题目
【例 3-8】 风机连同空气加热器,如图 3-13 所示。空气进入风机时的参数: _(1)=-|||-100kPa, _(1)=(0)^circ C, 风量 (hat {r)}_(1)=2000(m)^3/h 通过加热器后空气温度为 _(2)=(150)^circ C, 压力保持-|||-不变。风机功率 =2kW 设空气比热容为定值,忽略系统散热损失。-|||-风机 加热器-|||---|||-!2-|||-12-|||-1-|||-P1t1 i2-|||-t1-|||-11 厂- Q-|||-P-|||-图 3-13 例 ... ... 8 图-|||-试求:(1)空气在加热器中吸收的热量Q;-|||-(2)整个过程中单位质量空气的热力学能和焓的变化。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算空气的质量流量
空气的质量流量可以通过理想气体状态方程计算，即 $\overrightarrow {m}=\dfrac {p{v}_{1}}{R{T}_{1}}$，其中 $p$ 是压力，$v_1$ 是风量，$R$ 是气体常数，$T_1$ 是温度（以开尔文为单位）。
步骤 2：计算空气的定容比热容和定压比热容
空气的定容比热容 ${c}_{v}=\dfrac {5}{2}R$，定压比热容 ${c}_{p}={c}_{v}+R$。
步骤 3：计算空气吸收的热量
空气吸收的热量可以通过能量方程计算，即 $Q=\Delta H+\dfrac {1}{2}m\Delta {c}^{2}+mg\Delta z+{W}_{s}$，忽略动能、位能变化，得 $Q=m{c}_{p}({t}_{2}-{t}_{1})-3600p$。
步骤 4：计算单位质量空气的热力学能和焓的变化
单位质量空气的热力学能变化 $\Delta u=cu({t}_{2}-{t}_{1})$，焓的变化 $\Delta h={c}_{p}({t}_{2}-{t}_{1})$。
空气的质量流量可以通过理想气体状态方程计算，即 $\overrightarrow {m}=\dfrac {p{v}_{1}}{R{T}_{1}}$，其中 $p$ 是压力，$v_1$ 是风量，$R$ 是气体常数，$T_1$ 是温度（以开尔文为单位）。
步骤 2：计算空气的定容比热容和定压比热容
空气的定容比热容 ${c}_{v}=\dfrac {5}{2}R$，定压比热容 ${c}_{p}={c}_{v}+R$。
步骤 3：计算空气吸收的热量
空气吸收的热量可以通过能量方程计算，即 $Q=\Delta H+\dfrac {1}{2}m\Delta {c}^{2}+mg\Delta z+{W}_{s}$，忽略动能、位能变化，得 $Q=m{c}_{p}({t}_{2}-{t}_{1})-3600p$。
步骤 4：计算单位质量空气的热力学能和焓的变化
单位质量空气的热力学能变化 $\Delta u=cu({t}_{2}-{t}_{1})$，焓的变化 $\Delta h={c}_{p}({t}_{2}-{t}_{1})$。