工程熱力學課后題答案

1、下載可編輯習題及部分解答第一篇工程熱力學第一章基本概念1.1.指岀下列各物理量中哪些是狀態(tài)量，哪些是過程量：答：壓力，溫度，位能，熱能，熱量，功量，密度。2.2.指岀下列物理量中哪些是強度量：答：體積，速度，比體積，位能，熱能，熱量，功量，密度。3.3.用水銀差壓計測量容器中氣體的壓力，為防止有毒的水銀蒸汽產(chǎn)生，在水銀柱上加一段水。若水柱高200mm，水銀柱高800mm，如圖2-262-26所示。已知大氣壓力為 735mmHg,Hg,試求容器中氣體的 絕對壓力為多少kPa ?解：根據(jù)壓力單位換算PH2O 200 9.80665 1.961 1031.96.kPa5PHg800 133.32 1

2、.006 10 Pa 106.6kPap pb (po PHg)98.0 (1.961 106.6)206.6kPa4.4.鍋爐煙道中的煙氣常用上部開口的斜管測量，如圖2-272-27所示。若已知斜管傾角30，壓力計中3使用 0.8g/cm的煤油，斜管液體長度 L 200mm，當?shù)卮髿鈮毫b 0.1MPa，求煙 氣的絕對壓力(用 MPa表示)解：p L gsin200 0.8 9.81 0.5784.8Pa 784.8 10 6 MPap pb pv 0.1784.8 10 60.0992 MPa5.5. 一容器被剛性壁分成兩部分，并在各部裝有測壓表計，如圖2-282-28所示，其中C為壓力

3、表，讀數(shù)為110kPa，B為真空表，讀數(shù)為45kPa。若當?shù)卮髿鈮簆b 97kPa，求壓力表A的讀數(shù)(用kPa表示)PgA 155kPa6.6. 試述按下列三種方式去系統(tǒng)時，系統(tǒng)與外界見換的能量形式是什么。(1). .取水為系統(tǒng)；(2). .取電阻絲、容器和水為系統(tǒng)；(3). .取圖中虛線內(nèi)空間為系統(tǒng)。答案略。7.7. 某電廠汽輪機進出處的蒸汽用壓力表測量，起讀數(shù)為13.4MPa ;冷凝器內(nèi)的蒸汽壓力用真空表測量，其讀數(shù)為706mmHg。若大氣壓力為0.098MPa，試求汽輪機進出處和冷凝器內(nèi)的蒸汽的絕對壓力(用 MPa表示)p1 0.0247MPa; p2 0.0039MPa8.8. 測得容

4、器的真空度 pv 550mmHg，大氣壓力pb 0.098MPa，求容器內(nèi)的絕對壓力。若大下載可編輯氣壓變?yōu)閜b O.lO2MPa ,求此時真空表上的讀數(shù)為多少mmMPa ?p 0.0247MPa,Pv 579.8MPa9.9. 如果氣壓計壓力為83kPa，試完成以下計算：(1) . .絕對壓力為O.IMPal時的表壓力；(2) . .真空計上的讀數(shù)為70kPa時氣體的絕對壓力;(3(3). .絕對壓力為50kPa時的相應真空度(kPa)；(4)(4). .表壓力為0.25MPa時的絕對壓力(kPa)。(1)(1). .Pg17kPa ；(2)(2). .p13kPa；(3(3). .Pv33

5、kPa ；(4)(4). .p333kPa。10.10.攝氏溫標取水在標準大氣壓下的冰點和沸點分別為0 c和100 c,而華氏溫標則相應地取為 32下和212下。試導岀華氏溫度和攝氏溫度之間的換算關(guān)系，并求岀絕對零度所對應的華氏溫度。tF At B將水在標準大氣壓下的冰點值 32 F和0 c,以及沸點值292 F和 100 c代入，得32 0 B212 100 A B解該二元一次方程組，得：A 1.8, B 32從而有 tF 1.8t32當t 273.15 c時，有tF 1.8 ( 273.15_)32459.7( F)11.11. 氣體進行可逆過程，滿足 pV C ( C為常數(shù))，試導出該氣

6、體從狀態(tài) 1變化到狀態(tài)2時膨脹功的表達式，并在 p V圖上定性畫岀過程線、示岀膨脹功。答案：略12.12. 某氣體的狀態(tài)方程為 pV RgT，試導出：(1). .定穩(wěn)下氣體 p, v之間的關(guān)系；(2). .定壓下氣體v,T之間的關(guān)系；下載可編輯(3). .定容下氣體 p,T之間的關(guān)系。(2)下載可編輯答案：(1 1)P2ViPiVV2Vi(3(3)1.1. 一蒸汽動力廠，鍋爐的蒸汽產(chǎn)量為B qb,c qc19.5 1 03 30 1 03360051.625 105(kW)2.2.系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱1.34 1051.625 10582.5%8kj對外做功26kJ。為使其返回原狀態(tài)，對系統(tǒng)

7、加熱6kJ，問需對系統(tǒng)作功第二章熱力學第一定律3q 180 10 kg/h，輸出功率為 P 55000kW，全廠耗煤3qm,c 19.5t/h，煤的發(fā)熱量為qc 30 10 kJ / kg。蒸汽在鍋爐中吸熱量 q 2680kJ/ kg。試求：(1)(1). .該動力廠的熱效率t ；(2)(2). .鍋爐的效率 B (蒸汽總吸熱量煤的總發(fā)熱量)解：(1 1). .鍋爐中蒸汽吸熱量H4.82qm q 180 103 26808c10 (kj/h) 1.34 10 (kW)熱效率PtH5500051.34 1041%(2(2). .鍋爐效率蒸汽總放熱量 B 煤的總放熱量多少?解：由Q U W得U Q

