【正文】 ，罐內(nèi)空氣參數(shù)為 100 kPa， 25℃。在這個(gè)過(guò)程中，熱量和功的某些值已知，如表，試確定未知量。試求： 天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度； 各 組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的分壓力。 第一種解法： 首先求終態(tài)時(shí)需要充入的空氣質(zhì)量 2 8 82 8 7 5? ???? RT vpm kg 壓縮機(jī)每分鐘充入空氣量 2 8 82 8 7 3101 5? ???? RTpvm kg 所需時(shí)間 ?? mmt 2 第二種解法 將空氣充入儲(chǔ)氣罐中，實(shí)際上就是等溫情況下把初壓為 一定量的空氣壓縮為 的空氣； 或者說(shuō) 、 m3 的空氣在 下占體積為多少的問(wèn)題。試求被壓入的 CO2 的質(zhì)量。 應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程。大氣壓力 B＝ 101kPa，問(wèn)：（ 1）氣缸中空氣的終溫是多少？（ 2）終態(tài)的比容是多少？（ 3）初態(tài)和終態(tài)的密度各是多少？ 解：熱力系：氣缸和活塞構(gòu)成的區(qū)間。 閉口系統(tǒng) 根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程 WUQ ??? 因?yàn)闆](méi)有作功故 W=0；熱量來(lái)源于人體散熱；內(nèi)能的增加等于人體散熱。 過(guò)程 Q（ kJ） W（ kJ） ΔE（ kJ） 1～ 2 1100 0 1100 2～ 3 0 100 100 3～ 4 950 0 950 4～ 5 0 50 50 解：同上題 37 解：熱力系： 閉口系統(tǒng)，狀態(tài)方程： bavp ?? )]()[( ????? vpvpU ＝ 90kJ 由狀態(tài)方程得 1000＝ a*+b 200=a*+b 解上兩式得： a=800 b=1160 則功量為 1]1160)800(21[ vvpdvW ???? ? ＝ 900kJ 過(guò)程中傳熱量 WUQ ??? ＝ 990 kJ 3－ 8 容積由隔板分成兩部分，左邊盛有壓力為 600kPa，溫度為 27℃的空氣，右邊為真空，容積為左邊 5倍。 解：開(kāi)口系統(tǒng) 特征：絕熱充氣過(guò)程 工質(zhì)：空氣（理想氣體） 根據(jù)開(kāi)口系統(tǒng)能量方程，忽略動(dòng)能和未能，同時(shí)沒(méi)有軸功，沒(méi)有熱量傳遞。現(xiàn)以一絕熱容器用帶閥門的管道與它相連，慢慢開(kāi)啟閥門使空氣從主管道流入容器。已知大氣壓力 B＝ ，試問(wèn)應(yīng)將空氣的溫度加熱到多少度？空氣的內(nèi)能、焓和熵的變化為多少？ 解：（ 1）定容過(guò)程 ???? 0 1 0 11 0 0*2 8 61212 ppTT 內(nèi)能變化： ?????? )(*287*25)12( TTcu v?????? )(*287*27)12( TTch p kJ/kg ??? 12ln ppcs v kJ/() 46 6kg空氣由初態(tài) p1＝ ， t1=30℃，經(jīng)過(guò)下列不同的過(guò)程膨脹到同一終壓 p2＝ ：（ 1）定溫過(guò)程 ；（ 2）定熵過(guò)程；（ 3）指數(shù)為 n＝ 的多變過(guò)程。設(shè)已知以下各參數(shù)： t1=500℃，v2=， p3＝ ， v3=。 解： ???? 