解：查表
查图得：tc?28.5℃
?c ＝73％
8-6已知湿空气的ht1＝15℃，ps1＝1.704 kPa t2＝35℃，ps,2＝5.622kPa
?60kJ/kg(a) ，t=25℃，试用B
计算状态参数：
＝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％
t1＝15℃，?1＝60％时
pv1??1ps1＝1.02 kPa
d1?622ps?3.167kPa
水蒸气分压力
8-7 在容积V＝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：水蒸气的分压力：
pv1?6.33g/kg(a)
B?pv131.
h1?1.01t1?0.001d1(2501?1.85t1)?pv??ps＝2185Pa
15kJ/kg(a)
在加热器中是等湿过程：d2?d1?6.3g/kg(a)
h2?1.01t2?0.001d2(2501?1.85t2)?5
1.5 kJ/kg(a)
查图得湿空气相对湿度：
ps?2.485kPa
?2＝18％
干空气的质量：
pv??ps＝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
ma?.6kg
paV(101300?1020)?200??242RaT287?288pV(101300?1729.5)?60ma?a??RaT287?294.8kg
空气的含湿量：
加热量：
q?ma(h2?h1)?4937.8kJ
干燥器中是绝热过程h3=h2=51.5 kJ/kg(a)
d?622pv?10.8g/kg(a)
B?pv由?3＝90％查表得d3＝12.64g/kg(a) 吸收的水份：
空气的总质量：m空气的焓值：
?ma(1?0.001d)＝71.5 kg mw?ma(d3?d2)＝1538.4g
8-9某空调系统每小时需要t＝21℃，?c＝60％的
c
3
湿空气12000m。已知新空气的温度t1＝5℃，?1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：t1＝5℃，?1＝80％，
mah?70.8×48.77＝3452.9 kJ
8-8将温度t1＝15℃，?1＝60％的空气200m3加
热到t2＝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。
＝80％，循环空气的温度t2＝25℃，?2＝70％。
21
t2＝25℃，?2＝70％
h1=99.78 g/kg(a) h2=44.76 g/kg(a)
kJ/kg(a) kJ/kg(a)
d1=25.17 d2=9.3
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tc＝21℃，?c＝60％的水蒸气分压力 hc＝44.76 kJ/kg(a)，dc=9.3g/kg(a)，2.485kPa，求
干
处理过程除去的水分mwkg/h
＝
放热量：q?ma(d1?d2)=71.4
ps1?ma(h1?h2)＝247.6 kJ/h
pv1＝1.49kPa，
空
气
质
量
：
（2）将35℃的纯干空气4500 kg冷却到21℃，放出热量
q?macp(t1?t2)＝63630kJ
8－12已知湿空气的温度t＝18℃，露点t＝8℃,
d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：
ma?paV(101300?1490)?12000??RaT287?29414195kg/h
根据混合空气的焓和含湿量计算公式可得：
ma1?6839 kg/h
ma2?7356 kg/h
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t1＝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t2＝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t1＝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t2＝21℃，?2＝60％的湿空气若干（其中干空气质量ma?1?52％
vs＝65.08m3/kg
?v1??1??s??1vs＝0.008kg/m3
d1?622pv1?6.7g/kg(a)
B?pv1(2) 相对湿度?2=14％
vs ＝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℃
?4500 kg/h）。
?v2??2??s??2vs＝
现将室外温度t1＝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
vs ＝120.9m3/kg
绝对湿度?s＝0.00827kg/m3
t2＝21℃，?2＝60％
t1＝35℃，?1＝70％得
22
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
7000。为保持室内温度t2＝27℃及相对湿度?2＝40％的要求，向厂房送入湿空气的温度t1＝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
：
?d?1000?h??1000?16500＝2.357kg/h
7000kJ/kg ,h1=35 kJ/kg，d1=6.3
查图得h2=49.84 g/kg(a)
d1=5.28 d2=27.2
送干空气量ma送风量m
t1＝15℃，?1＝50％ t2＝30℃，?2＝100％得
h1=28.45 g/kg(a)
h2=99.75kJ/kg(a) g/kg(a)
由t3＝38℃和t4＝23℃，取水的平均定压比热cpm＝4.1868kJ/(kg.K) 水的焓值：
kJ/kg(a)
?Q?1112 kg/h
