工程热力学第4版习题解 解：利用饱和水和饱和水蒸气表，p=1.0MPa时1，=179.916C =0.0011272m'/kg、v'=0.19438m2/kg: h=762.84kJ/kg、h=2777.67kJ/kg: s=2.1388kkgK)、s=6.5859kkg-K) h=h'+x(h"-h) =762.84kJkg+0.95×(2777.67-762.84)kJ/kg=2676.9kJkg =+x(w'- =0.0011272m3/kg+0.95×(0.19438-0.0011272)m3/kg =0.18472m3/kg s=s'+x(s'-s) =2.1388kJ/kgK)+0.95×(6.5859-2.1388)kJ/kgK) =6.3635kJ1kg-K) u=h-p,v=2676.9kJkg-1×103kPa×0.18472m'-2492.2kJ/kg 据h-s图查得：1.=180C、h=2678.0kJkg、v=0.186m3/kg、s=0.636k/kg·K). 4=h-p,v=2678.0kJkg-1x10kPa×0.186m3=2492kkg。 3-23根据水蒸气表求p=3MPa、t=400'C的过热蒸汽的h、u、v、s和过热度，再 用h-s图求上述参数。 解：据水蒸气表，p=3MPa、1=400C时1=233.893'C h=3230.1kJg、s=6.9199kJ/kgK、v=0.099352m'/kg D=1-1=400^C-233.893C166.1℃. 利用h-s图1=234℃、h=3233kkg、v=0.1m'/kg、s=6.92kJ/kgK D=1-4,=400^C-234℃=166^C。 3-24已知水蒸气的压力为p=0.5MPa,比体积v=0.35m'/kg,问这是不是过热蒸汽？ 如果不是，那是饱和蒸汽还是湿蒸汽？用水蒸气表求出其它参数 解：据水蒸气表p=0.5MPa时，v=0.0010925m31kg、v=0.37486m3/kg。因 V<y<,,所以该水燕气不是过热蒸汽而是饱和湿蒸汽。 36
工程热力学第 4 版习题解 36 解：利用饱和水和饱和水蒸气表， p = 1.0MPa 时ts =179.916 CD 3 v′ = 0.0 011 272m / kg 、 3 v′′ = 0.19 438m / kg ； h = 762.84kJ/kg 、 h′′ = 2 777.67kJ/kg ； s′ = 2.138 8kJ/(kg K) ⋅ 、 s′′ = 6.585 9kJ/(kg K) ⋅ ( ) 762.84kJ/kg 0.95 (2777.67 762.84)kJ/kg 2676.9kJ/kg h h xh h = ′ ′′ ′ + − = +× − = 3 3 3 ( ) 0.0011272m / kg 0.95 (0.19438 0.0011272)m / kg 0.18472m / kg v v xv v = ′ ′′ ′ + − = +× − = ( ) 2.1388kJ/(kg K) 0.95 (6.5859 2.1388)kJ/(kg K) 6.3635kJ/(kg K) s s xs s = ′ ′′ ′ + − = ⋅+ × − ⋅ = ⋅ 3 3 s u h pv = − = −× × = 2676.9kJ/kg 1 10 kPa 0.18472m 2492.2kJ/kg 据 h s − 图查得：ts = ° 180 C、 h = 2678.0kJ/kg 、 3 v = 0.186m / kg 、 s = 0.636kJ/(kg K) ⋅ 。 3 3 s u h pv = − = −× × = 2678.0kJ/kg 1 10 kPa 0.186m 2492kJ/kg 。 3−23 根据水蒸气表求 p t = = 3MPa 400 C 、 D 的过热蒸汽的 h 、u 、v 、 s 和过热度，再 用 h s − 图求上述参数。 解：据水蒸气表， p t = = 3MPa 400 C 、 D 时 st 233.893 C° = 3 hs v = = ⋅= 3 230.1kJ/kg 6.919 9kJ/(kg K) 0.099 352m / kg 、 、 s Dtt = −= − = ° 400 C 233.893 C 166.1 C D D 。 利用 h s − 图 st = ° 234 C 、 h = 3233kJ/kg 、 3 v = 0.1m / kg 、 s = 6.92kJ/(kg K) ⋅ 3 Dtt 400 C 234 C 166 C° =− = − = D D 。 3−24 已知水蒸气的压力为 p = 0.5MPa ，比体积 3 v = 0.35m / kg ，问这是不是过热蒸汽？ 如果不是，那是饱和蒸汽还是湿蒸汽？用水蒸气表求出其它参数。 解：据水蒸气表 p = 0.5MPa 时， 3 v′ = 0.001 092 5m / kg 、 3 v′′ = 0.374 86m / kg 。因 v vv ′ ′′ < < ，所以该水蒸气不是过热蒸汽而是饱和湿蒸汽
