Chapter 77-23 A rigid tank contains

Chapter 7
7-23 A rigid tank contains an ideal gas at 40°C that is being stirred by a paddle wheel. The paddle
wheel does 200 kJ of work on the ideal gas. It is observed that the temperature of the ideal gas
remains constant during this process as a result of heat transfer between the system and the
surroundings at 30°C. Determine the entropy change of the ideal gas.
FIGURE 7–23
7–37 A well-insulated rigid tank contains 2 kg of a saturated liquid–vapor mixture of water at 100
kPa. Initially, three-quarters of the mass is in the liquid phase. An electric resistance heater placed
in the tank is now turned on and kept on until all the liquid in the tank is vaporized. Determine the
entropy change of the steam during this process. Answer: 8.10 kJ/K
7–41 An insulated piston–cylinder device contains 5 L of saturated liquid water at a constant
pressure of 150 kPa. An electric resistance heater inside the cylinder is now turned on, and 2200
kJ of energy is transferred to the steam. Determine the entropy change of the water during this
process.
Answer: 5.72 kJ/K
7–42 An insulated piston–cylinder device contains 0.05 m3 of saturated refrigerant-134a vapor at
0.8-MPa pressure. The refrigerant is now allowed to expand in a reversible manner until the
pressure drops to 0.4 MPa. Determine (a) the final temperature in the cylinder and (b) the work
done by the refrigerant.
FIGURE 7–42
7–44 Refrigerant-134a enters an adiabatic compressor as saturated vapor at 160 kPa at a rate of 2
m3/min and is compressed to a pressure of 900 kPa. Determine the minimum power that must be
supplied to the compressor.
7–60 A piston–cylinder device contains 5 kg of steam at 100°C with a quality of 50 percent. This
steam undergoes two processes as follows:
1-2 Heat is transferred to the steam in a reversible manner while the temperature is held constant
until the steam exists as a saturated vapor.
2-3 The steam expands in an adiabatic, reversible process until the pressure is 15 kPa.
(a) Sketch these processes with respect to the saturation lines on a single T-s diagram.
(b) Determine the heat added to the steam in process 1-2, in kJ.
(c) Determine the work done by the steam in process 2-3, in kJ
7–61 Steam at 6000 kPa and 500°C enters a steady-flow turbine. The steam expands in the
turbine while doing work until the pressure is 1000 kPa. When the pressure is 1000 kPa, 10
percent of the steam is removed from the turbine for other uses. The remaining 90 percent of the
steam continues to expand through the turbine while doing work and leaves the turbine at 10 kPa.
The entire expansion process by the steam through the turbine is reversible and adiabatic.
(a) Sketch the process on a T-s diagram with respect to the saturation lines. Be sure to label the
data states and the lines of constant pressure.
(b) If the turbine has an isentropic efficiency of 85 percent, what is the work done by the steam as
it flows through the turbine per unit mass of steam flowing into the turbine, in kJ/kg?
7–63 A 50-kg copper block initially at 80°C is dropped into an insulated tank that contains 120 L of
water at 25°C. Determine the final equilibrium temperature and the total entropy change for this
process.
FIGURE 7–63
7–68 A 50-kg iron block and a 20-kg copper block, both initially at 80°C, are dropped into a large
lake at 15°C. Thermal equilibrium is established after a while as a result of heat transfer between
the blocks and the lake water. Determine the total entropy change for this process.
FIGURE 7–68
7-124
7-125
7-126 Steam enters an adiabatic turbine at 7 MPa, 600°C, and 80 m/s and leaves at 50 kPa,
150°C, and 140 m/s. If the power output of the turbine is 6 MW, determine (a) the mass flow rate
of the steam flowing through the turbine and (b) the isentropic efficiency of the turbine. Answers:
(a) 6.95 kg/s, (b) 73.4 percent
7–130 Air enters an adiabatic compressor at 100 kPa and 17°C at a rate of 2.4 m3/s, and it exits
at 257°C. The compressor has an isentropic efficiency of 84 percent. Neglecting the changes in
kinetic and potential energies, determine (a) the exit pressure of air and (b) the power required to
drive the compressor.