h2?h1?ma(1?0.001d1)＝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=cpT1=1.01×293=296kJ/kg
hw3＝159.1 kJ/kg hw4＝96.3
干空气的质量：
kJ/kg
ma?mw3(hw3?hw4)(h2?h1)?hw4(d2?d1)?10?33
c2h0=h1+
2
当c=100m/s时： h0=301
kJ/kg，T0＝
＝90.7×10kg(a)/h 送入湿空气的质量
h0cp＝298K，
m?ma(1?0.001d1)＝91.2×103kg/h
蒸发的水量
Tp0?p1(0)k?1＝0.106 MPa
T1当c=300m/s时：
h0=341 kJ/kg，T0＝337.6K，p0= 0.158MPa 当c=500m/s时：
h0=421 kJ/kg，T0＝416.8K，p0= 0.33MPa 当c=1000m/s时：
＝
h0=796 kJ/kg，T0＝788.1K，p0= 0.308MPa
kmw?ma(d2?d1)?10?3＝1988 kg/h
（2）查图湿球温度为9.7℃，hw4＝40.6kJ/kg
mw3(hw3?hw4)ma?(h2?h1)?hw4(d2?d1)?10?3168.3×103kg(a)/h
送入湿空气的质量
?9-2质量流量m?1kg/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：pcm?ma(1?0.001d1)＝169.2×103kg/h
8－14某厂房产生余热16500kJ/h，热湿比?＝
??p1?0.528?0.3?0.1584>0.2 MPa
23
采用渐缩喷管。 c1=20m/s较小忽略。 因此2-2截面处是临界点
由定熵过程方程可得：（按c1＝0处理）
p2T2?T1()p1v2?c2?k?1kp2T2?T1()p1c2＝a＝
k?1k＝294K
?421K
KRT2＝344 m/s
RT2?0.6m3/kg P22kRT1p2[1?()k?1p1k?1kv2?]?323m/s
RT2?0.0634 m3/kg P2f2c2m??0.543 m3/s
v2
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
f2?
v2?m?0.00185m3 c29-3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:
??0.5kg/s。试选择喷管类型，计算喷流量均为m管出口截面处的流速及出口截面积。 解：（1）p2＝0.5MPa
pc??p1?0.528?0.7=0.37 MPa 未到临界，选用渐缩喷管。 pc??p1?0.528?2.53=1.33<1.5 MPa 没有到临界。 滞止温度： c12T0?T1?2cpp2T2?T1()p1＝354.24K k?1k＝1108K c2?k2kR[T1?T2]?474 m/s k?1T0k?1)＝2.56 MPa 滞止压力：p0?p1(T1v2?c2?2kRT0p2[1?()k?1p0k?1kk?1k]?317.5 m/s RT2?0.636 m3/kg P2v2?mf2??6.7cm2 c2（2）p2＝0.12MPa p2T2?T1()p1v2?＝304K pc??p1?0.528?0.7=0.37 MPa>pb 选缩放喷管。 RT2?0.058 m3/kg P2f2c2m??0.55 m3/s v2p2T2?T1()p1c2?k?1k＝737K 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： 2kR[T1?T2]?985 m/s k?1v2?pc??p1?0.528?2.53=1.33 MPa >pb 所以渐缩喷管进口截面压力p2＝pc＝1.33 MPa RT2?1.76 m3/kg P2v2?mf2??8.9cm2 c2 24 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 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： pc??p1?0.528?0.5=0.264 MPa >p2 所以应采用缩放喷管。 (1)出口流速： RT1?0.71 m3/kg P1fc1m??14.08 kg /s v1fc20.1?171.4（2）v2?＝1.22 m3/kg ?m14.08p2v2T2??595K Rv1?（3）q 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 p2()p1k?1k?0.6314 k?1kp2T2?T1()p1＝378.8K v2?RT2?1.09 m3/kg P22kRT1p2[1?()k?1p1k?1k?mcp?t?3141kJ/s c2?]?667m/s f?(2)c2'mv2c2＝24.5cm2 ??c2?650 m/s pc??p1?0.528?0.18=0.1 MPa =pb 出口为临界流速 T2'?T1??(T1?T2)?390 K RT2'v??1.12 m3/kg P2'2cc?2质量流量 kRT1?416.7 m/s k?1k?1kmv'2f?'c2 ＝25.8cm2 p2T2?T1()p1v2?＝484K 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 RT2?1.26 m3/kg P2fcm??0.026 kg /s v2?流量m面积。 ?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解：进口流速c1＝200m/s 9－8空气通过一喷管，进口压力p1= 0.5MPa，t1＝ ?600K，质量流量为m?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， c12?20 kJ/kg远小于燃气的进口焓cpT1＝1000 2kJ/kg 忽略。 25
工程热力学(第五版 - )课后习题答案（含题目）
