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22?T??T?Ex,Q???Q?1?0???mcVdT?1?0?1T?1T???
?T??mcV??T2?T1??T0ln2?T1??300???1?0.717???300?450??290ln??23.2(kJ)?450??
由于放出的热量全部被环境吸收，使热量有效能全部变成了无效能，故有效能损失
I?23.2kJ
?s图上阴影面积所示。
有效能损失如图3-40的T
11.空气进行可逆的多变过程，多变指数n 答案
压缩
?1.3,耗功量为67.95kj/kg，求热量和热力学能变化。
Q??16.95kJ,?U?50.85kJ
第六章 水蒸气
1.湿饱和蒸汽，答案
p?0.9MPa,x?0.85，试由水蒸气表求t,h,v,s,和u。
ts?175.389?C,h?2468.99kJkg
v?0.18284m3kg,s?5.9431kJ?kg.K?
u?2304.43kJkg2.过热蒸汽，p?3.0MPa.t?425℃，根据水蒸气表求v,h,s,u和过热度D，再用h?s图求上述参
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数。
答案 查表：v?0.103638m3kg,h?3286.7kJkg
s?7.00255kJ?kg.K?,u?2958kJkgD?t?ts?191.107C 查图：v?
?0.105m3kg,h?3290kJkg
s?7.00kJ?kg.K?,u?2958kJkgD?190C;3.开水房用开水的蒸汽与t?
?20℃同压下的水混合，试问欲得5t的开水，需要多少蒸汽和水？
?m?mV。
解 设需蒸汽为mVkg，则水为mw由
p?0.1MPa，查得h??417.52kJkg,h???2675.14kJkg
t?20?C时，h2?83.96kJkg
h1?xh????1?x?h??0.86?2675.14?0.14?417.52?2359.07?kJkg?
根据热力学第学一定律
???0mh???mVh2??m?mV?h1??0m?h??h1?5000??417.52?83.96?
mV???733?kg?h1?h22359.07?83.96mw?m?mV?5000?733?4267?kg?4.已知水蒸气答案
p?0.2MPa,h?1300kj/kg，试求其v,t,s。
v?0.3158m3kg,t?120.30?C,s?3.5452kJ?kg.K?
5.1kg蒸汽，p1做的功。 解
?2.0MPa,x1?0.95，定温膨胀至p2?0.1MPa，求终态v,h,s及过程中对外所
w?683.0?kJkg?
p1?3.0MPa,t1?435℃。若经可逆膨胀绝热至p2?.MPa，蒸汽流量为
6.进汽轮机的蒸汽参数为
4.0kg/s，求汽轮机的理想功率为多少千克：
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答案
P?4.66?103kW
7.一刚性容器的容积为0.3MPa，其中
15为饱和水，其余为饱和蒸汽，容器中初压为0.1MPa。欲使
饱和水全部汽化，问需要加入多少热量？终态压力为多少？若热源温度为500℃，试求不可逆温差传热的有效能损失。设环境温度为27℃。
I?2.005?104?kJ?
8.容积为0.36m的刚性容器中贮有t3?350℃的水蒸气，其压力表度数为100kPa。现容器对环境散
热使压力下降到压力表度数为50kPa。试求：
（1）.确定初始状态是什么状态？ （2）.求水蒸气终态温度；
（3）.求过程放出的热量和放热过程的有效能损失。 设环境温度为20℃，大气压力为0.1MPa。 答案 （1）过热蒸汽；
（2）t2?145.8?C（此结果为利用教材《热工基础与应用》后附录
?A-7所得。利用较详细水蒸
气热表或h?s图答案应为191（3）QC）
??82.6kJ,I?35.8kJ（同上，Q??59.1kJ,I?27.2kJ）
9.气轮机的乏汽在真空度为96kPa干度为x?0.88的湿空气状态下进入冷凝器，被定压冷却凝结为饱和
水。试计算乏汽体积是饱和水体积的多少倍，以及1kg乏汽2在冷凝器中放出的热量。设大气压力为
0.1MPa。
答案
V1?3.05?104,q?2140kJkg V1?10.一刚性绝热容器内刚性各班将容器分为容积相同的
A,B两部分。设A的容积为0.16m3，内盛有压力
为0.1MPa、温度为300℃的水蒸气；B为真空。抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨胀达到新的平衡态。试求终态水蒸气的压力、温度和自由膨胀引起的不可逆有效能损失。设环境温度为20℃，并假设该蒸汽的自
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由膨胀满足解（1）由
pV?常数。
p2V2?p1V1?常数
p2?p1V11?1.0??0.5?MPa? V22 得
（2） 由
p1?1.0MPa,t1?300?C，查得
v1?0.2579m3kg,s1?7.1216kJ?kg.K?m?V10.16??0.62kgv10.25793
V2?2V1?0.32mv2?由
V20.32??0.5161?m3kg?m0.62p2?0.5MPa,v2?0.5161m3kg，查得
t2?293.63?C,s2?7.4347kJ?kg.K?
?Sg?m?s2?s1??0.62??7.4347?7.1216??0.1941?kJK? I?T0?sg?293?0.1941?56.88?kJ?11.利用空气冷却蒸汽轮机乏汽的装置称为干式冷却器。瑞哦流经干式冷却器的空气入口温度为环境温度
t1?20℃，出口温度为t2?35℃。进入冷凝器的压力为7.0kPa，干度为0.8，出口为相同压力的饱
和水。设乏汽流量为220t/h，空气进出口压力不变，比热容为定值。试求：
（1）.流经干式冷却器的焓增量和熵增；
（2）.空气流经干式冷却器的熵变以及不可逆传热引起的熵产。
解（1）由
p?7.0kPa,x?0.8查算得
h1?2089.91kJkg,s1?6.7307kJ?kg.K?
h2?h??163.31kJkg,s2?s??0.5589kJ?kg.K?对空气Rg?0.287kJ?kg.K?,cp?1.004kJ?kg.K?
根据热力学第一定律有
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qm,v?h1?h2??qm,acp?t2?t1?qm,a?qm,v?h1?h2?cp?t2?t1? 220??2089.91?163.31?43??2.814?10?th??7.818?10kgs1.004??35?20?（2）
??a?qm,acp?t2?t1??7.818?103?1.004??35?20??1.177?105?kW??Sa?39.18?kWK?
(3)
?SV??377.17?kWK??Sg?14.63?kWK?39.
p1?9.0MPa,t1?500℃的水蒸汽进入气轮机中作绝热膨胀，终压为p2?50kPa。汽轮机相对
内效率
?t?h2?h1?0.86
h1?h2s式中h2s——为定熵膨胀到p2时的焓。试求
（1）.每kg蒸汽所做的功；
（2）.由于不可逆引起熵产，并表示在T答案 由由s2?s图上。
p1?9.0MPa,t1?500?C查得h1?3385kJkg,s1?6.656kJ?kg.K?
?s1?6.656kJ?kg.K?,p2?5.0kPa查得h2s?2030kJkg ?h1?h2h1?h2s
由?T得h2?2220?kJkg?wsh?1165?kJkg?
p2?5kPa,h2?2220kJkg查得
（3） 由
?sg?0.664?kJ?kg.K??s2?7.32kJ?kg.K?过程如图所示。
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工程热力学课后题答案
