《工程热力学》课程教学资源（例题讲解）第7章 水蒸汽

工程热力学例题与习题第7章水蒸汽7.1本章基本要求理解水蒸汽的产生过程，掌握水蒸汽状态参数的计算，学会查水蒸汽图表和正确使用水蒸汽h-s图。掌握水蒸汽热力过程、功量、热量和状态参数的计算方法。自学水蒸汽基本热力过程（$7-4)。7.2本章难点1.水蒸汽是实际气体，前面章节中适用于理想气体的计算公式，对于水蒸汽不能适用，水蒸汽状态参数的计算，只能使用水蒸汽图表和水蒸汽h-s图。2.理想气体的内能、烩只是温度的函数，而实际气体的内能、烩则和温度及压力都有关。3.查水蒸汽hs图，要注意各热力学状态参数的单位。7.3例题例1：容积为0.6m3的密闭容器内盛有压力为3.6bar的干饱和蒸汽问蒸汽的质量为多少，若对蒸汽进行冷却，当压力降低到2bar时，问蒸汽的干度为多少，冷却过程中由蒸汽向外传出的热量为多少解：查以压力为序的饱和蒸汽表得：P,=3.6bar时，v=0.51056m2/kgh=2733.8kJ/kg蒸汽质量m=V/v=1.1752kg查饱和蒸汽表得：Pz=2bar时，vz=0.0010608m2/kgvz=0.88592m2/kgh =504. 7kJ /kgh=2706.9kJ/kg在冷却过程中，工质的容积、质量不变，故冷却前干饱和蒸汽的比容-61

工程热力学例题与习题 -61 第 7 章 水 蒸 汽 7．1 本章基本要求 理解水蒸汽的产生过程，掌握水蒸汽状态参数的计算，学会查水蒸汽 图表和正确使用水蒸汽 h-s 图。 掌握水蒸汽热力过程、功量、热量和状态参数的计算方法。 自学水蒸汽基本热力过程(§7-4)。 7．2 本章难点 1．水蒸汽是实际气体，前面章节中适用于理想气体的计算公式，对于 水蒸汽不能适用，水蒸汽状态参数的计算，只能使用水蒸汽图表和水蒸汽 h-s 图。 2．理想气体的内能、焓只是温度的函数,而实际气体的内能、焓则和 温度及压力都有关。 3．查水蒸汽 h-s 图，要注意各热力学状态参数的单位。 7．3 例题 例 1：容积为 0.6 3 m 的密闭容器内盛有压力为 3.6bar 的干饱和蒸汽， 问蒸汽的质量为多少，若对蒸汽进行冷却，当压力降低到 2bar 时，问蒸汽 的干度为多少，冷却过程中由蒸汽向外传出的热量为多少 解：查以压力为序的饱和蒸汽表得： 1 p =3.6bar 时， " 1 v =0.51056 m / kg 3 " 1 h =2733.8kJ /kg 蒸汽质量 m=V/ " 1 v =1.1752kg 查饱和蒸汽表得： 2 p =2bar 时 ， ' 2 v =0.0010608 m / kg 3 " 2 v =0.88592 m / kg 3 ' 2 h =504.7kJ /kg '' 2 h =2706.9kJ /kg 在冷却过程中，工质的容积、质量不变，故冷却前干饱和蒸汽的比容

工程热力学例题与习题等于冷却后湿蒸汽的比容即：vi=Vx2或=(1-x2)+X22由于～=0.5763XV2取蒸汽为闭系，由闭系能量方程q=Au+w由于是定容放热过程，故w=0所以q=Aiz=uz-u故而uFh-pvq=(h2-P2Vx2)-(h -pV)其中：hxz=(1-x)h+x,h=1773.8kJ/kg则q=-878.3kJ/kgQ=mq=1.1752×(-878.3)=-1032.2kJ例2：pi=50bart,=400C的蒸汽进入汽轮机绝热膨胀至Pz=0.04bar。设环境温度t。=20°求：（1）若过程是可逆的，1kg蒸汽所做的膨胀功及技术功各为多少。（2）若汽轮机的相对内效率为0.88时，其作功能力损失为多少解：用h-s图确定初、终参数初态参数：P,=50bar,=400c时，h=3197kJ/kgy,=0.058m2/kgs, =6.65kJ /kgK则u,=h,-py=2907kJ/kg6.65kJ/kgK终态参数：若不考虑损失，蒸汽做可逆绝热膨胀，即沿定焰线膨胀至Pz=0.04bar，此过程在h-s图上用一垂直线表示，查得hz=2020kJ/kgV2=0.058m/kg,=s,=6.65kJ/kgKuz=hz-p,v2=1914 kJ /kg膨胀功及技术功：w=uj-uz=2907-1914=993kJ/kgw,=h-h,=3197-2020=1177kJ/kg-62

