《工程热力学》之 复习思考

用p-h图求:(1)在蒸发器中吸收的热量;(2)若压缩是可逆绝热的,压缩1kg氟里昂22所需的技术功以及氟里昂22的压缩终温。 解 工质在蒸发器中的等压吸热过程1-2和在压缩机中的可逆绝热过程2-3表示在p-h图上,如图6-13所示。等压吸热过程1-2已知在湿饱和蒸气区,是一条等压、等温的水平线。其中,状态1位于=5℃

的等温线与

=0.2的等干度线的交点。状

态2位于==5℃的等温线与x=1的等干度线的交点。状态3位于=l.6×

Pa

的等压线与=

的等熵线的交点。状态点确定后,从图上可读得

=247kJ/kg,

=407kJ/kg,

=432kJ/kg,=58℃

由此可得蒸发器中的吸热 =(407-247)kJ/kg=160kJ/kg

技术功 =

-=(407-432)kJ/kg=-25kJ/kg 压缩终温

=58℃

例题5-3 当地当时大气压力为0.1MPa,空气温度为30℃,相对湿度为60%,试分别用解析法和焓湿图求湿空气的露点

,含湿量d,水蒸气分压力

及焓h。

解(1)解析法 水蒸气分压力

=φ

查饱和蒸汽表得:t=30℃时,=4.246kPa

因而

=0.6×4.246kPa=2.548kPa

露点温度是与相应的饱和温度,查饱和蒸汽表得

=(

)=21.3℃

含湿量d=0.622=0.622×=1.626×kg/kg(干空气)

湿空气的焓

h=1.005t+d(2501+1.86t)=1.005×30+1.626×(2501+1.86×30)=71.72kJ/(kg.K)(干空气)

(2)图解法

如右图所示,由φ=60%及t=30℃,在h-d图上找到的交点1,即为湿空气的状态。从图中可读得

d=16.2g/kg(干空气)

h=717.7kJ/kg(干空气)

由1点作等d线向下与φ=100%线相交,交点的温度即为=21.5℃;由1点作等d

线向下与=f(d)相交,即为水蒸气分压力,通过此交点向右侧纵坐标读得

25kPa。 例题 5-4 压力

=100kPa,温度=27℃的空气,流经扩压管时压力提高到

180kPa。问空气进入扩压管时至少有多大流速?这时进口马赫数是多少?应设计成什么形状的扩压管? 解 (1)依题意

=0,根据稳流能量方程

(2)

(3)因

<1,所以应设计成渐扩扩压管。

1. 判断过程的方向性,求极值

例题4-1欲设计一热机,使之能从温度为973K的高温热源吸热2000kJ,并向温度为303K的冷源放热800kJ。(1)问此循环能否实现?(2)若把此热机当制冷机用,从冷源吸热800kJ,能否可能向热源放热2000kJ?欲使之从冷源吸热800KJ,至少需耗多少功? 解: (1)

方法1:利用克劳修斯积分式来判断循环是否可行。如图4-5a所示

所以此循环能实现,且为不可逆循环。

方法2:利用孤立系熵增原理来判断循环是否可行。如图4-5a所示,孤立系由热源、冷源及热机组成,因此

(a)

式中:ΔSH和ΔSL分别为热源T1及冷源T2的熵变;ΔSE为循环的熵变,即工质的

熵变。因为工质经循环恢复到原来状态,所以 ΔSE=0 (b)

而热源放热,所以

冷源吸热,则

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