8、 W8 2634(kj)對于返回初態(tài)的過程P2Pi(2)下載可編輯UU 34kjWQU 634 28kj下載可編輯故需對系統(tǒng)做功28kj。3.3.氣體在某一過程只能感吸收了 54kJ的熱量，同時熱力學能增加了 94kJ。此過程是膨脹過程還是壓縮 過程？系統(tǒng)與外界交換的功是多少？答案：此過程為壓縮過程；此過程中系統(tǒng)與外界交換的功是40kj。4.4.1kg 空氣由 5 5MPa,t| 0.5MPa 膨脹到 p2 0.5MPa,t2 500 c,得到熱量 506kJ，對外做膨脹功506kJ。接著又從終態(tài)被壓縮到初態(tài)，熱出熱量390kJ，試求：(1) . .膨脹過程空氣熱力學能的增量；(2) . .壓

9、縮過空氣熱力學能的增量；(3) . .壓縮過程外界消耗的功。答案：(1 1) . . U 0; (2 2). . U 0; (3 3). .W 390kj。5.5.閉口系統(tǒng)中實施以下過程，試填補表中的空缺數(shù)據(jù)。過程序號Q/JW/JU1 / JU2/JU / J1 12525-12-12-9-92 2-8-85858-16-163 31717-13-13(8 8)21214 41818-11-117 7表中括號內(nèi)的數(shù)為答案。過程序號Q/JW/JU1/JU2/ JU / J1 12525-12-12（-46-46）-9-9(3737)2 2-8-8（8 8）（7474）5858-16-163 3（

10、3838）1717-13-13（8 8）21214 41818-11-11（-22-22）7 7（2929）6.6.如圖所示，某封閉系統(tǒng)沿下載可編輯a c b途徑由狀態(tài)a變化到b，吸入熱量90kj，對外做功40kj，試問:（1 1）. .系統(tǒng)從a經(jīng)d至b，若對外做功10kj，則吸收熱量是多少?（2 2） . .系統(tǒng)由b經(jīng)曲線所示過程返回 a，若外界對系統(tǒng)左貢 23kj，吸收熱量為多少？（3 3）. .設(shè)Uadb 5kj,U d 45kj,，那么過程a d和d b中系統(tǒng)吸收的熱量各為多少？答案（1 1）. . Qadb 60kj ；（2 2）. . Qba 73kj ；（2 2）. . Qad

11、50kj ；（4 4）. . Qdb 10kj。37.7. 容積為1m的絕熱封閉的氣缸中裝有完全不可壓縮的流體，如圖2-312-31所示。試問：（1 1）. .活塞是否對流體做功？（2 2） . .通過對活塞加壓，把流體壓力從p1 0.2MPa提高到P3 3MPa，熱力學能變化 多少？焓變化多少？3答案（1 1）. .W 0 ；（2 2）. . U0, H 2.8 103kj。8.8. 一質(zhì)量為4500kg的汽車沿坡度為15的山坡下行，車速為300m /s。在距山腳100m處開始剎車， 且在山腳處剛好剎住。若不計其它力，求因剎車而產(chǎn)生的熱量。Q 2.04 105kj。9.9. 某蒸汽動力裝置，

12、蒸汽流量為40t/h，汽輪機進出口處壓力表讀數(shù)為9MPa，進口比為3440kj /kg，汽輪機出口比焓為2240kj/kg，真空表讀數(shù)為95.06kPa，當時當?shù)卮髿鈮毫?8.66kPa，汽輪機 對環(huán)境放熱為。試求：(1) . .汽輪機進岀口蒸汽的絕壓各為多少？(2) . .單位質(zhì)量蒸汽經(jīng)汽輪機對外輸岀功為多少?(3) . .汽輪機的功率為多少？答案(1 1). .下載可編輯p19.099MPap2 3.6MPa(2)(2). . sh 1200 kj / kg(3)(3). . P 1.332 104kW(4)(4). .考慮進出口動能差后sh的相對偏差sh 0-67%10.10. 進入冷

13、凝器的泛汽的蒸汽為p 0-005MPa，比焓A 2500kj/ kg，出口為同壓下的水，比焓為h2 137.77kj /kg , ,若蒸汽流量為22t/h，進入冷凝器的冷卻水溫為t1 17 c,冷卻水出口溫度為 t230 c,試求冷卻水流量為多少？水的比熱容為4.18kj /(kg.K)。答案 qm,w 956.4 103(kg/h)311.11. 某活塞式氮氣壓氣機，壓縮的氮氣的參數(shù)分別為：P1 0.1MPa ， V1 0.88m / kg ；3.p2 OMPa，v 0.16m /kg。設(shè)在壓縮過程中每kg氮氣熱力學能增加180kj，同時向外放出熱量60kj。壓氣機每min生產(chǎn)壓縮氮氣18k

14、g，試求：(1) . .壓縮過程對每kg氮氣所做的功；(2) . .生產(chǎn)每kg壓縮氮氣所需的功；(3) . .帶動比壓氣機至少要多大的電動機。答案(1 1) . .240kj / kg ；(2) . . sh 312kj/kg ；下載可編輯3kPa，溫度為20 C，壓送終了時壓力表讀數(shù)為30kPa，溫度為50 C。試求壓送到罐內(nèi)的C2的質(zhì)量。大氣壓力為32.2.體積為0.03m的某鋼性容器內(nèi)盛有了（3 3） . . P 93.6kW。12.12.流速為600m/s的高速空氣突然受阻停止流動，即c2 ，稱為滯止。如滯止過程進行迅速，以致氣流受阻過程中與外界的熱交換可以忽略，問滯止過程空氣的焓變化