工程热力学例题与习题 -62 等于冷却后湿蒸汽的比容即： " 1 v = x2 v 或 " 1 v = '' 2 2 ' 2 2 (1− x )v + x v 由于 " 1 v  '' 2 2 x v  = " 2 " 1 2 v v x 0.5763 取蒸汽为闭系，由闭系能量方程 q = u + w 由于是定容放热过程，故 w = 0 所以 q = u12 = u2 −u1 而 u=h-pv 故 ( ) ( ) " 1 1 " 2 2 2 1 q h p v h p v = x − x − − 其中： x 2 h = '' 2 2 ' 2 2 (1− x )h + x h =1773.8kJ /kg 则 q = −878.3 kJ /kg Q=mq=1.1752  (-878.3) =-1032.2kJ 例 2 ： 1 p =50bar t C 0 1 = 400 的 蒸 汽 进 入 汽 轮 机 绝 热 膨 胀 至 2 p =0.04bar。设环境温度 t C 0 0 = 20 求： （1）若过程是可逆的，1kg 蒸汽所做的膨胀功及技术功各为多少。 （2）若汽轮机的相对内效率为 0.88 时，其作功能力损失为多少 解：用 h-s 图确定初、终参数 初态参数： 1 p =50bar t C 0 1 = 400 时， 1 h =3197kJ /kg 1 v =0.058 m / kg 3 1 s =6.65kJ /kgK 则 1 1 1 1 u = h − p v =2907 kJ /kg6.65kJ /kgK 终态参数：若不考虑损失，蒸汽做可逆绝热膨胀，即沿定熵线膨胀至 2 p =0.04bar ，此过程在 h-s 图上用一垂直线表示，查得 2 h =2020 kJ /kg 2 v =0.058 m / kg 3 2 s = 1 s =6.65kJ /kgK 2 2 2 2 u = h − p v =1914 kJ /kg 膨胀功及技术功： w = u1 −u2 =2907-1914=993 kJ /kg wt = h1 − h2 =3197-2020=1177 kJ /kg

工程热力学例题与习题2）由于损失存在，故该汽轮机实际完成功量为w, = nrw,=0. 88x1177=1036 kJ /kg此不可逆过程在h-s图上用虚线表示，膨胀过程的终点状态可以这样推算，按题意w,=h-hs，则h,=h-w,=3197-1036=2161kJ/kg这样利用两个参数pz=0.04bar和h,=2161kJ/kg，即可确定实际过程终点的状态，并在h-s图上查得s,=7.12kJ/kgK，故不可逆过程熵产为Asg=S,-S2=7.12-6.65=0.47kJ/kgK作功能力损失AW=T.As=T（As,+Asg）因绝热过程As,=0则△w=T,As=(273+20)×0.47=137.7kJ /kg例3：0.1kg水盛于一绝热的刚性容器中，工质的压力的0.3Mpa，干度为0.763。一搅拌轮置于容器中，由外面马达带动旋转，直到水全变为饱和蒸汽。求：（1）完成此过程所需的功；（2）水蒸汽最终的压力和温度。解：取容器内的工质为系统，搅拌轮搅拌工质的功变为热，是不可逆过程。（1）系统绝热，G=0。系统的边界为刚性，因而没有容积变化功，可是由于搅拌轮搅拌，外界对系统作了功。由热力学第一定律W=U=m(u,-u2)即外界消耗的功变了热，工质吸收热内能增加，因而只要计算初终态的内能变化就可求得耗功量。对于初态，已知p=0.3Mpa，=0.763，于是 =(1-x)+=(1-0.763)0.001074+0.763x0.6058=0.4643m/kg-63