7–131 Air is compressed by an adiabatic compressor from 95 kPa and 27°C to 600 kPa and
277°C. Assuming variable specific heats and neglecting the changes in kinetic and potential
energies, determine (a) the isentropic efficiency of the compressor and (b) the exit temperature of
air if the process were reversible. Answers: (a) 81.9 percent, (b) 505.5 K
P1 The radiator of a steam heating system has a volume of 20 L and is filled with superheated
water vapor at 200 kPa and 150°C. At this moment both the inlet and the exit valves to the radiator
are closed. After a while the temperature of the steam drops to 40°C as a result of heat transfer to
the room air. Determine the entropy change of the steam during this process. Answer: _0.132 kJ/K
P2 Steam enters an adiabatic turbine at 8 MPa and 500°C with a mass flow rate of 3 kg/s and
lea

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทที่ 77 23 A ถังแข็งประกอบด้วยมีก๊าซอุดมคติที่ 40 ° C ที่มีการกวน โดยล้อพาย ไม้พายล้อไม่ 200 kJ ของแก๊สอุดมคติ มันเป็นข้อสังเกตที่อุณหภูมิของก๊าซอุดมคติคงที่ในระหว่างกระบวนการนี้เป็นผลมาจากการถ่ายเทความร้อนระหว่างระบบและสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของแก๊สอุดมคติรูป 7-237 – 37 A ดีฉนวนถังแข็งประกอบด้วยส่วนผสมของเหลวไออิ่มตัวของน้ำที่ 100 2 กก.kPa ตอนแรก สามในสี่ของมวลอยู่ในเฟสของเหลว เครื่องทำน้ำอุ่นมีความต้านทานไฟฟ้าที่วางในถังตอนนี้เปิดอยู่ และอยู่จนกว่าจะมีระเหยของเหลวในถัง ตรวจสอบการเอนโทรปีที่เปลี่ยนไอน้ำระหว่างกระบวนการนี้ คำตอบ: 8.10 kJ/K7 – 41 มีอุปกรณ์ฉนวนลูกสูบกระบอกประกอบด้วย 5 ลิตรของน้ำอิ่มตัวที่คงความดัน 150 kPa มีฮีตเตอร์ไฟฟ้าความต้านทานภายในกระบอกสูบขณะเปิดบน และ 2200ระดับของพลังงานที่ถูกโอนย้ายไปไอน้ำ ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของน้ำในช่วงนี้กระบวนการคำตอบ: 5.72 kJ/K7-42 มีอุปกรณ์ฉนวนลูกสูบกระบอกประกอบด้วย 0.05 m3 ของไออิ่มตัวสารทำความเย็น-134a ที่ความดัน 0.8 MPa สารทำความเย็นขณะนี้สามารถขยายในลักษณะย้อนกลับจนถึงการความดันลดลงไป 0.4 MPa กำหนด (ก) อุณหภูมิสุดท้ายในกระบอกสูบและ (ข) การทำงานโดยที่สารทำความเย็น รูป 7-42สารทำความเย็น 7-44-134a ป้อนมีการอะเดียแบติกคอมเพรสเซอร์เป็นไออิ่มตัวที่ 160 kPa ในอัตรา 2m3/นาที และมีการบีบอัดความดันของ 900 kPa กำหนดพลังขั้นต่ำที่ต้องมาพร้อมกับคอมเพรสเซอร์อุปกรณ์ลูกสูบกระบอก 7 – 60 A ประกอบด้วย 5 กิโลกรัมของไอน้ำที่ 100 ° C มีคุณภาพร้อยละ 50 นี้ไอน้ำผ่านกระบวนการทั้งสองเป็นดังนี้:ความร้อน 1-2 จะโอนย้ายไปไอน้ำในลักษณะย้อนกลับขณะอุณหภูมิคงจนกว่าไอน้ำที่มีอยู่เป็นไออิ่มตัว2-3 ไอน้ำในกระบวนการผันกลับได้ การอะเดียแบติกขยายจนความดัน 15 kPa(ก) ร่างกระบวนการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับเส้นอิ่มตัวบนแผนภาพ T-s เดียว(ข) กำหนดความร้อนลงไอน้ำในกระบวนการ 1-2 กระแสไฟฟ้า(ค) กำหนดงานที่ทำ โดยไอน้ำในกระบวนการ 2-3 กระแสไฟฟ้าไอน้ำ 7 – 61 ที่ 6000 kPa และ 500° C