率随T增 大而增大
30/60
2)定温线群
h T v p
s T
sT
Ts
直线,与等压线重合
过热蒸汽区:
2018-6-4
V
1 v
v T
p
h s T
T
1
V
T
等温线较等压线平坦, 低压时趋于水平。
体积膨胀系数
●查图表或由专用程序计算 ●压力不太高时,可近似
ht cpt
st
cp
ln T 273.16
3. 饱和水和饱和水蒸气(ps和ts) 查图表或由专用程序计算
4. 过热蒸汽(p,t)
查图表或由专用程序计算。
注意:过热蒸汽不可用类似未饱和
2018-6-4 水的近似式,因cp变化复杂。
20/60
5. 湿饱和蒸汽
AC线:汽化曲线 AB线:融解曲线
AD线:升华曲线
两个关键点:C、A
C点:临界点
A点:三相点 固、液、汽三相共存点
三个物相区:固相区、液相区、
2018-6-4
汽相区
23/60
二、水定压加热汽化过程的p-v图及T-s图
上界限线
pcr 22.12 MPa 两线 下界限线

工程热力学第七章

例1:已知 :已知p=1MPa,试确定 ,试确定t=100℃、200℃时各 ℃ ℃ 处于哪个状态?各自的h是多少 是多少? 处于哪个状态?各自的 是多少? 先查按压力排列的饱和水与饱和水蒸气表, 解:先查按压力排列的饱和水与饱和水蒸气表, 得: p=1MPa,ts(p)=179.88℃ , ℃ 100℃< ts(p)=179.88℃ 所以为未饱和水 ℃ ℃ 200℃> ts(p)=179.88℃ 所以为过热蒸气 ℃ ℃ 再查按压力和温度排列的未饱和水与过热蒸汽表 h1=419.7kJ/kg h2=2827.5 kJ/kg
焓熵图
h
T C x s
例3:利用蒸气图表,填充下列空白: :利用蒸气图表,填充下列空白:
p MPa 1 2 3 4 0.02 3 0.5 t ℃ 500 3244 3140 6.780
0.90
h /kJ/kg
s /kJ/(kg.K)
x
过热度℃
例3:利用蒸气图表,填充下列空白: :利用蒸气图表,填充下列空白:
1.8610kJ/(kg ⋅ K) + 0.9335 × ( 6.8214 − 1.8610 ) kJ/(kg ⋅ K) = 6.4915kJ/(kg ⋅ K) = 2608.4kJ/kg − 0.5 × 106 kPa × 0.35 ×10−3 m3 /kg = 2433.4kJ/kg
∂h 两相区 p T=Const 斜直线 = T > 0 单相区 T ∂s p 向上翘的发散的线形
焓熵图
h pC
C
s
焓熵图的画法(2) 焓熵图的画法
4、定温线 T 、 两相区: 、 一一对应 一一对应, 两相区:T、p一一对应,T 线即 p 线 气相区:离饱和态越远, 气相区:离饱和态越远,越接近于理想气体 5、等容线 v 、 同理想气体一样, 同理想气体一样, v 线比 p 线陡 6、等干度线 x 、 之间, 在x=0, x=1之间,从C点出发的等分线 之间 点出发的等分线

