马沛生主编化工热力学第三章知识题解答

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3-16 将4MPa，过热度150℃的蒸气，经绝热可逆膨胀降压到50kPa。将过程定性地表

示在T-S图上。若该过程在封闭体系中进行，试计算体系对外所作功是多少？ 解： ① 4MPa 饱和水蒸汽查表知：t=250.33℃

状态1过热度为150℃. 即 t=250.33+150=400.33℃ 对应此状态点的焓、熵分别为h1、S1 查过热水蒸汽表知：400.33℃下

2.5MPa时 h’=3240.7kg·kg-1 S’=7.0178 kJ·kg-1·k-1 V’=0.12004m3·kg-1

5MPa 时 h”=3198.3 kg·kg-1 S”=6.65 kJ·kg-1·k-1 V”=0.05779 m3·kg-1

内插求出4MPa ，400.33℃下 对应的h 和s分别为：

h?3240.73198.3?3240.7

?4?2.55?2.5h 1?3198.3?3240.7(4?2.5)?3240.7?3215.26 kJ?kg?1

5?2.5s?7.01786.6508?7.0178 ?4?2.55?2.5s1?v?6.6508?7.0178(4?2.5)?7.0178?6.7976 kJ?kg?1?K?1

5?2.50.05779?0.12004(5?2.5)?0.12004?0.08269 m3?kg?1

5?2.5② 经过绝热可逆过程s2?s1?6.7976 kJ?kg?1?K?1， P2=50KPa 对应该压力下其饱和热力学参数查表知：

S2g=7.5947 kJ·kg-1·K-1 H2g=2646.0 kJ·kg-1 S2l=1.0912 kJ·kg-1·K-1 H2l=340.56 kJ·kg-1

v2g=3.24 m3·kg-1 v2l=0.0010301 m3·kg-1

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∵ S2＜S2g

∴ 终态为湿蒸汽状态

S2?Sl,2?(1?x)?Sg,2?x

H2?Hl,2?(1?x)?Hg,2?x

即有：x?S2?Sl,2?6.7976?1.0912?5.7064?0.8774

Sg,2?Sl,27.5947?1.09126.5035v2?0.8774?3.24?(1?0.8774)?0.0010301?2.8429 m3?kg?1

H2?0.8774?2646.0?(1?0.8774)?340.56?2363.35 kJ?kg?1

③ 作图

T 4MPa 1 50kPa 2 S ④ 若过程在封闭体系进行。由热力学第一定律 ?u?q?w

∵q=0

w??u??(h?pv)??h??(pv)∴

?(2363.35?3215.26)?(50?103?2.8429?4?106?0.08269)?10?3 ??851.91?188.615 ??663.30 kJ?kg?1

即：体系从外界获功663.30 kJ·kg-1