เข้าสู่กังหันแบบไหลมั่นคง ไอน้ำขยายตัวในการกังหันในขณะที่ทำงานจนความดัน 1000 kPa เมื่อความดันมี 1000 kPa, 10ร้อยละของไอน้ำที่ออกจากกังหันสำหรับใช้งานอื่น ๆ ร้อยละ 90 ที่เหลือของการไอน้ำยังคงขยายผ่านกังหันที่ขณะทำงาน และใบกังหันที่ที่ 10 kPaกระบวนการขยายตัวทั้งหมดใช้ไอผ่านกังหันมีการอะเดียแบติก และถอดกลับด้านได้(ก) ร่างกระบวนการบนแผนภาพ T-s เกี่ยวกับเส้นอิ่มตัว ให้แน่ใจว่าป้ายชื่อข้อมูลอเมริกาและบรรทัดของความดันคง(ข) ถ้ากังหันมีประสิทธิภาพ isentropic 85 เปอร์เซ็นต์ คืองานที่ทำ โดยไอน้ำเป็นมันไหลผ่านกังหันต่อหน่วยมวลของไอน้ำที่ไหลลงสู่กังหัน kJ/กก. หลุด 7 – 63 A บล็อกทองแดง 50 กิโลกรัมที่ 80 ° C ลงในถังที่มีฉนวนที่ประกอบด้วย 120 Lน้ำที่ 25 องศาเซลเซียส ตรวจสอบอุณหภูมิสมดุลสุดท้ายและการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีทั้งหมดนี้กระบวนการรูป 7 – 637 – 68 A บล็อกเหล็ก 50 กก.และ 20 กก.ทองแดงบล็อก ทั้งสองเริ่มต้นที่ 80 ° C จะลดลงในขนาดใหญ่ทะเลสาบที่ 15 องศาเซลเซียส ก่อตั้งขึ้นหลังจากการถ่ายเทความร้อนระหว่างสมดุลความร้อนบล็อกและน้ำทะเลสาบ ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีรวมของกระบวนการนี้รูป 7 – 687-1247-1257-126 ไอน้ำเข้ากังหันมีการอะเดียแบติกที่ 7 MPa, 600° C และ 80 m/s และใบที่ 50 kPa150° C และ 140 เมตรต่อวินาที ถ้าผลผลิตพลังงานของกังหัน 6 MW กำหนด (ก) อัตราการไหลเชิงมวลไอน้ำไหลผ่านกังหันและ (b) ประสิทธิภาพของกังหัน isentropic คำตอบ:(ก) 6.95 กก./s ร้อยละ 73.4 (b)อากาศ 7 – 130 สู่คอมเพรสเซอร์มีการอะเดียแบติกที่ 100 kPa และ 17° C อัตรา 2.4 m3/s และออกจากที่ 257 องศาเซลเซียส คอมเพรสเซอร์มีประสิทธิภาพ isentropic 84 เปอร์เซ็นต์ ละเลยการเปลี่ยนแปลงในเคลื่อนไหว และศักยภาพพลังงาน กำหนด (ก) ความดันทางออกของอากาศและ (ข)พลังงานที่จำเป็นในการขับคอมเพรสเซอร์ อากาศ 7 – 131 ถูกบีบอัด ด้วยคอมเพรสเซอร์มีการอะเดียแบติกจาก 95 kPa และ 27° C ถึง 600 kPa และ277° C สมมติตัวแปรเฉพาะอุ่น และละเลยการเปลี่ยนแปลงในการเคลื่อนไหว และมีศักยภาพพลังงาน กำหนด (ก) isentropic ประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์และ (ข)อุณหภูมิทางออกของอากาศถ้ากระบวนการผันกลับได้ คำตอบ: (ก) 81.9 เปอร์เซ็นต์ K 505.5 (b)Superheated P1 หม้อน้ำของระบบไอน้ำร้อนมีปริมาณของ 20 L และเต็มไปด้วยไอน้ำที่ 200 kPa ถึง 150° c ขณะนี้ ช่องเข้าและออกจากวาล์วที่หม้อน้ำปิด หลังอุณหภูมิของไอน้ำลดลงถึง 40° C เป็นผลของการถ่ายโอนความร้อนการอากาศห้อง ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของไอน้ำในระหว่างกระบวนการนี้ คำตอบ: _0.132 kJ/KP2 ไอน้ำเข้ากังหันมีการอะเดียแบติก 8 MPa และ 500° C มีอัตราการไหลเชิงมวล 3 kg/s และดชนิด

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทที่ 7
7-23 ถังแข็งมีแก๊สในอุดมคติที่ 40 ° C ที่จะถูกกวนโดยใช้กังหัน พาย
ล้อไม่ 200 กิโลจูลของการทำงานในแก๊สอุดมคติ มันถูกตั้งข้อสังเกตว่าอุณหภูมิของก๊าซอุดมคติ
คงที่ในระหว่างกระบวนการนี้เป็นผลมาจากการถ่ายเทความร้อนระหว่างระบบและ
สภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของแก๊สอุดมคติ.
