工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)第3章習(xí)題PPT

1、工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)工程熱力學(xué)工程熱力學(xué)第三章第三章 理想氣體的性質(zhì)和熱力過程理想氣體的性質(zhì)和熱力過程習(xí)習(xí) 題題習(xí)題習(xí)題課課理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用1. 啟動柴油機(jī)用的空氣瓶啟動柴油機(jī)用的空氣瓶, 體積體積v=0.3m3, 裝有裝有p1=8mpa，tl=303k 的壓縮空氣。的壓縮空氣。 啟動后啟動后, 瓶中空氣壓力降低為瓶中空氣壓力降低為p2=4.6mpa, 這時這時t2=303k。 求用去空氣的量求用去空氣的量 (mol) 及相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量及相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量 (kg)。2. 某活塞式壓氣機(jī)向容某活塞式壓氣機(jī)向容積為積為9.5m3的的儲儲氣箱中氣箱中 充入充入空氣。

2、壓氣機(jī)每分鐘從壓力為空氣。壓氣機(jī)每分鐘從壓力為p0=750mmhg, 溫度為溫度為t0=15的大氣中吸入的大氣中吸入0.2m3的空氣的空氣。 若充氣前儲氣箱壓力表讀若充氣前儲氣箱壓力表讀數(shù)為數(shù)為0.5 bar, 溫度為溫度為t1=17。 問經(jīng)過多少分鐘后壓氣機(jī)才能使問經(jīng)過多少分鐘后壓氣機(jī)才能使儲氣箱內(nèi)儲氣箱內(nèi)氣體的氣體的 壓力提高到壓力提高到p2=7bar，溫度升為溫度升為t2=50。習(xí)題習(xí)題課課理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用3. 某電廠有三臺鍋爐合用一個煙囪某電廠有三臺鍋爐合用一個煙囪，每臺鍋爐每臺鍋爐 每秒產(chǎn)生煙氣每秒產(chǎn)生煙氣73m3（已已折算成標(biāo)折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的準(zhǔn)狀態(tài)下的

3、 體積體積），），煙囪出口處的煙氣溫度為煙囪出口處的煙氣溫度為100， 壓力近似為壓力近似為101.33 kpa，煙氣煙氣流速為流速為30m/s。 求煙囪的出口直徑。求煙囪的出口直徑。習(xí)題習(xí)題課課理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用習(xí)題習(xí)題課課理想氣體的性質(zhì)和計(jì)算理想氣體的性質(zhì)和計(jì)算4. 一絕熱剛一絕熱剛性性氣缸氣缸, 被一導(dǎo)熱的被一導(dǎo)熱的無無摩擦活塞分成兩部分。摩擦活塞分成兩部分。 最初活塞被固定在某一位置上最初活塞被固定在某一位置上, 氣缸的一側(cè)儲有壓力為氣缸的一側(cè)儲有壓力為 0.2mpa，溫度為溫度為300k的的0.01m3的空氣的空氣，另一側(cè)儲有另一側(cè)儲有 同容積同容積，同溫度

4、的空氣同溫度的空氣，其壓力為其壓力為0.1mpa。去除銷釘去除銷釘, 放松活塞任其自由移動放松活塞任其自由移動, 最后兩側(cè)達(dá)到平衡。設(shè)空氣的最后兩側(cè)達(dá)到平衡。設(shè)空氣的 比熱容為定值。比熱容為定值。試計(jì)算試計(jì)算 （1）平衡時的溫度為多少？）平衡時的溫度為多少？ （2）平衡時的壓力為多少？）平衡時的壓力為多少？ （3）兩側(cè)空氣的熵變值及）兩側(cè)空氣的熵變值及 整個氣體的熵變值為多少？整個氣體的熵變值為多少？ a0.2 mpa300k0.01m3 b0.1 mpa300k0.01m3習(xí)題習(xí)題課課理想氣體的熱力過程理想氣體的熱力過程5. 在一個承受一定重量的活塞下有在一個承受一定重量的活塞下有27的空氣

