熱工基礎(chǔ) 課后題答案

1、熱工基礎(chǔ)課后習(xí)題參考答案二零一七年，秋第一章 熱力學(xué)第一定律1-1用水銀壓力計(jì)測(cè)量容器中的壓力，在水銀柱上加一段水，若水柱高1020mm，水銀柱高900mm，當(dāng)時(shí)大氣壓力計(jì)上的度數(shù)為。求容器中氣體的壓力。解：查表可知：由題中條件可知即容器中氣體的壓力為0.231MPa。1-2容器中的真空度為，氣壓計(jì)上的高度是，求容器中氣體的絕對(duì)壓力（用Pa表示）。如果容器中的絕對(duì)壓力不變，而氣壓計(jì)上高度為，求此時(shí)真空表的度數(shù)（以mmHg表示）.解：因?yàn)槿萜髦袣怏w的絕對(duì)壓力為若以mmHg表示真空度，則則當(dāng)氣壓計(jì)高度為時(shí)，真空表的讀數(shù)為1-3用斜管壓力計(jì)測(cè)量鍋爐煙道氣的真空度，管子傾斜角，壓力計(jì)使用密度的煤油，斜

2、管中液柱長(zhǎng)，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫ΑＧ鬅煔獾恼婵斩龋ǎ┘敖^對(duì)壓力。解：壓力計(jì)斜管中煤油產(chǎn)生的壓力為當(dāng)?shù)卮髿鈮簽閯t煙氣的絕對(duì)壓力為若壓力計(jì)斜管中煤油產(chǎn)生的壓力用mmH2O表示，則煙氣的真空度為1-6氣體初態(tài)為，若在等壓條件下緩慢可逆地膨脹到，求氣體膨脹所做的功。解：有條件可得氣體膨脹所做的功為1-71m3空氣，在可逆定溫膨脹后容積為原來的兩倍。求：終壓p2和氣體所做的功（空氣可逆定溫膨脹時(shí)pv=常數(shù)）。解：由題意可知,因此有在可逆定溫膨脹過程中，設(shè)某一時(shí)刻的壓力為p，則有1-8若系統(tǒng)在某一狀態(tài)變化過程中滿足常數(shù)，試問該系統(tǒng)從初態(tài)膨脹到時(shí)，對(duì)外做膨脹功多少？解：設(shè)某一時(shí)刻的壓力為p，則有1-10氣體在某一過

3、程中吸收熱量60J ，同時(shí)熱力學(xué)能增加了34J ，問此過程是否壓縮過程？氣體對(duì)外做功多少？解：根據(jù)熱力學(xué)第一定律，故有由題意可知， ,，因此由于約定工質(zhì)膨脹做功為正，接受外界壓縮功為負(fù)，可知此過程為膨脹過程。1-11在冬季，工廠某車間每一小時(shí)經(jīng)過墻壁等處損失熱量3000000kJ，車間各工作機(jī)器消耗的動(dòng)力為400kW，假定其最終全部變成熱能散發(fā)在車間內(nèi)。另外，室內(nèi)經(jīng)常點(diǎn)著50盞100W的電燈。問為使車間內(nèi)溫度保持不變，每小時(shí)需另外加入多少熱量？解：假設(shè)50盞電燈所耗能量最終全部變成熱能散發(fā)在車間內(nèi)，則每小時(shí)電燈產(chǎn)生的熱能為工作機(jī)器產(chǎn)生的熱能：將車間看做是閉口系，則有1-12水在101235Pa

4、，100下定壓汽化，比體積由0.001m3/kg 增加到1.763m3/kg，若汽化潛能為2250kJ/kg。已知定壓汽化過程汽化潛熱即為焓差，試求1kg水在定壓汽化過程中的熱力學(xué)能變化量。解：由于水在定壓汽化過程中溫度保持不變，由焓的定義式可知所以熱力學(xué)能的變化量為1-13某定量工質(zhì)經(jīng)歷了1-2-3-4-1循環(huán)，試填充下表所缺數(shù)據(jù)：過程1390013902-30395-3953-4-10000-10004-10551-14質(zhì)量為1275kg的汽車在以60 000m/h 速度行駛時(shí)被剎車制動(dòng)，速度降至20000 m/h，假定剎車過程中0.5kg的剎車帶和4kg 鋼剎車鼓均勻加熱，但與外界沒有傳

5、熱，已知?jiǎng)x車帶和鋼剎車鼓的比熱容分別是1.1kJ/（kgK）和 0.46kJ/（kgK），求剎車帶和剎車鼓的溫升。解：汽車動(dòng)能的損耗為由題意可知，汽車動(dòng)能的損耗將全部轉(zhuǎn)換為剎車帶和剎車鼓的熱力學(xué)能：所以有1-15以壓縮空氣為工作介質(zhì)的小型高速汽輪機(jī)進(jìn)氣參數(shù)400kPa、50，經(jīng)絕熱膨脹排出汽輪機(jī)時(shí)的參數(shù)為150kPa、-30，問為產(chǎn)生100W的功率所需的質(zhì)量流量。已知空氣的焓僅是溫度的函數(shù)，h=cpT。解：由題意可知，進(jìn)出空氣的焓差即為汽輪機(jī)的功率所以有1-16便攜式吹風(fēng)機(jī)以18m/s 吹出空氣，流量為0.2kg/s，若吹風(fēng)機(jī)前后的空氣壓力和溫度均無顯著變化，求吹風(fēng)機(jī)的最小功率。已知空氣的焓僅