รูปที่ 7-23
7-37 ถังแข็งกันฉนวนมี 2 กกส่วนผสมของเหลวไออิ่มตัวของน้ำที่ 100
กิโลปาสคาล ในขั้นต้นสามในสี่ของมวลที่อยู่ในสถานะของเหลว ความต้านทานไฟฟ้าเครื่องทำน้ำอุ่นวางไว้
ในถังจะหันตอนบนและเก็บไว้ในจนของเหลวในถังที่มีการระเหย ตรวจสอบ
การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของไอน้ำในระหว่างกระบวนการนี้ คำตอบ: 8.10 กิโลจูล / K
7-41 อุปกรณ์ลูกสูบกระบอกสูบฉนวนมี 5 ลิตรของน้ำในสถานะของเหลวอิ่มตัวที่คงที่
ความดัน 150 กิโลปาสคาล ต้านทานเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าภายในกระบอกสูบจะหันตอนบนและ 2,200
กิโลจูลของพลังงานจะถูกโอนไปอบไอน้ำ ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของน้ำในช่วงนี้
กระบวนการ.
คำตอบ: 5.72 กิโลจูล / K
7-42 อุปกรณ์ลูกสูบกระบอกสูบฉนวนมี 0.05 m3 อิ่มตัวของไอสารทำความเย็น-134a ที่
0.8 เมกะปาสคาลดัน สารทำความเย็นที่ได้รับอนุญาตในขณะนี้ที่จะขยายในลักษณะพลิกกลับจน
ความดันลดลงถึง 0.4 เมกะปาสคาล ตรวจสอบ (ก) อุณหภูมิสุดท้ายในถังและ (ข) การทำงาน
ทำได้โดยการทำความเย็น.
รูปที่ 7-42
7-44 เย็น-134a เข้าสู่คอมเพรสเซอร์อะเป็นไออิ่มตัวที่ 160 กิโลปาสคาลในอัตรา 2
M3 / นาที ถูกบีบอัดความดัน 900 กิโลปาสคาล ตรวจสอบการใช้พลังงานขั้นต่ำที่ต้อง
จ่ายให้กับคอมเพรสเซอร์.
7-60 อุปกรณ์ลูกสูบกระบอกสูบมี 5 กิโลกรัมของไอน้ำที่อุณหภูมิ 100 ° C ที่มีคุณภาพร้อยละ 50 นี้
อบไอน้ำผ่านกระบวนการที่สองดังนี้
1-2 ความร้อนจะถูกโอนไปอบไอน้ำในลักษณะพลิกกลับในขณะที่อุณหภูมิจะจัดขึ้นอย่างต่อเนื่อง
จนกว่าจะมีไอน้ำอยู่เป็นไออิ่มตัว.
2-3 ไอน้ำขยายตัวในอะกระบวนการพลิกกลับจน ความดัน 15 กิโลปาสคาล.
(ก) Sketch กระบวนการเหล่านี้ด้วยความเคารพต่อสายอิ่มตัวใน Ts แผนภาพเดียว.
(ข) ตรวจสอบความร้อนที่เพิ่มให้กับไอน้ำในกระบวนการ 1-2 ในกิโลจูล.
(ค) กำหนดงานที่ทำโดย อบไอน้ำในกระบวนการ 2-3 ใน kJ
7-61 อบไอน้ำที่ 6000 กิโลปาสคาลและ 500 ° C เข้าสู่กังหันคงไหล ไอน้ำขยายใน
กังหันในขณะที่ทำงานจนความดันคือ 1000 กิโลปาสคาล เมื่อความดันคือ 1000 กิโลปาสคาล 10
เปอร์เซ็นต์ของไอน้ำจะถูกลบออกจากกังหันสำหรับการใช้งานอื่น ๆ ส่วนที่เหลืออีกร้อยละ 90 ของ
ไอน้ำที่ยังคงขยายตัวผ่านกังหันในขณะที่ทำงานและใบกังหันที่ 10 กิโลปาสคาล.
ขั้นตอนการขยายตัวทั้งไอน้ำผ่านกังหันย้อนกลับและอะ.
