工程热力学课后作业答案chapter8.docx
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工程热力学课后作业答案chapter8
8-1温度t20℃,压力p0.1MPa,相对湿度70%的湿空气2.5m3求该湿空气的含湿量、水蒸气分压力、露点、水蒸气密度、干空气质量、湿空气气体常数。
如该湿空气在压力不变的情况下,被冷却为10℃的饱和空气,求析出的水量。
解:
(1)水蒸气分压力:
根据t20℃,查水蒸气表得对应的饱和压力为ps0.0023368MPa
pvps0.70.0023368
0.00163576MPa
含湿量:
d622pv
Bpv
622ps=10.34g/kg(a)Bps
露点:
查水蒸气表,当
pv0.00163576MPa时,饱和温度即露点
t14.35℃
3
v81.03m3/kg
水蒸气密度:
10.01234kg/m3
v
干空气质量:
ma
paV
RaT
(1051635.76)2.52.92㎏
287293
求湿空气质量
ma(1
0.001d)2.95㎏
湿空气气体常数:
287
p
R
10.378
10
288.8J/(kg?
K)v
查在t10℃,
查水蒸气表得对应的饱和压力为ps1.228kPa
pvps
含湿量:
d2
622pv=7.73g/kg(a)Bpv
析出水量:
mwma(d2d)=7.62g
8-2温度t25℃,压力p0.1MPa,相对湿度50%的湿空气
10000kg。
求该湿空气的露点、绝对湿度、含湿量、湿空气密度、干空气密度、湿空气容积。
解:
水蒸气分压力:
根据t25℃,查水蒸气表得对应的饱和压力为ps3.169kPa
pvps0.5×3.169=1.58kPa
露点:
查水蒸气表,当pv1.58kPa时,饱和温度即露点
t13.8℃
t25℃,v's'=43.36m3/kg
绝对湿度:
vs/v's'=0.0115kg/m3
含湿量:
d622pv622ps=9.985g/kg(a)
BpvBps
湿空气密度:
vRaT(10.001606d)2875298(10.0016069.985)
p105
=0.867m3/kg
10.001d1.16kg/m3
v
干空气密度:
a111.15kg/m3
vav
湿空气容积:
Vmavmv8600m3
a10.001d
8-3查表题
8-4压力B为101325Pa的湿空气,在温度t1=5℃,相对湿度1=60%的状态下进入加热器,在t2=20℃离开加热器。
进入加热器的湿空气容积为V1=10000m3。
求加热量及离开加热器时湿空气的相对
湿度。
解:
查饱和空气状态参数t1=5℃,ps,1=872Pat2=20℃,ps,2=2.337kPa分别计算状态参数:
t1=5℃,1=60%时
pv1=872×60%=523.2Pa
d1
622
pv1
Bpv1
3.2g/kg(a)
h11.01t10.001d1(25011.85t1)13.08kJ/kg(a)在加热器中是等湿过程:
d2d13.2g/kg(a)h21.01t20.001d2(25011.85t2)28.32kJ/kg(a)查图得湿空气相对湿度:
2=23%
干空气的质量:
ma
paV
RaT
(101325523.2)10000
287278
12634kg
加热量:
qma(h2
h1)12634(28.3213.08)1.9×105kJ
8-5有两股湿空气进行绝热混合,已知第一股气流的V1=
15m3/min,t1=20℃,1=30%;第二股气流的V2=20m3/min,t2
35℃,2=80%。
如两股气流的压力均为1013×102Pa,试分别用
图解法及计算法求混合后的焓、含湿量、温度、相对湿度。
解:
图解法略。
计算法:
查饱和空气状态参数
t1=20℃,ps,1=2.337kPa,h1=31.14kJ/kg(a)
t2=35℃,ps,2=5.622kPa,h2=109.4kJ/kg(a)
d1
622B1p1s1ps1
4.37g/kg(a)
d26222ps228.9g/kg(a)
B2ps2
ma1
pa1V
RaT
(1013002337)15
287293
17.65kg
ma2
pa2V
RaT
(1013005322)20
287308
21.75kg
焓:
hcma1h1ma2h2=74.34kJ/kg(a)ma1ma2
ma1d1ma2d2
ma1ma2
=17.9g/kg(a)
查图得:
tc28.5℃c=73%
8-6已知湿空气的h60kJ/kg(a),t=25℃,试用B=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%
ps3.167kPa
水蒸气分压力pvps=2185Pa
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:
ps2.485kPa
水蒸气的分压力:
pvps=1.7295kPa
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:
ma
paV(1013001729.5)6070.8kg
RaT28729470.8kg
空气的含湿量:
d
622pv10.8g/kg(a)Bpv
空气的总质量:
m
ma(10.001d)=71.5kg
空气的焓值:
mah
70.8×48.77=3452.9kJ
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=1.704kPat2=35℃,ps,2=5.622kPa计算状态参数:
t1=15℃,1=60%时pv11ps1=1.02kPa
d1
622
pv1
Bpv1
6.33g/kg(a)
h11.01t10.001d1(25011.85t1)31.15kJ/kg(a)在加热器中是等湿过程:
d2d16.3g/kg(a)h21.01t20.001d2(25011.85t2)51.5kJ/kg(a)查图得湿空气相对湿度:
2=18%
干空气的质量:
paVma
aRaT
(1013001020)200242.6kg
287288
加热量:
qma(h2
h1)4937.8kJ
干燥器中是绝热过程h3=h2=51.5kJ/kg(a)由3=90%查表得d3=12.64g/kg(a)吸收的水份:
12000m3。
mwma(d3d2)=1538.4g8-9某空调系统每小时需要tc=21℃,c=60%的湿空气已知新空气的温度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=15.86kJ/kg(a)
d1=4.32g/kg(a),
h2=60.63kJ/kg(a)
d2=13.93g/kg(a)
求tc=21℃,c=60%的水蒸气分压力
hc=44.76kJ/kg(a),dc=9.3g/kg(a),ps1=2.485kPa,pv1=1.49kPa,
求干空气质量:
ma
paV(1013001490)1200014195kg/h
RaT287294
根据混合空气的焓和含湿量计算公式可得:
ma16839kg/h
ma27356kg/h
h=27.7kJ/kg(a)
根据d=d1=4.32g/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=56kJ/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ma4500kg/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4500kg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=99.78kJ/kg(a)d1=25.17g/kg(a)
h2=44.76kJ/kg(a)d2=9.3g/kg(a)
处理过程除去的水分mwma(d1d2)=71.4kg/h放热量:
qma(h1h2)=247.6kJ/h
(2)将35℃的纯干空气4500kg冷却到21℃,放出热量
qmacp(t1t2)=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:
152%
vs=65.08m3/kg
v11s1=0.008kg/m3
vs
d1622pv16.7g/kg(a)
Bpv1
(2)相对湿度2=14%
vs=19.5m3/kg
绝对湿度v22s2=0.0072kg/m3
vs
(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=28.45kJ/kg(a)d1=5.28g/kg(a)
h2=99.75kJ/kg(a)d2=27.2g/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=159.1kJ/kg
hw4=96.3kJ/kg
干空气的质量:
ma
mw3(hw3hw4)
(h2h1)hw4(d2d1)10
=90.7×103kg(a)/h
送入湿空气的质量
mma(10.001d1)=91.2×103kg/h
蒸发的水量
mwma(d2d1)103=1988kg/h
(2)查图湿球温度为9.7℃,hw4=40.6kJ/kg
ma
mw3
(hw3
hw4)
(h2h1)hw4(d2d1)10
=168.3×103kg(a)/h
送入湿空气的质量
mma(10.001d1)=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
大气压力B
19℃,求每小时的送风量为多少千克及厂房的产湿量。
=101325Pa。
解:
厂房的余湿:
1000h
100016500
7000
=2.357kg/h
查图得h2=49.84kJ/kg
h1=35kJ/kg,d1=6.3g/kg(a)
送干空气量ma
Q
h2h1
1112kg/h
送风量mma(10.001d1)=1.12×103kg/h
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