15、了多少？答案 h 180kj/kg第三章理想氣體及其混合物1.1.把C2壓送到體積為.5m3的貯氣罐內(nèi)。壓送前貯氣罐上的壓力表讀數(shù)為pb 0.1 MPa解3p1pb pg1 0.1 103 103 kPa3P2Pb pg2 0.1 1030 130 kPaR 8.314Rg0.189 kJ kg.KM 44由 pVmRgTP2V P1VVP2P170kPa,20 C的氮氣。瓶上裝有一排氣閥，壓力達到875kPa時發(fā)門開啟，壓力降到 840kPa時關(guān)閉。若由于外界加熱的原因造成閥門開啟，問:（1 1）閥門開啟時瓶內(nèi)氣體溫度為多少？（2 2）因加熱造成閥門開閉一次期間瓶內(nèi)氮氣失去多少？設(shè)瓶內(nèi)空氣溫

16、度在排氣過程中保持不變。答案 （1 1） t293.3 c；（2 2） m 0.0097kg3.3.氧氣瓶的容積VOOm3瓶中氧氣的表壓力為Pg11.4MPa,t1 30 C。問瓶中盛有多少氧0.53130 103103 1030.189 1050 27320273RgT2RgT1RgT2T10.143 kg下載可編輯氣？若氣焊時用去一半氧氣，溫度降為t2 20 C，試問此時氧氣的表壓力為多少（當?shù)卮髿鈮毫b 0.1 MPa）下載可編輯4.4.某鍋爐每小時燃煤需要的空氣量折合表準狀況時為66000 m h。鼓風機實際送入的熱空氣溫度為250 C，表壓力為20.0kPa，當?shù)卮髿鈮簽閜b 0.

17、1MPa，求實際送風量m3 h。解 p pb pg 0.1 20 10 30.12 MPa由 pqV qmRgTpqV0p0qV0得P一p0qV0 T1qv0.101325 66000273250 2731.068 1050.12m3. h5.5.某理想氣體比熱比kcp Cv1.4，定壓比熱容 cp 1.042 kJ kg.K，求該氣體的摩爾質(zhì)量。解由色cVk及cpCp 11 k8.3141.0421 1 1.427.93 g mol6.6.在容積為O/m3的封閉容器內(nèi)裝有氧氣，其壓力為300kPa，溫度為 15 C ，問應加入多少熱量可使(1)(1)按定值比熱容計算;按平均比熱容計算。(1)

18、(2)m心RgTQ mcV1508000300 103 0.30.26 10315m|Rgt2 b0.656kJ kg.K0.756J. kg.KQ m cv0 .t2cv0.t12731.21.21.2 kg0.26 800 15612.3 kJ0.756 800 0.656 15714.0 kJ答案 m 7.86kg； pg2 0.625MPa氧氣溫度上升到80083140.26 kJ kg.k327.7.摩爾質(zhì)量為30kg的某理想氣體，在定容下由275 C，加熱到845 C，若熱力學能變化為(1)下載可編輯計算其熱力學能600 C ,試利用定值RgR8 3140.189 kJ. kg.K

19、M44CpRg90.1890.850 kJ kg.K2 g2CV7Rg2 g720.1890.661 kJ. kg.KUmcVt 2 0.661600 900396.6 kJmcpt 2 0.850600 900510 kJ20.85ln 邑 0.189ln竺11738001010. .在體積為v1.5m3的鋼性容器內(nèi)裝有氮氣。初態(tài)表壓力為Pg1 2.0MPa應加入多少熱量才可使氮氣的溫度上升到750 C ?其焓值變化是多少？大氣壓力為0.215 kJ K，溫度為230 C，問0.1MPa。400 kJ kg，問焓變化了多少?答案 h 557.9kJ kg8.8.將1kg氮氣由ti30 C定壓

20、加熱到400 C，分別用定值比熱容，平均比熱容和焓的變化。用定值比熱容計算U 274.7kJ,384.6 kJ用平均比熱容計算U 281.7kJ,391.6kJ9.9. 2kg 的 CO2，由 Pi 800kPa,l 900 C 膨脹到 p2 120kPa,t2比熱容求其熱力學能、焓和熵的變化。解(1) 按定值比熱容計算；(2) 按真實比熱容的多項式計算；(3) 按平均比熱容表計算；SP2P1Rg In(2)下載可編輯21.09 kg按平均比熱容的直線關(guān)系式計算。 解R 8.314Rg0.297 kJ kg.Kg M 286P1V2.0 0.1 101.5m3RgT10.29 10230 27

21、3(2)下載可編輯C p,m a0a1Ta2T2a。27.31465.2335 10 3,a20.42 10 8M 21.09m2821 nCv,mdT0.7532 kmolRdT21 nCp,mdT2nR dT121 a02a1T aT dT nR Tn a0Ta1T220.7532 27.314610232 50323T2T110230.42nRT2503108T!5.2335 101023250320.7532 8.3141023 5039.005 103 kJ21 nC p,mdT Q9.005 1030.7532nR T8.3141023 5031.226 104 kJ(3(3)查得

22、Cp 230 1.045kj/ kg.K ,Cp 750 1.092 kJ kg.KcV 230 0.748kJ/ kg.K 7 0.796kJ/ kg.KQ m cp 0-t2 cp 0.t121.090.796 750 0.748 2308.962 103 kJmCpAt2 cp 0.t121.09 1.092 750 1.045 2301.22 104 kJ(4)查得Cp t：1.032 0.000089551.032 0.00008955 230 7501.120 kJ kg.K5 ：2 Cp t；Rg 1.12 0.297 0.823kJ kg.KQ mCv：2. t 21.09 0