工程热力学第4版习题解 据同一表1=151.867C、=640.35kJkg、h=2748.59kJg、s=1.8610kJ/kgK) =6.8214kJ/kg-K)。 y-y 0.35m3/kg-0.0010925m3/kg x=-70.37486m/kg-0.010925m2/kg 0.9335 h=N+x(h-h的 =640.35kJ/kg+0.9335×(2748.59-640.35)kJ/kg=2608.4kJkg s=+x(s- =1.8610kJ/kgK)+0.9335×(6.8214-1.8610)kJ/kgK) =6.4915kJ/kgK) u=h-pv =2608.4kJ/kg-0.5×10Pa×0.35×10-3m3/kg=2433.4kJ/g 3-25我国南方某核电厂蒸汽发生器内产生的新蒸汽压力6.53MPa,干度为0.9956，蒸 汽的流量为608.47kg5,若蒸汽发生器主燕汽管内流速不大于20m,求：新蒸汽的焓及蒸 汽发生器主蒸汽管内径。 解：蒸汽发生器输出蒸汽压力6.53MPa时：h"=2777.8kJkg,v"=0.0296m3kg: h'=1242.0kJkg,v'=0.00013mkg h=h'+x(h"-h) =1242.0kJkg+0.9956×(2777.8-1242.0)kkg=2771.0kJkg v=v'+x(y"-v) =0.0013mkg+0.9956×(0.0296-0.0013)mkg=0.02948m3kg 2_Ax0.02948mnx60847k.107m d.-cr π×20m/s 3-26容器内有氟利品134a过热蒸气1kg,参数为300kPa、100℃，定压冷却成为干度 为0.75的气液两相混合物，求过程中氟利品134a的热力学能变化量。 解：取容器中R134a为闭口系，据题意，查R134a热力性质表，300kPa、100℃时 h=490.13kJkg、y=0.09875m3kg 37
工程热力学第 4 版习题解 37 据同一表 st = 151.867 CD 、h′ = 640.35kJ/kg 、h′′ = 2748.59kJ/kg 、s′ = 1.8610kJ/(kg K) ⋅ 、 s′′ = ⋅ 6.8214kJ/(kg K) 。 3 3 3 3 0.35m / kg 0.0010925m / kg 0.9335 0.37486m / kg 0.0010925m / kg v v x v v − − ′ == = ′′ ′ − − ( ) 640.35kJ/kg 0.9335 (2748.59 640.35)kJ/kg 2608.4kJ/kg h h xh h = ′ ′′ ′ + − = +× − = ( ) 1.8610kJ/(kg K) 0.9335 (6.8214 1.8610)kJ/(kg K) 6.4915kJ/(kg K) s s xs s = ′ ′′ ′ + − = ⋅+ × − ⋅ = ⋅ 6 33 2608.4kJ/kg 0.5 10 Pa 0.35 10 m / kg 2433.4kJ/kg u h pv − = − = −× × × = 3−25 我国南方某核电厂蒸汽发生器内产生的新蒸汽压力 6.53 MPa，干度为 0.9956，蒸 汽的流量为608.47 kg/s ，若蒸汽发生器主蒸汽管内流速不大于 20 m/s，求：新蒸汽的焓及蒸 汽发生器主蒸汽管内径。 解：蒸汽发生器输出蒸汽压力 6.53MPa 时： h" 2 777.8 kJ/k g = , 3 v" 0.029 6 m /kg = ； h ' 1 242.0 kJ/k g = , 3 v ' 0.000 13 m /kg = ' ( " ') 1 242.0 kJ/kg 0.995 6 (2 777.8 1 242.0) kJ/kg 2 771.0 kJ/kg h h xh h = + − = +× − = 3 33 ' ( " ') 0.001 3m /kg 0.9956 (0.029 6 0.001 3)m /kg 0.029 48m /kg v v xv v = + − = +× − = 2 f if 4 m Ac d c q v v π = = 3 i f 4 4 0.029 48 m /kg 608.47 kg/s 1.07 m 20 m/s m vq d π π c × × == = × 3−26 容器内有氟利昂 134a 过热蒸气 1 kg，参数为 300 kPa、100℃，定压冷却成为干度 为 0.75 的气液两相混合物，求过程中氟利昂 134a 的热力学能变化量。 解：取容器中 R134a 为闭口系，据题意，查 R134a 热力性质表，300 kPa、100 ℃时 3 1 1 h v = = 490.13 kJ/kg 0.098 75m /kg