工程热力学 7 水和水蒸气的性质

汽化
因为分子自由热运动,液体表面总有一些较大动能的分子克 服表面张力,脱离液面到自由空间去,所以任何温度下汽化均可 发生。蒸发速度与温度、表面积、液面风速有关。在蒸发过程中, 液面上方的蒸气分子总有可能碰撞液面而返回液体,所以凝结过 程也同样进行。只是一般的蒸发都是在自由空间中进行的,液表 有大量其它气体,蒸气的分子密度小,分压力低,其凝结速度小 于蒸发速度,总的效果是呈蒸发的过程。
的饱和温度ts.水开始沸腾.这时的水叫饱和水.水温低 于饱和水温度的水称为未饱和水,也叫过冷水。
未饱和水,饱和水,湿蒸汽状态,干蒸汽状态,过热蒸汽状态
• 对于湿饱和蒸汽.因为处于饱和状态,其P与T有一一对应
关系,即P、T不是相互独立的状态参数.所以要确定湿蒸 汽的状态,还要知道其中饱和蒸汽或饱和水的含量(与理 想气体不同). 湿蒸汽变为干蒸汽的过程中ts,Ps都不变,但是蒸汽水的 质量都是变化的.要要确定湿蒸汽的状态还需一个参数: 干度X 把1KG湿蒸汽中所含蒸汽的质量称为湿蒸汽的干度,用x 表示. P123
P125 图7-1所示
液态 固态
a
ab段 be段 el段
冰的定压加热 b为融点 水的定压加热 e为沸点 气的定压加热
气态
当压力变化时,b,e点位置相 应变化。将不同压力下的融点及 沸点连接起来,就得到融解线AB 和汽化线AC。
融解线AB 显示融点与压力的关系, 它划分了固态与液态的区域。 汽化线AC 显示了沸点与压力的关系, 划分了气态与液态的区域。 升华线AD 表示升华温度与压力的关系 划分了固态与液态的区域。 这三线称为相平衡曲线
对干度x的说明:
定义
干饱和蒸汽质量 mv x = 湿饱和蒸汽质量 mv mf
干饱和蒸汽 x = 0 饱和水 0≤x ≤1 x = 1 干饱和蒸汽
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第7章 水 蒸 汽例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 =0.51056kg m /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 =0.0010608kg m /3 "2v =0.88592kg m /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等于冷却后湿蒸汽的比容即: "1v =2x v或"1v =''22'22)1(v x v x +- 由于"1v ≈''22v x=≈"2"12v v x 0.5763 取蒸汽为闭系,由闭系能量方程 w u q +∆=由于是定容放热过程,故0=w所以 1212u u u q -=∆=而u =h -pv 故)()("11"1222v p h v p h q x x ---= 其中:2x h =''22'22)1(h x h x +-=1773.8kJ /kg则 3.878-=q kJ /kgQ=mq=1.1752⨯(-878.3) =-1032.2kJ例2:1p =50bar C t 01400=的蒸汽进入汽轮机绝热膨胀至2p =0.04bar 。

设环境温度C t 0020=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 =50bar C t 01400=时,1h =3197kJ /kg 1v =0.058kg m /31s =6.65kJ /kgK则1111v p h u -==2907 kJ /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 =2020 kJ /kg 2v =0.058kg m /3 2s =1s =6.65kJ /kgK2222v p h u -==1914 kJ /kg膨胀功及技术功:21u u w -==2907-1914=993 kJ /kg21h h w t -==3197-2020=1177 kJ /kg2)由于损失存在,故该汽轮机实际完成功量为t ri t w w η='=0.88⨯1177=1036 kJ /kg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'h h w t -=,则'12't w h h -==3197-1036=2161 kJ /kg这样利用两个参数'2p =0.04bar 和'2h =2161 kJ /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's s s g -=∆=7.12-6.65=0.47kJ /kgK作功能力损失)(00g f s s T s T w ∆+∆=∆=∆因绝热过程0=∆f s则kg kJ s T w g /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)(21u u m U W -=∆=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p 1=0.3Mpa ,x =0.763,于是/kg m 4643.06058.0763.0001074.0)763.01()1(3111=⨯+-=''+'-=v x v x v1(1(1-=-=h 11=-=h u 而终态是v 2和水与饱和v 2=2v ''=0.4624t 2=143.62态的内能u 2W (2t 2=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,可认为热源与工质温差很小而视过程为可逆过程故⎰-==2112)(v vp pdv w比容值可由“未饱和水与过热蒸汽表”查出,代入上式得kJ/kg 4.5010)06818.0085.0(10366=⨯-⨯=-w(2)对可逆定压加热过程12h h h q -=∆=由过热蒸气表查得焓值后代入上式得kJ/kg 8.2193.28241.3044=-=q若根据水蒸气的h -s 图读取v 和h 的数据亦可得到相近的结果。

图中数据连续,且可显示过程,但所读数据不如表中数据准确。

7.4 思考及练习题1.物质的临界状态究竟是怎样一种状态?2.水的定压产生过程可分为哪几个阶段,经历哪几种状态,写出它们的名称。

3.对水蒸汽的热力过程和理想气体热力过程 ,在分析方法上有何异同之处。

4.试用水蒸汽的热力性质说明冰刀滑冰的机理。

5.理想气体的内能是温度的单值函数,而实际的内能则与T 、v 有关,试计算任意两个温度相同而比容不同的状态下蒸气的内能,从而验证上述(1)耗煤量;(2)温蒸气在过热器中的吸热量。

11.一刚性容器被绝热隔板分成A和B两部分。

已知A和B中的状态分别为:m A=1kg,x A=1,p A=0.5MPa;m B=1kg,x B=1,p B=0.5MPa抽去隔板后,容器内的最终压力为0.7MPa,若环境温度为300K,求:(1)刚性容器的容积及蒸汽的最终状态;(2)过程中交换的热量;(3)过程中总的熵产。