23、.823 750 2309.026mcp：2. t 21.09 1.12750 2301.228 104 kJRg2 g20.2971.04 kJ. kg.K55Rg0.2970.742 kJ kg.K2 g2mCv t21.09 0.742750 230mCpt21.091.04 750230Q查得Cp1.141 104 kJ38.137 10 kJ下載可編輯RgqmM8.314PbPg10.1 0.2PbPg20.1 0.19P1CV10.3 1061.54.157 103 40 2730.3459 min(1)按定值比熱CP2Rg 74.15714.55 kg. kg.KCVcp Rg1

24、4.55 4.15710.39 kJ kg.KqmCV0.3459 10.396640qmCp0.3459 14.5566 4093.44 kJ min130.9 kJ minq m Cpln0.345914.551n 60 273 4.157ln0.4504 kJ K.min0.340273(2)按平均比熱容的直線關(guān)系式Cv143.30.0005945664014.39 kJ/ kg.K10.120.0005945664010.18 kJ kg.KCVt0.345910.18664091.55 kj/kgCp ；2 ln 2Rg lnP2T1gP10.345914.391n 662734.1

25、57ln3130 290.4459 kJ0.3K.min12.12.禾U U用內(nèi)燃機排氣加熱水的余熱加熱器中，進入加熱器的排氣（按空氣處理）溫度為300 C，出口溫度為80 C。不計流經(jīng)加熱器的排氣壓力變化，試求排氣經(jīng)過加熱器的比熱力學能變化，比焓變化和比熵 的變化。11.11.某氫冷卻發(fā)電機的氫氣入口參數(shù)為pg1 0.2MPa,t1 40 C ,出口參數(shù)為3Pg2 0.19MPa,t266 C。若每分鐘入口處體積流量為 1.5m，試求氫氣經(jīng)過發(fā)電機后的熱力學能增量、焓增量和熵增量。設(shè)大氣壓力為pb 0.1MPa。R0.3 MPaPi0.29 MPaP2RgTi4.157（1 1） 按定值比熱

26、容計算；（2 2）按平均比熱容直線關(guān)系式計算。 解66 C40 C66 Cp 40 CS q mU qm下載可編輯(3(3)(1)(1) 按定值比熱容計算；(2)(2) 按平均比熱容(表)計算。答案(1)u157.9kJ kgh221.0kJ kgs0.4866kJ kg.K(2)u162.1kJ kgh225.3kJ kgs0.4966kJ kg.K13.13.進入氣輪機的空氣狀態(tài)為600kPa,600 C ,絕熱膨脹到100kPa,300 C，略去動能、位能變化, 并設(shè)大氣溫度為300K，試求：(1)(1) 每千克空氣通過氣輪機輸岀的軸功；(2)(2) 過程的熵產(chǎn)及有效能損失，并表示在T

27、s圖上；(3)(3) 過程可逆膨脹到i00kPa輸出的軸功。解(1 1)wsh g h2 cp t1 t21.004 600 300301.4kJ. kg(2 2)T2p2573100Sgs Cp lnRg ln 2 1.004ln0.287 In0.0913 kJ kg.KgpT!g p1873600i T0 sg300 0.0913 27.39 kJ kg熵產(chǎn) Sg及有效能損失i如圖3-363-36中陰影面積所示。関 3-36下載可編輯試求混合氣體的體積分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)和在400kPa,t 27 C時的比體積。nj0.080.650.31.03 molXN2XCO2MeqWo2XOWN2WC

28、O2Rg,eq0.081030.651.03MO2MeqXN2 M N2Meq1 w,020.0780.631MeqXN20.0780.0780.0780.6310.291323232.940.631 2832.94WN28.31432.940.63 280.0760.5361 0.076 0.5360.252 kJ kg.K0.291 4432.94 g mol0.388R Tg,eq IV252 103 3300 0.0189 m3 kg400 10315.15.試證明：對于理想氣體的絕熱過程， 若比熱容為定值,則無論過程是否可逆，恒有Rgk 1Cp CVCp.CRgk 10.4kRj1p

29、2 k1.4 0.287 873100 14WshWt11351.4 kJ kgk 1P11.4 160014.14.由氧氣、氮氣和二氧化碳組成的混合氣體，各組元的摩爾數(shù)為門0.08mol, nN2 0.65mol, nCO20.3mol式中：T1和T2分別為過程初終態(tài)的溫度。證明對于理想氣體的絕熱過程，有CV TCV T1T 2RgCVk 1下載可編輯故證畢w 電 T1 T2k 1第四章 理想氣體的熱力過程1.1.某理想氣體初溫T1470K，質(zhì)量為2.5kg，經(jīng)可逆定容過程，其熱力學能變化為U 295.4kJ求過程功、過程熱量以及熵的變化。設(shè)氣體Rg 0.4kJ kg.K ,k 1.35，并

30、假定比熱容為定值。21 pdV 0295.4kJ2k 10.4下載可編輯2.2. 一氧化碳的初態(tài)為答案U 4.154 104kJ,5.82 104kJ3.3.氧氣由t1(1)(1)試計算壓縮單位質(zhì)量氧氣所消耗的技術(shù)功；(2)(2)若按絕熱過程壓縮，初態(tài)與終態(tài)與上述相同，試計算壓縮單位質(zhì)量氧氣所消耗的技術(shù)功;(3)(3)將它們表示在同一副 pR 8.314v圖和t s圖上，試在圖上比較兩者的耗功。解Rg320.26 kJ kg.K=)Wt,Tpi 4.5MPa,Ti 493K。定壓冷卻到T2 293K。試計算ikmol的一氧化碳在冷卻過程中的熱力學能和焓的變化量，以及對外放出的熱量。比熱容取定值

31、。30 C, p1 0.1MPa 被定溫壓縮至 p2 0.3MPa。0 10.26 303l n0-86.550.3CV由cp. cvRgCVRgk 1得T2mcvU0.41.143 kJ kg.K1.35 1TTimcvmcvmcv T2 T1295.4470 573.3 K2.5 1.143573 425倔憐 .568 kJK下載可編輯(3(3)兩過程在P v圖和Ts圖上的表示分別如圖 3-373-37 ( a a)和3-373-37 ( b b)所示。圖中過程線12T為定溫過程，12s為絕熱過程線。從 p v圖中可以看到，絕熱過程耗功比定溫過程耗功多出曲邊三角形面積12T 2s。4.4.