工程热力学例题与习题 -63 2）由于损失存在，故该汽轮机实际完成功量为 wt =riwt ' =0.88  1177=1036 kJ /kg 此不可逆过程在 h-s 图上用虚线表示，膨胀过程的终点状态可以这样 推算，按题意 ' 1 2 ' wt = h −h ，则 ' h 2 ' = h1 −wt =3197-1036=2161 kJ /kg 这样利用两个参数 ' 2 p =0.04bar 和 ' 2 h =2161 kJ /kg，即可确定实际过程 终点的状态，并在 h-s 图上查得 ' 2 s =7.12kJ /kgK，故不可逆过程熵产为 2 ' 2 s s s  g = − =7.12-6.65=0.47kJ /kgK 作功能力损失 ( ) 0 0 f g w = T s = T s + s 因绝热过程 sf = 0 则 w = T0sg = (273+ 20)0.47 =137.7k J / k g 例 3：0.1kg 水盛于一绝热的刚性容器中，工质的压力的 0.3Mpa，干 度为 0.763。一搅拌轮置于容器中，由外面马达带动旋转，直到水全变为 饱和蒸汽。求： （1）完成此过程所需的功； （2）水蒸汽最终的压力和温度。 解：取容器内的工质为系统，搅拌轮搅拌工质的功变为热，是不可逆 过程。 （1）系统绝热，q=0。系统的边界为刚性，因而没有容积变化功，可 是由于搅拌轮搅拌，外界对系统作了功。由热力学第一定律 ( ) W = U = m u1 −u2 即外界消耗的功变了热，工质吸收热内能增加，因而只要计算初终态的内 能变化就可求得耗功量。 对于初态，已知 p1=0.3Mpa，x=0.763，于是 (1 0.763)0.001074 0.763 0.6058 0.4643m /kg (1 ) 3 1 1 1 = − +  = v = − x v  + xv 

工程热力学例题与习题h, =(1-x)h'+h"=(1-0.763)561.4+0.763×2725.5=2212.6kJ/kgui =h -py=2212.6-0.3×10°×0.4643×10-3=2074kJ/kg因为容器是刚性的，终态和初态比容相等，因而终态是Vz=0.4643m/kg的干饱和蒸汽。由饱P和水与饱和蒸气表可查得相应于V=v=0.4624时的压力P=0.4Mpa，温度t2=143.62℃。由查得的终态参数可计算出终态的内能u=2253.6kJ/kg。所以，搅拌轮功为VW=m(u2-u)=-0.1(2553.6-2074)=48.0kJ（2）终态如图7.1所示，为V2=V、X-1的tz=143.62℃。例4：1kg水贮存于有负载的活塞-气缸装置中，压力为3Mpa，温度为240℃。定压下对工质慢慢加热直至其温度达320℃，求：（1）举起负载活塞作多少功？（2）外界需加入多少热量？解：取装置中的工质水为系统，由饱和水与饱和蒸气表查得对应于3Mpa的饱和温度为233.84℃。现初态温度高于此值，可知初态为刚高于饱和温度的过热蒸气，故工质在整个加热过程均为过热蒸气。（1）在缓慢加热的条件下，可认为热源与工质温差很小而视过程为可逆过程故pdv= p(v, -)比容值可由“未饱和水与过热蒸汽表”查出，代入上式得w=3×10(0.085-0.06818)×10-=50.4kJ/kg（2）对可定压加热过程-64

工程热力学例题与习题 -64 (1 0.763)561.4 0.763 2725.5 2212.6kJ/kg (1 ) 1 1 1 = − +  = h = − x h + h 2212.6 0.3 10 0.4643 10 2074kJ/kg 6 3 1 1 1 1 = −    = = − − u h p v 因为容器是刚性的，终态和初态比容相等，因 而终态是 v2=0.4643m3 /kg 的干饱和蒸汽。由饱 和 水 与 饱 和 蒸 气 表 可 查 得 相 应 于 v2= 2 v  =0.4624 时的压力 p2=0.4Mpa，温度 t2=143.62℃。由查得的终态参数可计算出终 态的内能 u2=2253.6kJ/kg。所以，搅拌轮功为 0.1(2553.6 2074) 48.0kJ ( ) 2 1 = − − = W = m u − u 图 7.1 （2）终态如图 7.1 所示，为 v2=v1、x=1 的干饱和蒸气，p2=0.4Mpa， t2=143.62℃。 例 4：1kg 水贮存于有负载的活塞-气缸装置中，压力为 3Mpa，温度为 240℃。定压下对工质慢慢加热直至其温度达 320℃，求： （1）举起负载活塞作多少功？ （2）外界需加入多少热量？ 解：取装置中的工质水为系统，由饱和水与饱和蒸气表查得对应于 3Mpa 的饱和温度为 233.84℃。现初态温度高于此值，可知初态为刚高于饱和温 度的过热蒸气，故工质在整个加热过程均为过热蒸气。 （1）在缓慢加热的条件下，可认为热源与工质温差很小而视过程为可 逆过程故  = = − 2 1 2 1 w pdv p(v v ) 比容值可由“未饱和水与过热蒸汽表”查出，代入上式得 3 10 (0.085 0.06818) 10 50.4kJ/kg 6 6 =  −  = − w （2）对可逆定压加热过程 P V 1 2