51 0 1 3 2 *150*10*1 0 1 3 2 6ppVpWQ59260kJ 413 活塞式壓氣機(jī)吸入溫度 t1=20℃和壓力 p1＝ 的空氣，壓縮到 p2＝ ，壓氣機(jī)每小時(shí)吸氣量為 600 標(biāo)準(zhǔn) m3。試求各壓氣機(jī)的容積效率（假設(shè)膨脹過(guò)程的指數(shù)和壓縮過(guò)程的指數(shù)相同）。 解： t＝ 210℃的飽和汽和飽和水的比容分別為： v``＝ `＝ m3/kg h``＝ `= kJ/kg 濕飽和蒸汽的質(zhì)量： xmm v? `)1(`` vxxvmV ??? 解之得： x= 比容： vx＝ xv``+(1x)v`= m3/kg 焓： hx＝ xh``+(1x)h`=1904kJ/kg 7－ 4 將 2kg水盛于容積為 的抽空了的密閉剛性容器中，然后加熱至 200℃試求容器中（ 1）壓力；（ 2）焓；（ 3）蒸汽的質(zhì)量和體積。設(shè)蒸汽流過(guò)暖風(fēng)機(jī)后全部變?yōu)?p＝ MPa 的凝結(jié)水。 解：（ 1）容器的總?cè)莘e pA＝ MPa 的干飽和蒸汽參數(shù) v``＝ ``＝ ＝ A 占容積： VA=mAv``= m3 pB＝ 1 MPa 的飽和蒸汽參數(shù) v``＝ `＝ h``＝ 2777kJ/kg h`＝ vB=xv``+(1x)v`= m3/kg hB＝ xh``+(1x)h`=2374kJ/kg uB＝ 2219kJ/kg B 占容積： VA=mBv= m3 總?cè)莘e :V=VA+VB= m3 的飽和蒸汽參數(shù) v``＝ `＝ h``＝ `＝ 蒸汽比容： ??mVv m3/kg 蒸汽干度： ``` `vv vvx x ??? ＝ （ 2）由蒸汽傳給環(huán)境的熱量 終了時(shí)的焓： hx＝ xh``+(1x)h`=2502kJ/kg ux＝ xBABBAA ummumumq )( ???? ＝ kJ 7－ 10 將 1kgp1=， t1=200℃的蒸汽在定壓條件下加熱到 t2=300℃，求此定壓加熱過(guò)程加入的熱量和內(nèi)能的變化量。（ 1）求每小時(shí)通過(guò)的煙氣量；（ 2）試將鍋爐中煙氣的放熱過(guò)程與蒸汽的吸熱過(guò)程定性的表示在同一 ts 圖上。 解：水蒸氣分壓力： 根據(jù) ?t 25℃，查水蒸氣表得對(duì)應(yīng)的飽和壓力為 ?sp ?? sv pp ? = 露點(diǎn)：查水蒸氣表，當(dāng) ?vp 時(shí)，飽和溫度即露點(diǎn) ?t ℃ ?t 25℃ , 39。 解：圖解法略。 解：查表 t 1＝ 15℃， 1sp ＝ kPa t 2＝ 35℃， 2,sp ＝ 計(jì)算狀態(tài)參數(shù)： t 1＝ 15℃， ? 1＝ 60％時(shí) 11 1 sv pp ?? ＝ kPa ??? 116221 vvpB pd (a) ???? ) 5 0 1(10 0 tdth (a) 在加熱器中是等濕過(guò)程： ?? 12 dd (a) ???? ) 5 0 1(20 0 tdth kJ/kg(a) 查圖得濕空氣相對(duì)濕度： ? 2＝ 18％ 干空氣的質(zhì)量： ?? ???? 288287 200)1020202000(TR Vpm aaa 加熱量： ??? )12( hhmq a 干燥器中是絕熱 過(guò)程 h3=h2= kJ/kg(a) 由 ? 3＝ 90％查表得 3d ＝ (a) 吸收的水份： )23( ddmm aw ?? ＝ 89 某空調(diào)系統(tǒng)每小時(shí)需要 t c＝ 21℃， ? c＝ 60％的濕空氣 12020m3。（ 1）求在處理過(guò)程中所除去的水分及放熱量；（ 2）如將 35℃ 的純干空氣 4500 kg冷卻到 21℃，應(yīng)放出多少熱量。試求（ 1）需預(yù)先將新空氣加熱到多少度？