32、使將滿 足以下要 求的理想 氣體多變 過程在P V和t s圖上表示出 來(先畫 岀4 4個基本熱力過程)：(1)(1)氣體受壓縮、升溫和放熱；(2)(2)氣體的多變指數(shù)n 0.8,膨脹；(3)(3)氣體受壓縮、降溫又降壓；(4)(4)氣體的多變指數(shù)n 1.2，受壓縮;(5)(5)氣體膨脹、將壓且放熱。答案 如圖3-383-38 (a a)和圖3-383-38 ( b b)所示的 p V圖和T S圖上，1-11-1 , 1-21-2 , 1-31-3 , 1-41-4和1-51-5 分別為滿足(1 1), (2 2) , ( 3 3), ( 4 4)和(5 5)要求的多變過程線。335.5.柴油

33、機汽缸吸入溫度t160 C的空氣2.5 10 m ,經(jīng)可逆絕熱壓縮。空氣的溫度等于燃料的著火溫度。若燃料的著火溫度為 720 C，問空氣應被壓縮到多大的體積？Wt,skRgTi 1k 1Pi 1.4 0.26 303,0.3 141 1P21.4 10.1101.7 kJ kg.03.03 務k 10.4下載可編輯答案V 1.63 10 4m36.6.有1kg空氣，初態(tài)為p1 0.6MPa,t127 C ,分別經(jīng)下列三種可逆過程膨脹到p2 O.IMPa，試將各過程畫在 p v圖和t s圖上，并求各過程始態(tài)溫度、做工量和熵的變化量：(1)(1) 定溫過程；(2)(2)n 1.25的多變過程；(3

34、)(3) 絕熱過程。答案(1 1)t227 C;w 154.3kJ kgWt 154.3kJ kg; s 0.514kJ kg.K(2 2)t263.35 C,w 103.7kJ kgwt 129.6kJ kg, s 0.154kJ kg(3)(3)t293.2 C, w 86.2kJ kgwt 120.7kJ kg, s 0P V圖和T s圖如圖3-393-39所示。7.7. 一容積為0.2m3的貯氣罐，內(nèi)裝氮氣，其初壓力p1 0.5MPa，溫度t137 C。若對氮氣加熱,其壓力、溫度都升高。貯氣罐上裝有壓力控制閥，當壓力超過0.8MPa時，閥門便自動打開，防走部分氮氣，即罐中維持最大壓力為

35、 0.8MPa，問當貯氣罐中氮氣溫度為 287 C時，對罐內(nèi)氮氣共加入多少熱量？ 設(shè)氮氣比熱容為定值。R 8.314解0.297 kJ kg.Kp M 28由 pVmRgT下載可編輯670.8 10 0.2 -_2_0.297 1030.297 -In27827349667.96( kJ)答案(1) T2271.1K, m 15.6kgS2 S1nn(kk1)RglnP2P1CpkRgk 1型 05 10 021.086 kgRg0.297 10337 273開始過程是定容過程，則P20.8T2310496 KP10.55QVm1cV T 1.086 -20.297496300150 kJ33

36、 P2VP2VCp3dTP2VCpT3Q po mzCpdTCpdTln 32 K2 RgTRg2 TRgT2Q QVQp 150 67.96 218.0(kJ)38.8.容積為V 0.6m的空氣瓶內(nèi)裝有壓力 p1 10MPa，溫度為T1300K的壓縮空氣，打開壓縮空氣瓶上的閥門用以啟動柴油機。假定留在瓶中的空氣進行的是絕熱膨脹。設(shè)空氣的比熱容為定值，Rg0.287kj /(kg.K)。(1). .問過一段時間后，瓶中空氣從室內(nèi)空氣吸熱，溫度有逐漸升高，最后重新達到與室溫相等,即又恢復到300K，問這時空氣瓶中壓縮空氣的壓力p3為多大？(2) p37.75MPa9.9.是導岀理想氣體定值比熱容

37、的多變過程的初、終態(tài)熵變?yōu)榻猓褐饕襟E與公式10.10.壓力為160kPa的1kg空氣，450K定容冷卻到300K，空氣放出的熱量全部被溫度為17 的大Rg lnc p 5RgCp CVk得下載可編輯11.11.空氣進行可逆 的多變過程，多變n 1.3,耗功量67.95kj/kg，氣環(huán)境所吸收。求空氣所放岀熱量的餓有效能和傳熱過程、的有效能損失，并將有效能損失表示在 T s圖上。T0T02EX,Q1 Q 1T2mcVdT 11TmcV T2T1T0 ln T2T13001 0.717300450290ln23.2(kJ)450由于放岀的熱量全部被環(huán)境吸收，使熱量有效能全部變成了無效能，故有效能

38、損失I 23.2kJ有效能損失如圖3-403-40的T S圖上陰影面積所示。量和熱力學能變Q 16.95kJ, U 50.85kJ第六章水蒸氣1.1.濕飽和蒸汽，p 0.9MPa,x0.85，試由水蒸氣表求t,h,v,s,和u答案 ts 175.389 C,h 2468.99kJ kgv 0.18284m3 kg,s 5.9431kJ kg.K下載可編輯u 2304.43 kJ kg2.2.過熱蒸汽，p 3.0MPa.t 425 c,根據(jù)水蒸氣表求 v,h,s,u和過熱度D，再用h s圖求上述參數(shù)。答案 查表：v 0.103638m kg,h 3286.7kJ kg下載可編輯xh 1 x h0