工程热力学例题与习题q= Nh=h, -h由过热蒸气表查得值后代入上式得q=3044.1-2824.3=219.8kJ/kg若根据水蒸气的h-s图读取v和h的数据亦可得到相近的结果。图中数据连续，且可显示过程，但所读数据不如表中数据准确。7.4思考及练习题1.物质的临界状态究竞是怎样一种状态？2.水的定压产生过程可分为哪几个阶段，经历哪几种状态，写出它们的名称。3.对水蒸汽的热力过程和理想气体热力过程，在分析方法上有何异同之处。4.试用水蒸汽的热力性质说明冰刀滑冰的机理。5.理想气体的内能是温度的单值函数，而实际的内能则与T、v有关，试计算任意两个温度相同而比容不同的状态下蒸气的内能，从而验证上述结论。（取过热蒸气参数）。6.饱和水蒸气的恰值是否随压力和温度的升高而不断增大？过热蒸气的值呢？7.压力为3.5Mpa，温度为420℃的过热蒸气，在汽轮机中定焰膨胀，如果之汽恰好的干饱和蒸气，则汽轮机的作功量及之气的温度各为多少？并将该过程表示在h一s图上。8.1kg状态为p=1Mpa，t=200℃的过热蒸气，在定13压下被加热到300℃，试求加热量，容积变化功及内能变化。如果工质为1kg空气，结果又将如何？通过本例Q的计算，说明对于水蒸气和空气，在处理方法上有何异同之处。9.利用蒸气与冷水混合来制取开水是常见的方法。1/现将压力为0.1MPa，干度为0.9湿蒸气，与压力为图7.2-65

工程热力学例题与习题 -65 q = h = h2 − h1 由过热蒸气表查得焓值后代入上式得 q = 3044.1− 2824.3 = 219.8kJ/kg 若根据水蒸气的 h-s 图读取 v 和 h 的数据亦可得到相近的结果。图中 数据连续，且可显示过程，但所读数据不如表中数据准确。 7．4 思考及练习题 1．物质的临界状态究竟是怎样一种状态? 2．水的定压产生过程可分为哪几个阶段，经历哪几种状态，写出它们 的名称。 3．对水蒸汽的热力过程和理想气体热力过程 ，在分析方法上有何异 同之处。 4．试用水蒸汽的热力性质说明冰刀滑冰的机理。 5．理想气体的内能是温度的单值函数，而实际的内能则与 T、v 有关， 试计算任意两个温度相同而比容不同的状态下蒸气的内能，从而验证上述 结论。（取过热蒸气参数）。 6．饱和水蒸气的焓值是否随压力和温度的升高而不断增大？过热蒸气 的焓值呢？ 7．压力为 3.5Mpa，温度为 420℃的过热蒸气，在汽轮机中定熵膨胀， 如果乏汽恰好的干饱和蒸气，则汽轮机的作功量及乏气的温度各为多少？ 并将该过程表示在 h—s 图上。 8．1kg 状态为 p1=1Mpa，t1=200℃的过热蒸气，在定 压下被加热到 300℃，试求加热量，容积变化功及内能 变化。如果工质为 1kg 空气，结果又将如何？通过本例 的计算，说明对于水蒸气和空气，在处理方法上有何异 同之处。 9．利用蒸气与冷水混合来制取开水是常见的方法。 现将压力为 0.1MPa，干度为 0.9 湿蒸气，与压力为 Q 1 2 3 图 7.2

