题目
140℃饱和水蒸气以4kg·s-1的流率进入换热器，加热20℃的空气，水蒸气与空气逆向流动。如果饱和水蒸气离开换热器时冷凝为140℃的饱和水。求热流体传热过程的熵产生量。
140℃饱和水蒸气以4kg·s-1的流率进入换热器，加热20℃的空气，水蒸气与空气逆向流动。如果饱和水蒸气离开换热器时冷凝为140℃的饱和水。求热流体传热过程的熵产生量。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定水蒸气的初始和最终状态
根据题目，水蒸气的初始状态为140℃的饱和水蒸气，最终状态为140℃的饱和水。我们需要从水蒸气表中查出这两个状态的焓和熵值。
步骤 2：计算焓的变化
焓的变化量 $\Delta H$ 可以通过焓值的差值计算，即 $\Delta H = m(h_2 - h_1)$，其中 $m$ 是水蒸气的质量流率，$h_1$ 和 $h_2$ 分别是初始和最终状态的焓值。
步骤 3：计算熵的变化
熵的变化量 $\Delta S$ 可以通过熵值的差值计算，即 $\Delta S = m(s_2 - s_1)$，其中 $s_1$ 和 $s_2$ 分别是初始和最终状态的熵值。
步骤 4：计算熵产生量
熵产生量 $\Delta S_{gen}$ 可以通过熵的变化量减去热量传递的熵流计算，即 $\Delta S_{gen} = \Delta S - \frac{Q}{T}$，其中 $Q$ 是热量传递量，$T$ 是环境温度（假设为140℃，即413.15K）。
根据题目，水蒸气的初始状态为140℃的饱和水蒸气，最终状态为140℃的饱和水。我们需要从水蒸气表中查出这两个状态的焓和熵值。
步骤 2：计算焓的变化
焓的变化量 $\Delta H$ 可以通过焓值的差值计算，即 $\Delta H = m(h_2 - h_1)$，其中 $m$ 是水蒸气的质量流率，$h_1$ 和 $h_2$ 分别是初始和最终状态的焓值。
步骤 3：计算熵的变化
熵的变化量 $\Delta S$ 可以通过熵值的差值计算，即 $\Delta S = m(s_2 - s_1)$，其中 $s_1$ 和 $s_2$ 分别是初始和最终状态的熵值。
步骤 4：计算熵产生量
熵产生量 $\Delta S_{gen}$ 可以通过熵的变化量减去热量传递的熵流计算，即 $\Delta S_{gen} = \Delta S - \frac{Q}{T}$，其中 $Q$ 是热量传递量，$T$ 是环境温度（假设为140℃，即413.15K）。