39、.86 2675.14 0.14417.522359.07 kJ. kgmhmvmVh2 m m hh-imV m5000mwh1 h2m mV 50007334267 kg417.52 83.96733 kg2359.07 83.964.4.已知水蒸氣p 0.2MPa, h 1300kj / kg，試求其 v,t,s。答案 v0.3158m3. kg,t 120.30C,s 3.5452kJ kg.K5.5. 1kg蒸汽,p-i 2.0MPa ,x10.95，定溫膨脹至 p2 0.1MPa，求終態(tài)v, h, s及過程中對外6.6.進汽輪機的蒸汽參數(shù)為 p1 3.0MPa,t1s 7.0025

40、5kJ kg.K ,u 2958kJ kgD t ts 191.107C查圖：v 0.105m3 kg,h 3290kJ kgs 7.00kJ kg.K ,u 2958kJ kg D 190 C;3.3.開水房用開水的蒸汽與t 20 C同壓下的水混合，試問欲得 5t的開水，需要多少蒸汽和水?設(shè)需蒸汽為mvkg，則水為mwm mv。0.1MPa，查得 h 417.52kJ kg, h 2675.14 kJ kgt 20 C 時，h2 83.96 kJ kg根據(jù)熱力學第學一定律所做的功。解 w 683.0 kJ kg435 C。若經(jīng)可逆膨脹絕熱至 p2 .MPa，蒸汽流量為 4.0kg / s，求

41、汽輪機的理想功率為多少千克:答案 P 4.66 103kW7.7. 一剛性容器的容積為 0.3MPa，其中15為飽和水，其余為飽和蒸汽，容器中初壓為0.1MPa。欲使飽和水全部汽化，問需要加入多少熱量？終態(tài)壓力為多少？若熱源溫度為500 C,試求不可逆溫差傳熱的有效能損失。設(shè)環(huán)境溫度為 27 Co4I 2.005 10 kJ3下載可編輯P2P1 VV2(2)由 p1 1.0MPa,t1300 C，查得0.160.62kg0.25790.32m30320.5161 m3 kg0.62V28.8.容積為0.36m3的剛性容器中貯有t 350 c的水蒸氣，其壓力表度數(shù)為 100kPa?，F(xiàn)容器對環(huán)境散

42、 熱使壓力下降到壓力表度數(shù)為 50kPa。試求：（1 1）. .確定初始狀態(tài)是什么狀態(tài)？（2 2）. .求水蒸氣終態(tài)溫度；（3 3）. .求過程放岀的熱量和放熱過程的有效能損失。設(shè)環(huán)境溫度為20c,大氣壓力為0.1MPa。答案（1 1）過熱蒸汽；（2 2） t2145.8 C （此結(jié)果為利用教材熱工基礎(chǔ)與應用后附錄 A-7A-7所得。利用較詳細水蒸氣熱表或h s圖答案應為191 C）（3 3）Q 82.6kJ, I 35.8kJ （同上，Q 59.1kJ,l27.2kJ ）9.9. 氣輪機的乏汽在真空度為 96kPa干度為x 0.88的濕空氣狀態(tài)下進入冷凝器， 被定壓冷卻凝結(jié)為飽和水。試計算乏

43、汽體積是飽和水體積的多少倍，以及1kg乏汽2 2在冷凝器中放出的熱量。設(shè)大氣壓力為0.1MPa。答案込 3.05 104,q 2140kJ kgV110.10. 一剛性絕熱容器內(nèi)剛性各班將容器分為容積相同的A, B兩部分。設(shè) A的容積為0.16m3，內(nèi)盛有壓力為0.1MPa、溫度為300 c的水蒸氣；B為真空。抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨脹達到新的平衡態(tài)。試 求終態(tài)水蒸氣的壓力、溫度和自由膨脹引起的不可逆有效能損失。設(shè)環(huán)境溫度為20 c,并假設(shè)該蒸汽的自由膨脹滿足pV 常數(shù)。解（1 1）由P2V2pM常數(shù)11.00.5 MPa20.2579m3 kg,7.1216kJ kg.KV1V12V1V2m

44、由 p20.5MPa,v20.5161m3 kg，查得下載可編輯q m,aqm,v h1h2Cp t2 t12202089.91 163.311.00435202.814 104 t h7.818 103kg sp2 50kPa。汽輪機相對t2293.63 C,s27.4347 kJ kg.KSgm S2 s10.627.43477.12160.1941 kJ KI T0sg2930.194156.88 kJ11.11.利用空氣冷卻蒸汽輪機乏汽的裝置稱為干式冷卻器。瑞哦流經(jīng)干式冷卻器的空氣入口溫度為環(huán)境溫度t1 20c,出口溫度為t2 35 c。進入冷凝器的壓力為 7.0kPa，干度為0.8，

45、出口為相同壓力的飽和水。設(shè)乏汽流量為 220t/h，空氣進出口壓力不變，比熱容為定值。試求:(1) . .流經(jīng)干式冷卻器的焓增量和熵增；(2) . .空氣流經(jīng)干式冷卻器的熵變以及不可逆?zhèn)鳠嵋鸬撵禺a(chǎn)。解(1 1)由p 7.0kPa, x 0.8查算得h1 2089.91kJ. kg,s 6.7307kJ kg.Kh2h 163.31 kJ kg, ss 0.5589kJ kg.K對空氣 Rg0.287kJ kg.K ,cp 1.004kJ kg.K根據(jù)熱力學第一定律有q m,v h1 h2 q m,ac p t2 t135a qm,aCp t217.818 101.00435 201.177