工程热力学例题与习题0.1MPa，温度为20℃的自来水相混合，如果供应4吨开水，则需要蒸气，水各为多少？混合过程的摘产是多少？10.图7.2表示一台锅炉的示意图，每小时生产1MPa，240℃的过热蒸气15吨。已知给水温度为20℃锅炉效率为0.75，煤的值为29400kJ/kg，进入过热器的湿蒸汽干度为0.95，试求：（1）耗煤量：（2）温蒸气在过热器中的吸热量。11.一刚性容器被绝热隔板分成A和B两部分。已知A和B中的状态分别为：m=1kg，X=1，p=0.5MPa;m=1kg，X=1，P=0.5MPa抽去隔板后，容器内的最终压力为0.7MPa，若环境温度为300K，求：（1）刚性容器的容积及蒸汽的最终状态：（2）过程中交换的热量；（3）过程中总的产。12.一容器内装有1kg的湿蒸汽，其压力p=10bar，如果容器内的饱和水与饱和蒸汽各自恰好占去容器容积的一半。求容器内湿蒸汽的熔。13.在容积V=6m的容器中，有t=150℃的饱和水与饱和蒸气共存，其中饱和水占总容积的1/3。求蒸汽的干度X。14.在一内径为60cm、高为3m的圆柱形密闭容器中，充以压力p=80at的饱和水与饱和水蒸汽混合物，其中饱和水的液面高h=15cm。若使容器内湿饱和蒸汽的压力由于冷却而降至p=40at，求此时饱和水液面的高度h以及冷却过程中所放出的热量Q。15.在压力p=8bar下，对1kg的饱和液体加入711.76kJ的热量，结果其内能增加为628k。试求：（1）加热后混合物的于度X-？（2）内汽化潜热和外汽化潜热各为多少？某物质的汽化潜热为1130kJ/kg。16.现有两个容积相等、材质相同的容器，它们的容积V=1m，其中一-66

工程热力学例题与习题 -66 0.1MPa，温度为 20℃的自来水相混合，如果供应 4 吨开水，则需要蒸气、 水各为多少？混合过程的熵产是多少？ 10．图 7.2 表示一台锅炉的示意图，每小时生产 1MPa，240℃的过热 蒸气 15 吨。已知给水温度为 20℃锅炉效率为 0.75，煤的值为 29400kJ/kg， 进入过热嚣的湿蒸汽干度为 0.95，试求： （1）耗煤量； （2）温蒸气在过热器中的吸热量。 11．一刚性容器被绝热隔板分成 A 和 B 两部分。已知 A 和 B 中的状态 分别为： mA=1kg，xA=1，pA=0.5MPa； mB=1kg，xB=1，pB=0.5MPa 抽去隔板后，容器内的最终压力为 0.7MPa，若环境温度为 300K，求： （1）刚性容器的容积及蒸汽的最终状态； （2）过程中交换的热量； （3）过程中总的熵产。 12．一容器内装有 1kg 的湿蒸汽，其压力 ps=10bar，如果容器内的饱 和水与饱和蒸汽各自恰好占去容器容积的一半。求容器内湿蒸汽的焓。 13．在容积 V=6m 3的容器中，有 ts=150℃的饱和水与饱和蒸气共存，其 中饱和水占总容积的 1/3。求蒸汽的干度 x。 14．在一内径为 60cm、高为 3m 的圆柱形密闭容器中，充以压力 p1=80at 的饱和水与饱和水蒸汽混合物，其中饱和水的液面高 h1=15cm。若使容器内 湿饱和蒸汽的压力由于冷却而降至 p2=40at，求此时饱和水液面的高度 h2 以及冷却过程中所放出的热量 Q。 15．在压力 p=8bar 下，对 1kg 的饱和液体加入 711.76kJ 的热量，结 果其内能增加为 628kJ。试求： （1）加热后混合物的干度 x=? （2）内汽化潜热和外汽化潜热各为多少？某物质的汽化潜热为 1130kJ/kg。 16．现有两个容积相等、材质相同的容器，它们的容积 V=1m3，其中一