（ 2）新空氣與循環(huán)空氣的流量各為多少（ kg/h）？ 解：已知： t 1＝ 5℃， ? 1＝ 80％， t 2＝ 25℃， ? 2＝ 70％ 查 hd 圖可得： h1= kJ/kg(a) d1=(a) ， h2= kJ/kg(a) d2= g/kg(a) 求 t c＝ 21℃， ? c＝ 60％的水蒸氣分壓力 hc＝ kJ/kg(a)， dc=(a)， 1sp ＝ ， 1vp ＝ ， 求干空氣質(zhì)量： ?????? 294287 1 2 0 0 0)1 4 9 01 0 1 3 0 0(TR Vpmaaa 14195kg/h 根據(jù)混合空氣的焓和含濕量計(jì)算公式可得： ?1am 6839 kg/h ?2am 7356 kg/h h= kJ/kg(a) 根據(jù) d=d1= g/kg(a)查圖得 t=17℃ 810 為滿足某車間對(duì)空氣溫度及相對(duì)濕度的要求，需將 t 1＝ 10℃， ? 1＝ 30％的空氣加熱加濕后再送入車間，設(shè)加熱后空氣的溫度 t 2＝ 21℃，處理空氣的熱濕比? ＝ 3500。 解： 空氣 21℃對(duì)應(yīng)的飽和壓力： ?sp 水蒸氣的分壓力： sv pp ?? ＝ kPa 溫度 21℃和相對(duì)濕度分別為 70％的空氣焓： (a) 干空氣的質(zhì)量： ?????? 294287 60)(TR Vpmaaa 空氣的含濕量： ??? vvpBpd 622(a) 空氣的總質(zhì)量： )( dmm a ?? ＝ kg 空氣的焓值： ?hma ＝ kJ 88 將溫度 t 1＝ 15℃， ? 1＝ 60％的空氣 200m3 加熱到 t 2＝ 35℃，然后送入到干燥器。進(jìn)入加熱器的濕空氣容積為 1V ＝10000 m3。求該濕空氣的含濕量、水蒸氣分壓力、露點(diǎn)、水蒸氣密度、干空氣質(zhì)量、濕空氣氣體常數(shù)。已知給水的溫度 25℃；從鍋筒引出的濕蒸汽的干度 x＝ ；濕蒸汽在過(guò)熱蒸汽中再加熱至 300℃；煤的發(fā)熱值為 29400kJ/kg。 解： t＝ 120℃的干飽和蒸汽參數(shù)： v``＝ ``＝ 容積： V=mv``= m3 t＝ 80℃的飽和蒸 汽參數(shù) v`＝ 0. 0010292m3/kg v``＝ h``＝ `= kJ/kg p2= 比容： ?? mVvx ＝ m3/kg 干度： ``` `vv vvx x ??? ＝ 焓： hx＝ xh``+(1x)h`=放出的熱量： q=m(h``120hxvx(p2p1))=817 kJ 7－ 9 有一剛性容器，用一薄板將它分隔為 A、 B 兩部分。 干度： ``` `vv vvx x ??? ＝ 焓： hx＝ xh``+(1x)h`=蒸汽的質(zhì)量和體積： mv=x m= 2= V= mv v``＝ 75 已知 8 m3 的濕蒸汽，在 p＝ MPa 時(shí)，其濕度（ 1－ x）＝ ，求此濕蒸汽的質(zhì)量與焓。焓值分別為 ， kJ/kg， 335 kJ/kg， kJ/kg， kJ/kg。試計(jì)算壓縮終了空氣的溫度。空氣由狀態(tài) 2 繼續(xù)被定溫壓縮，直到比容的值和開(kāi)始時(shí)相等， v3=v1，求 3 點(diǎn)的參數(shù)（ P,T,V）和氣體所作的總功。試求該過(guò)程的多變指數(shù)，以及每千克氣體所作的功、所吸收的熱量以及內(nèi)能、焓和熵的變化。該過(guò)程為：（ 1）可逆定溫膨脹；（ 2）向真空自由膨脹。 3－ 11 一只 的罐，與溫度為 27℃ 、壓力為 7MPa 的壓縮空氣干管相連接，當(dāng)閥門打開(kāi)，空氣流進(jìn)罐內(nèi)，壓力達(dá)到 5MPa 時(shí)，把閥門關(guān)閉。 