46、10 kWSa 39.18 kW KSV377.17 kW K Sg 14.63 kW K39.39. p19.0MPa,t1500 c的水蒸汽進入氣輪機中作絕熱膨脹，終壓為內(nèi)效率邑虹 0.86h1h2s式中h2s為定熵膨脹到p2時的焓。試求(1). .每kg蒸汽所做的功；(2). .由于不可逆引起熵產(chǎn)，并表示在 T s圖上。答案由 p1 9.0MPa,t1500 C 查得 h13385kJ kg,s16.656 kJ kg.K由 s2 s16.656 kJ kg.K , p2 5.0kPa 查得 h2s 2030 kJ kg下載可編輯過程如圖所示h1h2hih2s得 h22220 kJ kg

47、 wsh 1165 kJ kg(3)由 p2 5kPa,h2 2220 kJ kg 查得s27.32kJ kg.Ksg0.664 kJ kg.K第七章濕空氣i.i.設(shè)大氣壓力為O.IMPa ,對濕度為55%，試用分解由t120 C, 130%,查h d圖得h-i 31kJ kg a , d14.3 10 3 kg kg a由 d2 d1,t285 C 得h296.86 kJ kg ah3 h2 , t335 C答案解析法td14.8 C,d0.011kg. kg a ,h53.15kJ kg a查hd圖:td15 C,d0.0108 kg kg a , h53kJ kg a2.2.空氣的參數(shù)為

48、Pb0.1MPa,t20 C, 130% ,在加熱器中加熱到 85 c后送入烘箱取烘干物露點溫度、含濕量及比焓，并之。查h d圖校核體/ /從烘箱出來時空氣溫度為t335 c,試求從烘干物體中吸收 1kg水分所消耗的趕空氣質(zhì)量和熱量。溫度為25 ,相析法求濕空氣的下載可編輯h3 1.005t3d3 2501 1.86t3d30.024 kg. kg ama 50.7 kgQ 3.34 103 kJ3.3.設(shè)大氣壓力為O.IMPa，溫度為30c,相對濕度為0.8。如果利用空氣調(diào)節(jié)設(shè)備使溫度降低到10c去濕，然后再加熱到 20 c,試求所的空氣的相對濕度答案 53%4.4. 一房間內(nèi)空氣為 0.1

49、MPa，溫度為5 c,相對濕度為80%。由于暖氣加熱使房間溫度升至 18 c。試 求放暖氣后房內(nèi)空氣的相對濕度。答案 32%5.5. 在容積為100m3的封閉室內(nèi)，空氣的壓力為 0.1MPa，溫度為25 c,露點溫度為18 c，試求室內(nèi)空氣的含濕量，和相對濕度。若此時室內(nèi)放置若干盛水的敞口容器，容器的加熱裝置使水能保持25 c定溫蒸發(fā)至空氣達到室溫下飽和空氣狀態(tài)。試求達到飽和空氣狀態(tài)的空氣含濕量和水的蒸發(fā)量。解(1 1)由t 25 C查得Ps 0.0031687MPa由 td 18 C 查得 pV 0.002064MPa所以 65%d10.0131 kg kg a(2 2) 2 100%d20

50、.0204kg kg ama 114.5 kgmV 0.8359 kg6.6. 一股空氣流壓力為0.1MPa，溫度為20 c,相對濕度為30%，流量為每分鐘15m3。另一股空氣流壓力也為0.1MPa，溫度為35c,相對濕度為80%，流量為每分鐘20m3。混合后壓力仍為0.1MPa , 試求混合后空氣的溫度、相對濕度和含濕量。解：水蒸氣的Rgv 0.462 kJ kg.Ky 5v下載可編輯由 t120 C, 130%查得1.1.燃氣經(jīng)過燃氣輪機中漸縮噴管絕熱膨脹，流量為qm 0.6kg/s，燃氣參數(shù)t1 600 c,壓力P1 0.6MPa，燃氣在噴管出口的壓力為P20.4MPa，噴管進口流速及摩

51、擦損失不計，試求燃氣在噴管岀口處的流速和岀口截面積，設(shè)燃氣的熱力性質(zhì)與空氣相同，取定值比熱容。答案:2.2.空氣流經(jīng)一岀310cm的漸縮噴管噴管進口的空氣參數(shù)h128.5kJ kg a , pV1 7.02 10 4MPa由 t235 C, 280%查得h2110kJ kg a , pV2 0.0045MPaqm,a117.1 kg aqm,v10.0778 kgqm,a221.61kg aqm,v20.632 kgqm,a339.1 kg a由熱力學第一定律qm,a3h3q m,a1 hiq m,a2 h2h373.3 kJ kg ad30.018 kg kg a由 h373.3kJ kg

52、a ,d3 0.0181 kg kg a 查得t326.9 C82%第八章氣體和蒸汽的流動c2438m/ s, A27.65m/ sP1 2.0MPa,t1 80 C,c1 150m/s，背壓為Pb 0.8MPa，試求噴管出口處的流速和流經(jīng)噴管的空氣流量。若噴管的速度系數(shù)為0.96，噴管的岀口流速和流量又為多少?口截面積為下載可編輯To解：（1 1） . . p0Po2Ti -3332cpT LPi(半)k1 2li0.80.3562.246H 344.2(K)2 1.004(絲肩 2.246(MPa)333Ver0.528所以p2per ver p0 0.528 2.246 1.186(MP