工程热力学例题与习题个充满了压力为10bar饱和水，另一个装有压力为10bar的饱和于蒸汽。如果由于某种意外的原因发生爆炸，问哪一个容器爆炸所引起的危害大些？提示：由于爆炸是在瞬间发生的，饱和水饱和蒸汽进行绝热膨胀其，压力由10bar降至1bar，所以S=S2，其危害性可粗略按其绝热膨胀所作功的大小来衡量。由第一定律可得：W=一m△u。计算结果饱和水容器爆炸的危害约为饱和汽容器产生危害的30倍。17.把压力为1bar的干饱和蒸气10kg，在定压下变为t=50℃的热水，用其所放出的热量来加热空气。问在定压加热的情况下，这些热量可将多少公斤的空气由t=50℃加热至t2=100℃。18.在压力=30bar，温度t=500℃的过热蒸汽中的加入t=25℃的水，使其混合后温度t=400℃，问对1kg蒸汽而言，需要加入多少公斤的水，设过热蒸汽的平均比热c=0.5399kcal/kg·℃。19.有一废热锅炉每小时可把200kg温度为t=10℃的水，变为t=100℃的干饱和蒸气。进入锅炉的烟气温度为t=600℃，排烟温度为t，=200℃，若锅炉的效率为60%，求每小时通过的烟气量。已知烟气的比热为C=1.047kJ/kg℃，水的汽化潜热T=2260.87kJ/kg·℃。20.一加热器每小时换热量9010kI/h，现送入压力p=1.078bar的蒸气（h=2658.6kJ/kg），蒸气在加热器内放热后变为t=83℃的凝结水排入大气，问此换热器每小时所需蒸汽量。21，把压力p=2.94bar的于饱和蒸汽，通过1英寸的管道（内径为2.54cm）送往用户。无论管内的蒸汽流量是多大，每1m2的管子内表面每小时向管外保温层散出的热量为2093.4kI/m·h。问蒸气在管内流动时每流过10m有多少蒸汽由于散热而冷凝？如要使蒸气的冷凝量限制在管内蒸汽总流量的10%，求每小时需要通过的蒸汽量。22.蒸汽按pV=C的规律从p=700kPa膨胀至p=70kPa。如果蒸气在初始条件下的干度=0.9，求膨胀过程中传递的热量。23.在一个密封的管内充以1kg临界状态的蒸汽。由于从管内向外传热，使管内蒸汽从临界状态变为压力29.4bar的饱和蒸汽，求此时管内-67

工程热力学例题与习题 -67 个充满了压力为 10bar 饱和水，另一个装有压力为 10bar 的饱和干蒸汽。 如果由于某种意外的原因发生爆炸，问哪一个容器爆炸所引起的危害大 些？ 提示：由于爆炸是在瞬间发生的，饱和水饱和蒸汽进行绝热膨胀其， 压力由 10bar 降至 1bar，所以 s1=s2，其危害性可粗略按其绝热膨胀所作功 的大小来衡量。由第一定律可得：W=－mΔu。计算结果饱和水容器爆炸的 危害约为饱和汽容器产生危害的 30 倍。 17．把压力为 1bar 的干饱和蒸气 10kg，在定压下变为 tw=50℃的热水， 用其所放出的热量来加热空气。问在定压加热的情况下，这些热量可将多 少公斤的空气由 t1=50℃加热至 t2=100℃。 18．在压力 p=30bar，温度 t=500℃的过热蒸汽中的加入 tw=25℃的水， 使其混合后温度 tm=400℃，问对 1kg 蒸汽而言，需要加入多少公斤的水， 设过热蒸汽的平均比热 cpm=0.5399kcal/kg·℃。 19．有一废热锅炉每小时可把 200kg 温度为 t1=10℃的水，变为 t2=100 ℃的干饱和蒸气。进入锅炉的烟气温度为 tg1=600℃，排烟温度为 tg2=200 ℃，若锅炉的效率为 60%，求每小时通过的烟气量。已知烟气的比热为 cp=1.047kJ/kg℃，水的汽化潜热 T=2260.87kJ/kg·℃。 20．一加热器每小时 换热量 9010kJ/h，现送入压力 p=1.078bar 的蒸 气（h=2658.6kJ/kg），蒸气在加热器内放热后变为 t2=83℃的凝结水排入 大气，问此换热器每小时所需蒸汽量。 21．把压力 p=2.94bar 的干饱和蒸汽，通过 1 英寸的管道（内径为 2.54cm）送往用户。无论管内的蒸汽流量是多大，每 1m2的管子内表面每小 时向管外保温层散出的热量为 2093.4kJ/m2·h。问蒸气在管内流动时每流 过 10m 有多少蒸汽由于散热而冷凝？如要使蒸气的冷凝量限制在管内蒸汽 总流量的 10%，求每小时需要通过的蒸汽量。 22．蒸汽按 pV 1.1=C 的规律从 p1=700kPa 膨胀至 p2=70kPa。如果蒸气在 初始条件下的干度 x=0.9，求膨胀过程中传递的热量。 23．在一个密封的管内充以 1kg 临界状态的蒸汽。由于从管内向外传 热，使管内蒸汽从临界状态变为压力 p=29.4bar 的饱和蒸汽，求此时管内