5、的空氣 0.4kg，占據(jù)容積占據(jù)容積0.25m3。試問。試問 （1）當(dāng)加入）當(dāng)加入25kj熱量后熱量后,其溫度上升到多少其溫度上升到多少? 并作了多少功并作了多少功? （2）若活塞到達(dá)最后位置后予以固定若活塞到達(dá)最后位置后予以固定，此后此后 再繼續(xù)加入再繼續(xù)加入25kj熱量熱量, 則其壓力上至多少則其壓力上至多少?習(xí)題習(xí)題課課理想氣體的熱力過程理想氣體的熱力過程6. 空氣以空氣以qm=0.012kg/s的流量流過散熱良好的的流量流過散熱良好的 壓縮機(jī)，入口參數(shù)壓縮機(jī)，入口參數(shù)p1=0.102mpa，t1=305k， 可逆壓縮到出口壓力可逆壓縮到出口壓力p2=0.51mpa，然后進(jìn)入，然后進(jìn)入

6、儲氣罐。求儲氣罐。求1kg空氣的焓變量空氣的焓變量h和熵變量和熵變量s， 以及壓縮機(jī)消耗的功率以及壓縮機(jī)消耗的功率p和每小時的散熱量和每小時的散熱量qq。 （1）設(shè)空氣按定溫壓縮；）設(shè)空氣按定溫壓縮； （2）設(shè)空氣按可逆絕熱壓縮；）設(shè)空氣按可逆絕熱壓縮； （3）設(shè)空氣按）設(shè)空氣按n=1.28的多變過程壓縮的多變過程壓縮。 比熱容取定值。比熱容取定值。習(xí)題習(xí)題課課理想氣體的熱力過程理想氣體的熱力過程7. 1kg 空氣在多變過程中吸取空氣在多變過程中吸取 41.87kj的熱量時的熱量時, 將使其容積增大將使其容積增大10倍倍, 壓力降低壓力降低 8 倍。倍。求求： （1）過程中空氣的過程中空氣的熱

7、力學(xué)能熱力學(xué)能變化量變化量； （2）空氣對外所作的膨脹功及技術(shù)功?？諝鈱ν馑鞯呐蛎浌凹夹g(shù)功。 設(shè)設(shè)空空氣氣 cv=0.716kj/(kgk)，k=1.4 。 習(xí)題習(xí)題課課理想氣體的熱力過程理想氣體的熱力過程8. 在一具有可移動活塞的封閉氣缸中在一具有可移動活塞的封閉氣缸中, 儲有溫度儲有溫度 t1=45, 表壓力表壓力為為pgl=10kpa 的氧氣的氧氣0.3m3。 在定壓下對氧氣加熱在定壓下對氧氣加熱, 加熱量為加熱量為40kj；再經(jīng)過再經(jīng)過 多變過程膨脹到初溫多變過程膨脹到初溫45, 壓力為壓力為18kpa。 設(shè)環(huán)境大氣壓力為設(shè)環(huán)境大氣壓力為0.1mpa, 氧氣比熱容為定值氧氣比熱容為

8、定值。 求求：（1）兩過程的兩過程的焓焓變變量量及所作的功及所作的功； （2）多變膨脹過程中氣體與外界交換的熱量。多變膨脹過程中氣體與外界交換的熱量。習(xí)題習(xí)題課課理想氣體的熱力過程理想氣體的熱力過程9. 有一汽缸和活塞組成的系統(tǒng)，汽缸壁和活塞均由絕熱有一汽缸和活塞組成的系統(tǒng)，汽缸壁和活塞均由絕熱 材料制成，活塞可在汽缸中無材料制成，活塞可在汽缸中無摩擦摩擦地自由地自由移動移動。初始時。初始時 活塞位于汽缸中間，活塞位于汽缸中間，a,b兩側(cè)各有兩側(cè)各有1kg空氣空氣, 壓力均為壓力均為 0.45mpa，溫度同為，溫度同為900k。現(xiàn)對?，F(xiàn)對a側(cè)冷卻水管通水冷側(cè)冷卻水管通水冷 卻，卻，a側(cè)壓力逐漸降低。側(cè)壓力逐漸降低。求：求： （1）壓力降低到）壓力降低到0.3mpa時，時， a，b兩側(cè)的體積是多少？兩側(cè)的體積是多少？ （2）冷卻水從系統(tǒng)帶走的熱量是多少？）冷卻水從系統(tǒng)帶走的熱量是多少？