53、a)2)P1RgT2k 1TVer 卞 344.20.40.52874286.8( K)(2). .C2qmP230.287 286.8 101.186 1060.0694(m3/kg)2CP(T0T2)2 1004 (344.2 286.8) 339.5(m/s)10 104 339.5A2C2V20.06940.489( kg/s)C2C20.96 339.5325.9(m/s)C2,2Cp(T。T2)T0C2344.2 2c pRgE287 291.3325.921004 291(K)qmp21.186 1060.0705(m3 / kg)企 10 104v20.0705詼90.462(

54、kg/s)3.3.水蒸氣經(jīng)汽輪機中的噴管絕熱膨脹，進入噴管的水蒸氣參數(shù)p1 9.0MPa,t1 525 c,噴管背壓力為Pb 4.0MPa，若流經(jīng)噴管的流量為 qm 6kg /s，試進行噴管設(shè)計計算。解：由也 400.44 ver 0.546P19.0知噴管形狀應選縮放型的。由 P19.0MPa,h 525 C,h s圖得hi 3450(kj / kg)由 pcr p1vcr 9.0 0.546 4.914(MPa), scr s1,和 p2 pb 4.0MPa, s2 s1,查下載可編輯hcr 3250kj / kg,vcr 0.061m3/ kg h23190kj /kg,v20.072m

55、3/kgCcr2h1hcr2103(3450 3250)632.5(m/s)C2、2(h1h2)2103(3450 3190)721.1(m/s)qmvcr6 0.061422Acr5.79Qr632.510 (m )5.79(cm )A2qmV26 0.0725.99C2721.142210 (m )5.99(cm )4.4. 空氣以200m/s的速度在管內(nèi)流動，用水銀溫度計測得空氣的溫度為 70 c,假設(shè)氣流在溫度計壁面得 到完全滯止，試求空氣的實際溫度。答案 tf 50.1 c5.5. 壓力Pi 100kPa、溫度為ti 27 c的空氣，流經(jīng)擴壓管時壓力提高到p2 180kPa，問空氣進

56、入擴壓管是至少有多大流速？這時進口馬赫數(shù)是多少？答案 c,332m/ s, M10.95636.6. 某單級活塞式壓氣機每小時吸入溫度 t1 17 c、壓力p1 0.1MPa的空氣120 m3，輸出空氣的壓力為p20.64MPa。試按下列三種情況計算壓氣機所許的理想功率：(1 1). .定溫壓縮；(2 2). .絕熱壓縮；(3 3) . .多變壓縮(n1.2 )答案(1) . . Pc,T6.19kW ； (2 2) . . Pc,s 8.2kW ； (3 3) . . Pc,n 7.3kW7.7. 一臺兩級壓氣機，幾如壓氣機的空氣溫度是t1 17 c，壓力為p1 0.1MPa，壓氣機將空氣壓

57、縮至p32.5MPa，壓氣機的生產(chǎn)量為50m3/h (標態(tài)下)，兩級壓氣機中的壓縮過程均按多變指數(shù)n 1.25進行。現(xiàn)以壓氣機耗功最小為條件，試求：(1) . .空氣在低壓氣缸中被壓縮后的餓壓力為p2 ；(2) . .空氣在氣缸中壓縮后的溫度；(3) . .壓氣機耗功量；(4) . .空氣在級間冷卻器中放岀的熱量。叵叵5解(1 1). . opt : p1； 0.1P2P1 opt 0.1 5 0.5( MPa)下載可編輯0.25(4)qm(3) . . PcPqv0RgT060.101325 500 100.287 103 2732nqm RgT1 (n opt 1)1.25 0.18 0.

58、287 2901.25 1646.6( kg/h)0.180( kg/s)0.25(5狂1)56.9( kW)0.18 1.00429040019.9 kW壓力為P10.1MPa，壓氣機的絕熱效率9.9. 一離心式壓氣機每分鐘吸入壓力為V1 / V25，壓縮過程的初參數(shù)為p n_(2). . E T1290 51.25 400(K)PiT2 Ti,T3 T2400K8.8.某軸式壓氣機，每秒生產(chǎn) 20kg壓力為0.5MPa的壓縮空氣。若進入壓氣機的空氣溫度為b 20代0.92，求出口處壓縮空氣的溫度及該壓氣機的耗功率k 11.4 1解 T2 T1 p2k2930.51.4464.1(K)P10

59、.1由h2由c,sh1T2 T1得hT2T1T2464.1 293T11293478.9(K)cs0.92P qmcp T2 T120 1.004 478.9 293 3.73 104(kW)P1100kPa、b 20 c的空氣200m3 o空氣離開壓氣機的溫度為t2 50 c,出口截面上的流速為50m / s, 空氣的比熱容Cp 1.004kJ/kg.K，假定與外界無熱量交換。試求壓氣機的耗功率。答案 P 124.4 kW10.10.定容加熱汽油機循環(huán)在每千克空氣加入熱量1000kJ，壓縮比100kPa,15 c。試求:(1 1). .循環(huán)的最高壓力和最高溫度；(2 2). .循環(huán)的熱效率。

60、答案(1) . . Tmax1943 K，Pmax3.37MPa ；(2 2). .c,s 52.6%11.11. 一混合加熱理想內(nèi)燃機循環(huán)，工質(zhì)視為空氣，已知下載可編輯1 1PiV10.1MPaJ 323KP1287 3230.1 1060.927 m3/kgP3V3Rg5.836 106 0.07732871572 Kp1 0.1MPa,t| 50 C,V|/v2 12,p3/ p2 1.8,v4/v3 1.3，比熱容為定值。試求在此循環(huán)中單位質(zhì)量工質(zhì)的吸熱量、凈功量和循環(huán)熱效率。解循環(huán)Ts圖如右圖所示()2 2占:Vr 0.927 ccrrc 3 ,.v20.0773 m /kg12kP