12.一容器内装有1kg的湿蒸汽,其压力p s=10bar,如果容器内的饱和水与饱和蒸汽各自恰好占去容器容积的一半。

求容器内湿蒸汽的焓。

13.在容积V=6m3的容器中,有t s=150℃的饱和水与饱和蒸气共存,其中饱和水占总容积的1/3。

求蒸汽的干度x。

14.在一内径为60cm、高为3m的圆柱形密闭容器中,充以压力p1=80at 的饱和水与饱和水蒸汽混合物,其中饱和水的液面高h1=15cm。

若使容器内湿饱和蒸汽的压力由于冷却而降至p2=40at,求此时饱和水液面的高度h2以及冷却过程中所放出的热量Q。

15.在压力p=8bar下,对1kg的饱和液体加入711.76kJ的热量,结果其内能增加为628kJ。

试求:(1)加热后混合物的干度x=?(2)内汽化潜热和外汽化潜热各为多少?某物质的汽化潜热为1130kJ/kg。

16.现有两个容积相等、材质相同的容器,它们的容积V=1m3,其中一个充满了压力为10bar饱和水,另一个装有压力为10bar的饱和干蒸汽。

如果由于某种意外的原因发生爆炸,问哪一个容器爆炸所引起的危害大些?提示:由于爆炸是在瞬间发生的,饱和水饱和蒸汽进行绝热膨胀其,压力由10bar降至1bar,所以s1=s2,其危害性可粗略按其绝热膨胀所作功的大小来衡量。

由第一定律可得:W=-mΔu。

计算结果饱和水容器爆炸的危害约为饱和汽容器产生危害的30倍。

17.把压力为1bar的干饱和蒸气10kg,在定压下变为t w=50℃的热水,用其所放出的热量来加热空气。

问在定压加热的情况下,这些热量可将多少公斤的空气由t1=50℃加热至t2=100℃。

18.在压力p=30bar,温度t=500℃的过热蒸汽中的加入t w=25℃的水,使其混合后温度t m=400℃,问对1kg蒸汽而言,需要加入多少公斤的水,设过热蒸汽的平均比热c pm=0.5399kcal/kg·℃。

19.有一废热锅炉每小时可把200kg温度为t1=10℃的水,变为t2=100℃的干饱和蒸气。

进入锅炉的烟气温度为t g1=600℃,排烟温度为t g2=200℃,若锅炉的效率为60%,求每小时通过的烟气量。

已知烟气的比热为c p=1.047kJ/kg℃,水的汽化潜热T=2260.87kJ/kg·℃。

20.一加热器每小时换热量9010kJ/h,现送入压力p=1.078bar的蒸气(h=2658.6kJ/kg),蒸气在加热器内放热后变为t2=83℃的凝结水排入大气,问此换热器每小时所需蒸汽量。

21.把压力p=2.94bar的干饱和蒸汽,通过1英寸的管道(内径为2.54cm)送往用户。

无论管内的蒸汽流量是多大,每1m2的管子内表面每小时向管外保温层散出的热量为2093.4kJ/m2·h。

问蒸气在管内流动时每流过10m有多少蒸汽由于散热而冷凝?如要使蒸气的冷凝量限制在管内蒸汽总流量的10%,求每小时需要通过的蒸汽量。

22.蒸汽按pV1.1=C的规律从p1=700kPa膨胀至p2=70kPa。

如果蒸气在初始条件下的干度x=0.9,求膨胀过程中传递的热量。

23.在一个密封的管内充以1kg临界状态的蒸汽。

由于从管内向外传热,使管内蒸汽从临界状态变为压力p=29.4bar的饱和蒸汽,求此时管内蒸汽的干度x=?24.在一个密封的管内充有湿蒸气,现对其加热至临界状态(注:当接近临界状态时管内汽-液分界面应接近管子的中部),求当充入压力p=20bar的湿蒸汽时,其中饱中水与饱和蒸汽的容积比应是多少?25.1kg质量的饱和水装在一刚性容器内,其压力为1bar,饱和温度为99.64℃。

若将水加热至120℃,求下列情况容器内水的终了压力p2:(1)容器的容积未发生变化;(2)容器的容积增大1%。

26.一容器其容积V=0.15m3,其中装有压力p1=7.26bar的干饱和蒸汽,当容器的压力降至p2=3.92bar时,求容器的饱和水及饱和水蒸汽的质量及容积各是多少?27.压力p1=12.5bar的饱和蒸汽,以速度c1=24m/s在内径D=150mm的管道内流动,求蒸汽的质量流量kg/s。

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