工程热力学例题与习题蒸汽的干度X-？24.在一个密封的管内充有湿蒸气，现对其加热至临界状态（注：当接近临界状态时管内汽-液分界面应接近管子的中部），求当充入压力p-20bar的湿蒸汽时，其中饱中水与饱和蒸汽的容积比应是多少？25.1kg质量的饱和水装在一刚性容器内，其压力为1bar，饱和温度为99.64℃。若将水加热至120℃，求下列情况容器内水的终了压力P2（1）容器的容积未发生变化：（2）容器的容积增大1%。26.一容器其容积V=0.15m，其中装有压力p=7.26bar的干饱和蒸汽，当容器的压力降至p=3.92bar时，求容器的饱和水及饱和水蒸汽的质量及容积各是多少？27.压力P=12.5bar的饱和蒸汽，以速度c=24m/s在内径D=150mm的管道内流动，求蒸汽的质量流量kg/s。如果在流动中经过节流，蒸汽压力降为p=1.2bar。求节流后的温度t=?如将节流后的蒸汽4.5kg送进一个盛有温度t=18℃质量为90kg水的水箱内，求混合后水的终温t3=?取过热蒸气的定压比热c=2kJ/kgK，忽略任何热损失。28，1kg的汽、水混合物（其中蒸气的质量为20%）装在一个刚性容器内，压力p=2abr。如对系统内部进行加热直至其中的水完全汽化（x=1）。求。（1）终了压力P2;（2）烩、内能和的变化：（3）加给系统的热量Q。7.5自测题一、是非题1：在水蒸气的定温过程中，加入的热量等于膨胀功。（）)2.水的相图表明，冰点和沸点均随压力的升高而升高。（-68

工程热力学例题与习题 -68 蒸汽的干度 x=? 24．在一个密封的管内充有湿蒸气，现对其加热至临界状态（注：当 接近临界状态时管内汽-液分界面应接近管子的中部），求当充入压力 p=20bar 的湿蒸汽时，其中饱中水与饱和蒸汽的容积比应是多少？ 25．1kg 质量的饱和水装在一刚性容器内，其压力为 1bar，饱和温度 为 99.64℃。若将水加热至 120℃，求下列情况容器内水的终了压力 p2： （1）容器的容积未发生变化； （2）容器的容积增大 1%。 26．一容器其容积 V=0.15m3，其中装有压力 p1=7.26bar 的干饱和蒸汽， 当容器的压力降至 p2=3.92bar 时，求容器的饱和水及饱和水蒸汽的质量及 容积各是多少？ 27．压力 p1=12.5bar 的饱和蒸汽，以速度 c1=24m/s 在内径 D=150mm 的 管道内流动，求蒸汽的质量流量 kg/s。如果在流动中经过节流，蒸汽压力 降为 p1=1.2bar。求节流后的温度 t2=?如将节流后的蒸汽 4.5kg 送进一个盛 有温度 tw=18℃质量为 90kg 水的水箱内，求混合后水的终温 t3=?取过热蒸 气的定压比热 cp=2kJ/kgK，忽略任何热损失。 28．1kg 的汽、水混合物（其中蒸气的质量为 20%）装在一个刚性容器 内，压力 p1=2abr。如对系统内部进行加热直至其中的水完全汽化（x2=1）。 求。 （1）终了压力 p2； （2）焓、内能和熵的变化； （3）加给系统的热量 Q。 7．5 自测题 一、是非题 1．在水蒸气的定温过程中，加入的热量等于膨胀功。（ ） 2．水的相图表明，冰点和沸点均随压力的升高而升高。( )

工程热力学例题与习题3.对封闭刚性容器中的湿蒸汽加热，总可以使其中的饱和水全部变成饱和蒸汽。（）4.当压力超过临界压力，温度低于临界温度。则H,O处在液态。（5.温度愈高，饱和水蒸汽的焰越大（86.干饱和蒸汽进行绝热膨胀后，必变为湿饱和蒸汽。（7.有0℃以下的水蒸汽（）8.在一定的压力下，从0℃的水加热到200℃的过热蒸汽，其恰变为Nh=)C,dt（29.过热蒸汽的干度大于1。（10.压力和温度一定，则HO的状态就确定。（）二、选择题1.湿蒸汽进行定温膨胀，其内能变化△u(D)0(A)=0:(B) >0(C) 内能;(D)不能确定。7.水在升压发生过程中，则-69