工程热力学第4版习题解 4=h-A=490.13kJkg-300kPax0.09875m'kg=460.55kJkg P,==300kPa,查R134a饱和性质表=0.00077492m'/kg、'=0.066694m3/kg h"=398.36kJkg、h'=200.85kJkg. h=h'+x,(h"-h) =200.85kJkg+0.75×(39836kJkg-200.85kJkg)=348.98kJkg 5=+xw-吵 =0.00077492m3kg+0.75×(0.066694-0.77492)m3kg =0.050214m3/kg 4,=h-P,y=348.98kJkg-300kPa×0.050214m3/kg=333.92kJkg △U=mAw=1kg×(333.92-348.98)kJkg=-15.06kJ 3-27干度为0.6、温度为0℃的氨在容积为200L的刚性容器内被加热到压力 P,=1MPa,求加热量。 解：取容器内NH3为系统，0℃时p=429.6kPa、h=957.3kJkg、v=0.1741m'kg。 0.2m3 0.174im'7kg=1.149kg 4=h-p,=957.3kJkg-429.6kPa×0.1741m3/kg=882.5kJ/kg 因容器是刚性的，所以在过程中氨的比体积不变，p2=1MP阳时，v"=0.1285mkg<书，所 以终态为过热蒸气.查NH,热力性质表，h=1684.4kkg 4,=h-Py,=1684.4k/kg-1000kPa×0.1741m3'/kg=1510.3kJ/kg Q=AU+W=m(4,-4)=1.149kg×(1510.3-882.5kkg=721.3k 328某压水堆核电厂蒸汽发生器（图3-5）产生的新蒸汽是 压力6.53MPa,干度为0.9956的湿饱和蒸汽，进入蒸汽发生器的 水压力为7.08MPa,温度为221.3℃。反应堆冷却剂（一回路压力 水)进入反应堆时的平均温度为290℃，吸热离开反应堆进入蒸 汽发生器时的温度为330℃，反应堆内平均压力为15.5MPa,冷 却剂流量为17550h。蒸汽发生器向环境大气散热量可忽略，不 之去主环 计工质的动能差和为能差，求蒸汽发生器的蒸汽产量。 图3-5蒸汽发生器示意图 38
工程热力学第 4 版习题解 38 3 1 1 11 u h pv =− = − × = 490.13 kJ/kg 300kPa 0.098 75 m /kg 460.55 kJ/kg 2 1 p p = = 300kPa ，查 R134a 饱和性质表 3 v′ = 0.000 77492m / kg 、 3 v′′ = 0.066 694m / kg 、 h h " 398.36 kJ/kg ' 200.85 kJ/kg = = 、 。 2 2 ' ( " ') 200.85 kJ/kg 0.75 (398.36 kJ/kg 200.85 kJ/kg) 348.98kJ/kg h h xh h =+ − = +× − = 2 2 3 3 3 ( ) 0.000 774 92 m /kg 0.75 (0.066 694 0.774 92) m /kg 0.050 214 m /kg v v xv v =+ − ′ ′′ ′ = +× − = 3 2 2 22 u h pv =− = − × = 348.98kJ/kg 300kPa 0.050 214m /kg 333.92kJ/kg Δ = Δ = × − =− U mu 1 kg (333.92 348.98) kJ/kg 15.06 kJ 3−27 干度为 0.6、温度为０℃的氨在容积为 200 L 的刚性容器内被加热到压力 2 p = 1 MPa ，求加热量。 解：取容器内 NH3 为系统，０℃时 3 ph v == = 429.6kPa 957.3kJ/kg 0.1741m /kg 、 、 。 3 3 0.2m 1.149kg 0.1741m /kg V m v == = 3 1 1 11 u h pv =− = − × = 957.3kJ/kg 429.6kPa 0.1741m /kg 882.5kJ/kg 因容器是刚性的，所以在过程中氨的比体积不变，p2＝1MPa 时， 3 2 v v " 0.1285m /kg = < ，所 以终态为过热蒸气。