解：熱力系：左邊的空氣 系統(tǒng)：整個(gè)容器為閉口系統(tǒng) 過(guò)程特征：絕熱，自由膨脹 根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程 WUQ ??? 絕熱 0?Q 自由膨脹 W＝ 0 因此Δ U=0 對(duì)空氣可以看作理想氣體，其內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)， 得 KTTTTmc v 3 0 0120)12( ????? 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 1612 11222 pV VpVRTp ??? ＝ 100kPa 39 一個(gè)儲(chǔ)氣罐從壓縮空氣總管充氣，總管內(nèi)壓縮空氣參數(shù)恒定，為 500 kPa， 25℃。 3－ 5，有一閉口系統(tǒng)，從狀態(tài) 1 經(jīng) a 變化到狀態(tài) 2，如圖，又從狀態(tài) 2 經(jīng) b 回到狀態(tài) 1；再?gòu)臓顟B(tài) 1 經(jīng)過(guò) c變化到狀態(tài) 2。 解：折合分子量 287 6 322 3 11??? ?iiMgM＝ 氣體常數(shù) ?? MRR ＝ 288 )/( KkgJ ? 容積成分 2/22 MoMgr oo ? ＝ ％ ?2Nr 1－ ％＝ ％ 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容 和密度 ?? M? ＝ kg /m3 ?1?v ＝ m3/kg 215 已知天然氣的容積成分 %974 ?CHr ， % ?HCr ， % ?HCr ， % ?HCr ，% ?COr ， % ?Nr 。 使用理想氣體狀態(tài)方程。 解：（ 1） 2N 的氣體常數(shù) 2883140 ?? MRR ＝ )/( KkgJ ? （ 2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 2N 的比容和密度 1 0 1 3 ??? pRTv ＝ kgm/3 v1?? ＝ 3/mkg （ 3） MPap ? ， 500?t ℃ 時(shí)的摩爾容積 Mv Mv ＝ pTR0 ＝ kmolm /3 23．把 CO2 壓送到容積 3m3 的儲(chǔ)氣罐里，起始表壓力 301 ?gp kPa，終了表壓力 ?gp Mpa，溫度由 t1＝ 45℃ 增加到 t2＝ 70℃ 。 壓送前儲(chǔ)氣罐中 CO2 的質(zhì)量 1111 RTvpm ? 壓送后儲(chǔ)氣罐中 CO2 的質(zhì)量 2222 RTvpm ? 根據(jù)題意 容積體積不變； R＝ Bpp g ?? 11 （ 1） Bpp g ?? 22 （ 2） 27311 ??tT （ 3） 27322 ??tT （ 4） 壓入的 CO2 的質(zhì)量 )1122(21 TpTpRvmmm ???? （ 5） 將（ 1）、 (2)、 (3)、 (4)代入（ 5）式得 m= 25 當(dāng)外界為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，一鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)可送 300 m3 的空氣，如外界的溫度增高到 27℃ ，大氣壓降低到，而鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)的送風(fēng)量仍為 300 m3，問(wèn)鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的質(zhì)量改變多少？ 解：同上題 1 0 00)273 (287300)1122(21 ??????? TpTpRvmmm ＝ 26 空氣壓縮機(jī)每分鐘自外界