工程热力学例题与习题 -69 3．对封闭刚性容器中的湿蒸汽加热，总可以使其中的饱和水全部变成 饱和蒸汽。( ) 4．当压力超过临界压力,温度低于临界温度。则 H2O 处在液态。( ) 5．温度愈高,饱和水蒸汽的熵越大 ( ) 6．干饱和蒸汽进行绝热膨胀后，必变为湿饱和蒸汽。( ) 7．有 0℃以下的水蒸汽（ ） 8．在一定的压力下， 从 0℃的水加热到 200℃的过热蒸汽,其焓变为   = 200 0 h C dt p ( ) 9．过热蒸汽的干度大于 1。( ) 10．压力和温度一定，则 H2O 的状态就确定。( ) 二、选择题 1．湿蒸汽进行定温膨胀,其内能变化  u (A)=0; （B）>0 (C) 0 2．水蒸汽的汽化潜热随压力升高而 (A)增加; (B)不变; （C）减小; （D）先增后减 3．冰的熔解温度随压力升高而 (A)升高 （B）降低 (C)不变; (D)先降后升 4．不断对刚性密闭容器中的汽水混合物加热，其结果只能是 (A)全部水变成水蒸汽 (B)部分水变成水蒸汽 (C)部分或全部水变成水蒸汽 （D）不能确定 5．在相同温度下,蒸发与沸腾所需要的汽化潜热 (A)沸腾时大于蒸发;（B）沸腾时等于蒸发 (C)沸腾时小于蒸发; (D)不能确定其大小。 6．水处在三相点时，其焓与内能的关系是 (A)焓=内能; (B)焓内能; (D)不能确 定。 7．水在升压发生过程中，则

工程热力学例题与习题(A)增大，增大（B）增大，减小(C)减少，"增大(D）减小减小8.同一地点，普通锅中的开水与高压锅中的开水(A)温度相同，压力不同；（B）压力相同，温度不同(C)压力相同，温度相同；（D）压力不同，温度不同9.发现一热力管道泄漏出蒸汽，则可断定管道中输送的是(A)蒸汽;（B）高温水（t>100℃）；(C)汽水混合物（D）上述三者之一10.确定湿蒸汽状态的一组参数是(A)p、T;(B),(C) T,X(D)上述三者之一三、填空题1.H,O的五种不同状态是过程，饱和水的和蒸汽2.水的定压发生过程是由水的的过程所组成。3.水蒸汽的汽化潜热在低温时较。在高温时较在临界温度时4.S随温度的上升而。S"随温度的上升而和5.过热蒸汽的比热取决于6.三相点是平衡共存的状态。水的三相点温度To=7.国际水蒸汽会议规定水蒸汽图表选定为参考状态，规定和该状态的为零。四、名词解释1.克拉贝龙一克劳休斯方程2.水蒸汽的汽化潜热-70

工程热力学例题与习题 -70 (A) ' v 增大, '' v 增大 （B） ' v 增大, '' v 减小 (C) ' v 减少, '' v 增大 (D) ' v 减小 '' v 减小 8．同一地点，普通锅中的开水与高压锅中的开水 (A)温度相同，压力不同; （B）压力相同,温度不同 (C)压力相同,温度相同; （D）压力不同,温度不同 9．发现一热力管道泄漏出蒸汽，则可断定管道中输送的是 (A)蒸汽; （B）高温水(t>100℃);. (C)汽水混合物; （D）上述三者之一 10．确定湿蒸汽状态的一组参数是 (A)p、T; (B) ' v , '' v （C）T,X (D)上述三者之一 三、填空题 1． H2O 的五种不同状态是 、 、 、 、 2．水的定压发生过程是由水的 过程,饱和水的 和蒸汽 的 过程所组成。 3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较 。在高温时较 ， 在临界温度时 4． ‘ S 随温度的上升而 。S"随温度的上升而 。 5．过热蒸汽的比热取决于 和 。 6．三相点是 平衡共存的状态。水的三相点温度 To= 7．国际水蒸汽会议规定水蒸汽图表选定 为参考状态，规定 该状态的 和 为零。 四、名词解释 l．克拉贝龙一克劳休斯方程 2．水蒸汽的汽化潜热