查 NH3 热力性质表， h = 1684.4kJ/kg 3 2 2 22 u h pv =− = − × = 1684.4kJ/kg 1000kPa 0.1741m /kg 1510.3kJ/kg 2 1 Q U W mu u =Δ + = − = × − = ( ) 1.149kg (1510.3 882.5)kJ/kg 721.3kJ 3-28 某压水堆核电厂蒸汽发生器（图 3-5）产生的新蒸汽是 压力 6.53MPa，干度为 0.9956 的湿饱和蒸汽，进入蒸汽发生器的 水压力为 7.08MPa，温度为 221.3℃。反应堆冷却剂（一回路压力 水）进入反应堆时的平均温度为 290 ℃，吸热离开反应堆进入蒸 汽发生器时的温度为 330 ℃，反应堆内平均压力为 15.5MPa，冷 却剂流量为 17550 t/h。蒸汽发生器向环境大气散热量可忽略，不 计工质的动能差和为能差，求蒸汽发生器的蒸汽产量。 图 3-5 蒸汽发生器示意图
工程热力学第4版习题解 解：冷却剂的流量 750h-4855 3600 据题意，查表：A=1515.0kJkg,h=1287.8kg:么=950.7kg:p=6.53MPa时： h'=1242.0kJ/kg,h"=2777.8kJkg,新蒸汽干度x=0.9956,所以 h=h'+x(h"-h) =1242.0kJ/kg+0.9956×(2777.8-1242.0)kJ/kg=2771.0kJ/kg 取蒸汽发生器为控制体积，忽略向环境大气散热量，不计工质的动能差和为能差，能量方程 9(仇-h)=9,(仇-么)解得蒸汽流量 只=9么-) (伤-) _4875kg5x05150g=12878kg-60847kg5 2771.0kJkg-950.7kJ/kg 3-29垂直放置的气缸活塞系统的活塞质量为90kg,气缸的横截面积为0.006m2。内有10℃ 的干度为0.9的R407c(一种在空调中应用的制冷工质)蒸气10L。外界大气压100kPa,活塞 用销钉卡住。拔去销钉，活塞移动，最终活塞静止，且R407c温度达到10℃。求终态工质压 力、体积及所作的功。已知：10C时R407c饱和参数为=0.0008mkg、v=0.0381mkg: 终态时比体积v=0.1059m3kg· 解：状态1 =v+x(w+) =0.0008m'/kg+0.9×(0.0381m'kg-0.0008m'/kg)=0.03437m'/kg 0.01m3 ，003437mkg-0291ke 状态2 0.006m 由I,和p2查R407c表，得v=0.1059m'kg =m,=0.291kg×0.1059m3kg=0.0308m2=30.8L W=p(化-)=p,(化-)=247.1kPa×(0.0308m'-0.01m')=5.14kJ 39
工程热力学第 4 版习题解 39 解：冷却剂的流量 1 17 550 t/h 4 875 kg/s 3 600 m q = = 据题意，查表： 1 h = 1 515.0 kJ/k g ， 2 h = 1287.8kJ/k g ； 3 h = 950.7kJ/kg ； p = 6.53MPa 时： h ' 1 242.0 kJ/k g = ， h" 2 777.8 kJ/k g = ，新蒸汽干度 x = 0.9956 ，所以 4 ' ( " ') 1242.0kJ/kg 0.9956 (2777.8 1242.0)kJ/kg 2771.0kJ/kg h h xh h =+ − = +× − = 取蒸汽发生器为控制体积，忽略向环境大气散热量，不计工质的动能差和为能差，能量方程 11 2 3 4 3 ( )( ) m m qhh qh h −= − 解得蒸汽流量 11 2 3 4 3 ( ) ( ) 4 875 kg/s (1 515.0 kJ/kg 1 287.8 kJ/kg) 608.47 kg/s 2 771.0 kJ/kg 950.7 kJ/kg m m qhh q h h − = − × − = = − 3-29 垂直放置的气缸活塞系统的活塞质量为 90kg，气缸的横截面积为 0.006m2 。内有 10℃ 的干度为 0.9 的 R407c（一种在空调中应用的制冷工质）蒸气 10L。外界大气压 100kPa，活塞 用销钉卡住。拔去销钉，活塞移动，最终活塞静止，且 R407c 温度达到 10℃。求终态工质压 力、体积及所作的功。已知：10℃时 R407c 饱和参数为 3 v′ = 0.0008m /kg 、 3 v′′ = 0.0381m /kg ； 终态时比体积 3 v = 0.1059m /kg 。 