工程热力学(第五版)课后习题答案(6)

2019-01-19 14:42

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:ma?paVRaT?(101300?1490)?12000287?294?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 h2=44.76

kJ/kg(a) kJ/kg(a)

d1=25.17 g/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

26

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

?v1??1??s??1vs=0.008kg/m3

d1?622pv1B?pv1?6.7g/kg(a)

(2) 相对湿度?2=14%

vs =19.5m3/kg

绝对湿度?v2??2??s??2vs=0.0072kg/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) d2=27.2 g/kg(a)

h2=99.75kJ/kg(a)

由t3=38℃和t4=23℃,取水的平均定压比热cpm=4.1868kJ/(kg.K)

27

水的焓值:

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?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

ma?mw3(hw3?hw4)(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?查图得h2=49.84 送干空气量ma?1000?h??1000?165007000=2.357kg/h

kJ/kg ,h1=35 kJ/kg,d1=6.3 g/kg(a)

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

h0=h1+

c22

28

当c=100m/s时: h0=301 kJ/kg,T0=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

h0cp=298K,p0?p1(T0T1k)k?1=0.106 MPa

??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℃,9-2质量流量mc1=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

T2?T1(p2p1k?1)k?421K

v2?RT2P2?0.6m3/kg

c2?2kRT1k?1v2?mc2[1?(p2p1k?1)k]?323m/s

f2?

?0.00185m3

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?c122cp=354.24K

滞止压力:p0?p1(T0T1k)k?1=2.56 MPa

c2?2kRT0k?1[1?(p2p0k?1)k]?317.5 m/s

29

T2?T1(p2p1k?1)k=304K

v2?m?

RT2P2f2c2v2?0.058 m3/kg ?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)

T2?T1(p2p1k?1)k=294K

c2=a=KRT2=344 m/s

?0.0634 m3/kg ?0.543 m3/s

v2?m?

RT2P2f2c2v29-5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

??0.5kg/s。试选择喷管类型,计算喷管出口截面处压力p2分别为0.5 MPa及0.12 MPa,质量流量均为m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。

T2?T1(p2p1k?1)k=1108K

c2?2kRk?1RT2[T1?T2]?474 m/s

v2?f2?P2v2?mc2?0.636 m3/kg ?6.7cm2

(2)p2=0.12MPa

pc??p1?0.528?0.7=0.37 MPa>pb

选缩放喷管。

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