(ก) Sketch กระบวนการในแผนภาพ TS กับ ส่วนที่เกี่ยวกับเส้นความอิ่มตัวของสี ให้แน่ใจว่าป้าย
สหรัฐอเมริกาข้อมูลและเส้นของความดันอย่างต่อเนื่อง.
(ข) ถ้ากังหันมีประสิทธิภาพ isentropic ร้อยละ 85 สิ่งที่เป็นงานที่ทำโดยไอน้ำเป็น
มันไหลผ่านกังหันต่อหน่วยมวลของไอน้ำไหลลงสู่ที่ กังหันในกิโลจูล / กิโลกรัม
7-63 บล็อกทองแดง 50 กก. ครั้งแรกที่ 80 องศาเซลเซียสลดลงในถังที่มีฉนวนกันความร้อน 120 ลิตร
น้ำที่ 25 ° C ตรวจสอบอุณหภูมิสมดุลขั้นสุดท้ายและการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีนี้รวมสำหรับ
กระบวนการ.
รูปที่ 7-63
7-68 บล็อกเหล็ก 50 กก. และบล็อกทองแดง 20 กก. ทั้งในขั้นต้นที่ 80 องศาเซลเซียสจะลดลงเป็นขนาดใหญ่
ทะเลสาบที่ 15 ° C สมดุลความร้อนที่จะจัดตั้งขึ้นหลังจากที่ในขณะเป็นผลมาจากการถ่ายเทความร้อนระหว่าง
บล็อกและน้ำทะเลสาบ ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีรวมสำหรับขั้นตอนนี้.
รูปที่ 7-68
7-124
7-125
7-126 ไอน้ำเข้าสู่กังหันอะเดียแบติกที่ 7 MPa 600 ° C และ 80 m / s และใบที่ 50 กิโลปาสคาล
150 องศาเซลเซียส และ 140 เมตร / วินาที หากการส่งออกพลังงานกังหันคือ 6 เมกะวัตต์กำหนด (ก) อัตราการไหลของมวล
ของไอน้ำที่ไหลผ่านกังหันและ (ข) ประสิทธิภาพ isentropic ของกังหัน คำตอบ:
(ก) 6.95 กก. / s (ข) ร้อยละ 73.4
7-130 อากาศเข้าสู่คอมเพรสเซอร์อะเดียแบติกที่ 100 กิโลปาสคาลและ 17 ° C ในอัตรา 2.4 m3 / s และมันออกจาก
ที่ 257 ° C คอมเพรสเซอร์มีประสิทธิภาพ isentropic ร้อยละ 84 ละเลยการเปลี่ยนแปลงใน
พลังงานจลน์และศักยภาพในการตรวจสอบ (ก) ความดันทางออกของอากาศและ (ข) การใช้พลังงานที่จำเป็นในการ
ขับรถคอมเพรสเซอร์.
7-131 อากาศจะถูกบีบอัดโดยคอมเพรสเซอร์อะเดียแบติกจาก 95 กิโลปาสคาลและ 27 ° C ถึง 600 กิโลปาสคาล และ
277 ° C สมมติว่าร้อนจำเพาะตัวแปรและละเลยการเปลี่ยนแปลงในการเคลื่อนไหวและมีศักยภาพ
พลังงานกำหนด (ก) ประสิทธิภาพ isentropic ของคอมเพรสเซอร์และ (ข) อุณหภูมิทางออกของ
อากาศถ้ากระบวนการพลิกกลับได้ คำตอบ: (ก) ร้อยละ 81.9 (ข) 505.5 K
P1 หม้อน้ำระบบไอน้ำร้อนมีปริมาณของ 20 ลิตรและเต็มไปด้วยความร้อน
ไอน้ำที่ 200 กิโลปาสคาลและ 150 ° C ในขณะนี้ทั้งขาเข้าและวาล์วออกไปหม้อน้ำ
จะปิด หลังจากที่ในขณะที่อุณหภูมิของไอน้ำลดลงถึง 40 ° C เป็นผลมาจากการถ่ายเทความร้อนให้กับ
ห้องแอร์ ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของไอน้ำในระหว่างกระบวนการนี้ คำตอบ: _0.132 กิโลจูล / K
P2 ไอน้ำเข้าสู่กังหันอะเดียแบติกที่ 8 MPa และ 500 ° C มีอัตราการไหลของมวล 3 กิโลกรัม / S และ
ทุ่งหญ้า