工程热力学课后作业答案（第八章）第五版

8-1 温度t?20℃，压力p?0.1MPa，相对湿度??70％的湿空气2.5m。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t?20℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为ps?0.0023368 MPa

pv??ps?0.7?0.0023368?0.00163576 MPa

3

含湿量：d?622pvB?pv?622?psB??ps＝10.34g/kg(a)

露点：查水蒸气表，当pv?0.00163576 MPa时，饱和温度即露点

t?14.35℃ v?81.03m3/kg

水蒸气密度：??1v?0.01234kg/m

3干空气质量：ma?paVRaT?(105?1635.76)?2.5287?293?2.92㎏

求湿空气质量m?ma(1?0.001d)?2.95㎏ 湿空气气体常数：R?2871?0.378pv105?288.8J/(kg?K)

查在t?10℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为ps?1.228 kPa

pv?ps

含湿量：d2?622pvB?pv＝7.73g/kg(a)

析出水量：mw?ma(d2?d)＝7.62g

8-2 温度t?25℃，压力p?0.1MPa，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t?25℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为ps?3.169kPa

pv??ps?0.5×3.169=1.58kPa

露点：查水蒸气表，当pv?1.58kPa时，饱和温度即露点

t? 13.8℃

3t?25℃,vs＝43.36m/kg

''绝对湿度：?v???含湿量：d?622s??/vs＝0.0115kg/m

''3pvB?pvRaTp?622?psB??ps＝9.985g/kg(a)

湿空气密度：v?(1?0.001606d)?287?298105(1?0.001606?9.985)

＝0.867m3/kg ??1?0.001dv?1.16kg/m

3干空气密度：?a?1va?1v?1.15kg/m m3湿空气容积：V?mav?

8-3查表题

1?0.001dv?8600 m

3

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＝10000 m。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＝872Pa t2＝20℃，ps,2＝2.337kPa

3

分别计算状态参数：

t1＝5℃， ?1＝60％时 pv1＝872×60％＝523.2 Pa

d1?622pv1B?pv1?3.2g/kg(a)

h1?1.01t1?0.001d1(2501?1.85t1)?13.08kJ/kg(a)

在加热器中是等湿过程：d2?d1?3.2g/kg(a)

h2?1.01t2?0.001d2(2501?1.85t2)?28.32 kJ/kg(a)

查图得湿空气相对湿度：

?2＝23％ 干空气的质量： ma?paVRaT?(101325?523.2)?10000287?278?12634kg

加热量：

q?ma(h2?h1)?12634?(28.32?13.08)?1.9×10kJ

5

?1＝15m3/min，t8－5 有两股湿空气进行绝热混合，已知第一股气流的V1＝20℃，?1＝?2＝20m/min，t30％；第二股气流的V2＝35℃，?2＝80％。如两股气流的压力均为1013

3

×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=109.4 kJ/kg(a)

d1?622?1ps1B??1ps1?4.37g/kg(a)

d2?622?2ps2B??2ps2?28.9g/kg(a)

ma1?pa1VRaTpa2VRaT?(101300?2337)?15287?293(101300?5322)?20287?308?17.65 kg

ma2???21.75 kg

焓：hc?ma1h1?ma2h2ma1?ma2＝74.34 kJ/kg(a)

dc?ma1d1?ma2d2ma1?ma2=17.9 g/kg(a)

查图得：tc?28.5℃

?c ＝73％

8-6已知湿空气的h?60kJ/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％

ps?3.167kPa

水蒸气分压力pv??ps＝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：ps?2.485kPa 水蒸气的分压力：pv??ps＝1.7295 kPa

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?paVRaT?(101300?1729.5)?60287?294?70.8kg

空气的含湿量： d?622pvB?pv?10.8g/kg(a)

空气的总质量：m?ma(1?0.001d)＝71.5 kg 空气的焓值： mah?70.8×48.77＝3452.9 kJ

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＝1.704 kPa t2＝35℃，ps,2＝5.622kPa

计算状态参数：

t1＝15℃，?1＝60％时

pv1??1ps1＝1.02 kPa

d1?622pv1B?pv1?6.33g/kg(a)

h1?1.01t1?0.001d1(2501?1.85t1)?31.15kJ/kg(a)

在加热器中是等湿过程：d2?d1?6.3g/kg(a)

h2?1.01t2?0.001d2(2501?1.85t2)?51.5 kJ/kg(a)

查图得湿空气相对湿度：

?2＝18％ 干空气的质量： ma?paVRaT?(101300?1020)?200287?288?242.6kg

加热量：

q?ma(h2?h1)?4937.8kJ

干燥器中是绝热过程h3=h2=51.5 kJ/kg(a) 由?3＝90％查表得d3＝12.64g/kg(a) 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12000m。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，

3

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℃，（其中干空气质量ma?4500 ?2＝60％的湿空气若干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 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＝65.08m/kg

3

?v1??1??s?pv1?1vs＝0.008kg/m3

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

(2) 相对湿度?2=14％

vs ＝19.5m/kg

3

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 ＝120.9m/kg

3

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)

h2=99.75kJ/kg(a) d2=27.2 g/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＝159.1 kJ/kg hw4＝96.3

kJ/kg

干空气的质量： 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)＝91.2×10kg/h

3

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)＝169.2×10kg/h

3

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?＝2.357kg/h

?7000查图得h2=49.84 kJ/kg ,h1=35 kJ/kg，d1=6.3 g/kg(a)

?1000?h1000?16500送干空气量ma?Qh2?h1?1112 kg/h

送风量m?ma(1?0.001d1)＝1.12×103kg/h

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