解：状态 1 1 3 33 3 ( ) 0.0008m /kg+0.9 (0.0381m /kg 0.0008m /kg) 0.03437m /kg v v xv v =+ + ′ ′′ ′ = ×−= 3 1 3 1 0.01m 0.291kg 0.03437m /kg V m v == = 状态 2 2 3 2 0 2 90kg 9.80665m/s 100kPa+ 10 247.1kPa 0.006m mg p p A × − =+ = × = 由T2 和 2 p 查 R407c 表，得 3 v = 0.1059m /kg 3 3 2 2 V mv == × = = 0.291kg 0.1059m /kg 0.0308m 30.8L 3 3 out 2 1 2 2 1 W p V V pV V = −= −= × − = ( ) ( ) 247.1kPa (0.0308m 0.01m ) 5.14kJ
工程热力学第4版习题解 第四章气体和蒸汽的热力过程 4-1有2.3kg的C0,初态T=477K,P=0.32MPa,经可逆定容加热，终温 T,=600K,设C0为理想气体，求△U、△H、△S,求过程功及过程热量。 (1)比热容为定值： (2)比热容为变值，按气体性质表计算。 解(1)定值比热容 由表-80m,飞-是--%e. -R-x2968gK)=742gK △U=mc,(亿-T)=2.3kg×742.1J/kgK600-477)K=209.94kJ △H=mc,(G-T)=2.3kg×1038.94J/kgK)(600-477)K=293.92kJ =h2=2k7山 =0.3916kJ/K W=0,2=△U=209.94J (2)变比热容 由附表查得T=477K时H=13921.704J/mol,S=211.312J/molK) T3=600K时H.2=17612.7Jmol,S02=218217J/molK) U=H-RT =13921.704J/mol-8.3145J/(molK)×477K=9955.69J/mol U2=Hm2-RT: =17612.7J/mol-8.3145J/mol.K)×600K=12624.0J/m0 28.01×103kg/mol 40
工程热力学第 4 版习题解 40 第四章 气体和蒸汽的热力过程 4-1 有 2.3kg 的 CO，初态 1 1 T p = = 477 K 0.32 MPa ， ，经可逆定容加热，终温 2 T = 600 K ，设 CO 为理想气体，求 ΔU 、 ΔH 、 ΔS ，求过程功及过程热量。 （1）比热容为定值； （2）比热容为变值，按气体性质表计算。 解 （1）定值比热容 2 2 1 1 600K 0.32MPa 0.4025MPa 477K T p p T == × = 由附表 3 M 28.01 10 kg/mol − = × ， g 3 8.3145J/(mol K) 296.8J(kg K) 28.01 10 kg/mol R R M − ⋅ = = =⋅ × 。 g 5 5 296.8J/(kg K) 742.1J/(kg K) 2 2 Vc R = =× ⋅ = ⋅ g 7 7 296.8J/(kg K) 1038.94J/(kg K) 2 2 p c R = =× ⋅ = ⋅ 2 1 ( ) 2.3kg 742.1J/(kg K)(600 477)K 209.94kJ Δ= − = × ⋅ − = U mc T T V Δ 2 1 ( ) 2.3kg 1038.94J/(kg K)(600 477)K 293.92kJ H mc T T p = −= × ⋅ − = 2 1 600K ln 2.3kg 742.1ln 0.3916kJ/K 477K V T S mc T Δ= = × = W = 0，Q U =Δ = 209.94J （2）变比热容 由附表查得 1 T = 477K 时 m,1 H = 13921.704J/mol ， 0 m,1 S = 211.312J/(mol K) ⋅ 2 T = 600K 时 m,2 H = 17612.7J/mol ， 0 m,2 S = 218.217J/(mol K) ⋅ m,1 m,1 1 13921.704J/mol 8.3145J/(mol K) 477K 9955.69J/mol U H RT = − = − ⋅× = m,2 m,2 2 17612.7J/mol 8.3145J/(mol K) 600K 12624.0J/mol U H RT = − = − ⋅× = 3 m 3 2.3kg (12624.0 9955.69)J/mol 219.10 10 J 28.01 10 kg/mol m U U M − × − Δ= Δ = = × ×