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。 解：查表
t1＝15℃，ps1＝1.704 kPa t2＝35℃，ps,2＝5.622kPa
计算状态参数：
t1＝15℃，?1＝60％时 pv1??1ps1＝1.02 kPa d1?622pv1B?p?6.33g/kg(a)
v1h1?1.01t1?0.001d1(2501?1.85t1)?31.
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：
?2＝18％
干空气的质量：
mpaV(101300?1020)?R?200a??242
aT287?288.6kg 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) 由?3＝90％查表得d3＝12.64g/kg(a) 吸收的水份：
mw?ma(d3?d2)＝1538.4g
8-9某空调系统每小时需要tc
＝21℃，?c＝60％的
湿空气12000m3
。已知新空气的温度t1＝5℃，?1
＝80％，循环空气的温度t2＝25℃，?2＝70％。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％，
t2＝25℃，?2＝70％
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)，ps1
＝
2.485kPa，pv1＝1.49kPa，
求
干
空
气
质
量
：
maV(101300?1490)?a?pR?12000294?aT287?14195kg/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?4500 kg/h）
。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
t2＝21℃，?2＝60％ t1＝35℃，?1＝70％得
h1=99.78 kJ/kg(a)
d1=25.17
g/kg(a) h2=44.76 kJ/kg(a)
d2=9.3
g/kg(a)
处理过程除去的水分mw?ma(d1?d2)=71.4
kg/h 放热量：q?ma(h1?h2)＝247.6 kJ/h
（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td＝8℃,
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：
?1?52％ vs＝65.08m3/kg
??13v1??1??s?v＝0.008kg/m
sd1?622pv1B?p?6.7g/kg(a)
v1(2) 相对湿度?2=14％
vs ＝19.5m3/kg
绝对湿度?v2??2??2s??v＝
s0.0072kg/m3
(3) 冷却至饱和状态?3=100％
饱和温度为8℃
vs ＝120.9m3/kg
绝对湿度?s＝0.00827kg/m3
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
t1＝15℃，?1＝50％
t2＝30℃，?2＝100％得
h1=28.45 kJ/kg(a)
d1=5.28
g/kg(a)
h2=99.75kJ/kg(a)
d2=27.2
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：
hw3＝159.1 kJ/kg
hw4＝96.3
kJ/kg
干空气的质量：
m(hw3?hw4)a?mw3(h2?h1)?hw4(d2?d1)?10?3＝90.7×103kg(a)/h 送入湿空气的质量
m?ma(1?0.001d1)＝91.2×103kg/h
蒸发的水量
mw?ma(d2?d1)?10?3＝1988 kg/h
（2）查图湿球温度为9.7℃，hw4＝40.6kJ/kg
m(hw3?hw4)a?mw3(h2?h1)?hw4(d2?d1)?10?3＝
168.3×103kg(a)/h
送入湿空气的质量
m?ma(1?0.001d1)＝169.2×103kg/h
8－14某厂房产生余热16500kJ/h，热湿比?＝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?16500??10007000＝2.357kg/h
查图得h2=49.84 kJ/kg ,h1=35 kJ/kg，d1=6.3
g/kg(a) 送干空气量ma?Qh2?h1?1112 kg/h
送风量m?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
c2h0=h1+
2
当c=100m/s时： h0=301
kJ/kg，Th00＝
c＝298K，
pkp?pT01(0)k?1T＝0.106 MPa
1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
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：pc??p1?0.528?0.3?0.1584>0.2 MPa
采用渐缩喷管。 c1=20m/s较小忽略。 因此2-2截面处是临界点
k?1T?T1(p22)kp1?421K
v2?RT2P2?0.6m3/kg k?1c2?2kRT1[1p2kk?1?(p1)]?323m/s
f2?v2?m?0.00185m3c2
9-3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:
pc??p1?0.528?2.53=1.33<1.5 MPa
没有到临界。 滞止温度：
T0?T1?c212c＝354.24K
pk滞止压力：p0?p1(T0T1)k?1＝2.56 MPa k?1c2?2kRT0kk?1[1?(p2p0)]?317.5 m/s
T2?T1(p2k?1kp1)＝304K
v2?RT2P2?0.058 m3/kg m?f2c2v2?0.55 m3/s
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：
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 由定熵过程方程可得：（按c1＝0处理）
k?1T2?T1(p2kp1)＝294K
c2＝a＝
KRT2＝344 m/s
v2?RT2P2?0.0634 m3/kg m?f2c2v2?0.543 m3/s
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
流量均为m??0.5kg/s。试选择喷管类型，计算喷
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。 k?1T2?T1(p2kp1)＝1108K c2?2kRk?1[T1?T2]?474 m/s v2?RT2P2?0.636 m3/kg f2?v2?mc2?6.7cm2 （2）p2＝0.12MPa pc??p1?0.528?0.7=0.37 MPa>pb 选缩放喷管。 pk?1T2?T1(2)kp1＝737K c2?2kRk?1[T1?T2]?985 m/s v2?RT2P2?1.76 m3/kg f2?v2?mc2?8.9cm2 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 v1?RT1?0.71 m3P1/kg m?fc1v1?14.08 kg /s （2）v2?fc2m?0.1?171.414.08＝1.22 m3/kg T2?p2v2R?595K （3）q?mcp?t?3141kJ/s 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 pc??p1?0.528?0.18=0.1 MPa =pb 出口为临界流速 cc?2kk?1RT1?416.7 m/s 质量流量 k?1T2?T1(p2kp1)＝484K v2?RT2?1.26 m3P2/kg m?fcv2?0.026 kg /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，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： p2k?1(kp1)?0.6314 k?1T2?T1(p2kp1)＝378.8K v22?RTP?1.09 m3/kg 22kRT1pk?1c2?kk?1[1?(2p1)]?667m/s f?mv2c＝24.5cm2 2(2)c'2??c2?650 m/s T'2?T1??(T1?T2)?390 K 'v'22?RTP?1.12 m3/kg 2f?mv'2c'＝25.8cm2 2 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 流量m??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面积。 解：进口流速c1＝200m/s c212?20 kJ/kg远小于燃气的进口焓cpT1＝1000 kJ/kg 忽略。 出口流速： k?1(p2)kp1?0.5436 T2?T1(p2k?1kp1)＝543.6K c2?44.72cp(T1?T2)?955m/s c'2??c2?931 m/s T'2?T1??(T1?T2)?566 K R?k?1kcp＝264.7 kJ/(kg.K) 'RT'v2?2P?1.5 m3/kg 2出口截面积 f?mv'2c'＝805cm2 2(2)喉部流速： pc??p1??0.535 MPa k?1Tc?T1?k＝847.4K cc?kRTc)?552m/s vRTcc?P?0.4193 m3/kg c喉部截面积 f?mv'cc'＝380cm2 c
工程热力学课后习题及答案第六版