6、是溫度的函數(shù)，h=cpT。解：由題意可知，吹風(fēng)機(jī)前后的空氣焓差、熱力學(xué)能差為零，吹風(fēng)機(jī)所做的功全部轉(zhuǎn)換為空氣的宏觀動(dòng)能，于是有每秒鐘吹風(fēng)機(jī)所做的功為即吹風(fēng)機(jī)的最小功率為1-17空氣在壓氣機(jī)中被壓縮，壓縮前空氣的參數(shù)是：。壓縮后的參數(shù)是。設(shè)在壓縮過程中1kg 空氣的熱力學(xué)能增加146.5kJ，同時(shí)向外放出熱量50kJ。壓氣機(jī)每分鐘產(chǎn)生壓縮空氣1kg。求帶動(dòng)此壓氣機(jī)要用多大功率的電動(dòng)機(jī)？解：由題意可知，壓縮1kg空氣電動(dòng)機(jī)所做的技術(shù)功為于是電動(dòng)機(jī)的功率為1-18 1kg空氣由，膨脹到，過程中空氣吸熱506kJ，（1）求空氣的熱力學(xué)能變化量及膨脹功；（2）若在與上述相同的初態(tài)之間空氣僅吸熱39.1k

7、J，求空氣在過程中的做功量。假定空氣可作為理想氣體，其熱力學(xué)能只是溫度的函數(shù)。解：（1）由于過程中，空氣的溫度不變，熱力學(xué)能只是溫度的函數(shù)，所以，由熱力學(xué)第一定律，所以膨脹功為（2）由于初終兩態(tài)的溫度相同，所以，1-19水在絕熱容器中與水蒸氣混合而被加熱，水流入時(shí)壓力為200kPa，溫度為20，比焓為84kJ/kg，質(zhì)量流量為100kg/min。水蒸氣流入時(shí)的壓力為200kPa，溫度為300，比焓為3072kJ/kg，混合物流出時(shí)的壓力為200kPa，溫度為100，比焓為419kJ/kg，問每分鐘需要多少水蒸氣？解：設(shè)每分鐘需要的水蒸氣的質(zhì)量為m2，由題意可得所以每分鐘需要的水蒸氣的質(zhì)量為即1

8、-20某蒸汽動(dòng)力廠中，鍋爐以質(zhì)量流量 40 000kg/h向汽輪機(jī)供蒸汽。汽輪機(jī)進(jìn)口處壓力表的讀數(shù)是8.9MPa，蒸汽的焓是3 441kJ/kg。汽輪機(jī)出口處真空表的度數(shù)是730.6mmHg，出口蒸汽的焓是2248kJ/kg，汽輪機(jī)向環(huán)境散熱為6.81×105kJ/h。若當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?60mmHg，求：（1）進(jìn)、出口處蒸汽的絕對(duì)壓力；（2）不計(jì)進(jìn)、出口動(dòng)能差和位能差時(shí)汽輪機(jī)的功率；（3）若進(jìn)、出口處蒸汽的速度分別為70m/s和140mm/s時(shí)對(duì)汽輪機(jī)的功率有多大影響？（4）若汽輪機(jī)進(jìn)、出口的高度差為1.6m時(shí)對(duì)汽輪機(jī)的功率又有多大的影響？解：（1）進(jìn)、出口處蒸汽的絕對(duì)壓力（2）不計(jì)進(jìn)

9、、出口動(dòng)能差和位能差時(shí)汽輪機(jī)的功率由題意可知，汽輪機(jī)的功率為（3）考慮蒸汽的動(dòng)能時(shí)，汽輪機(jī)的功率為與不考慮動(dòng)能差與位能差時(shí)汽輪機(jī)的功率變化率為（4）位能差為與不考慮位能差時(shí)汽輪機(jī)的功率的變化率為即汽輪機(jī)進(jìn)、出口存在1.6m高度差對(duì)汽輪機(jī)的功率幾乎沒有影響，可忽略不計(jì)。1-21 500kPa 飽和液氨進(jìn)入鍋爐加熱成干飽和氨蒸汽，然后進(jìn)入過熱器等壓加熱到275K，若氨的質(zhì)量流量為0.005kg/s，離開過熱器時(shí)焓為h=-25.1kJ/kg，氨進(jìn)入和離開鍋爐時(shí)的焓分別為、。求鍋爐和過熱器的換熱率。解：氨進(jìn)入和離開鍋爐的比焓差為鍋爐的換熱率為氨蒸汽進(jìn)入和流出過熱器的焓差為過熱器的換熱率為1-22向大廈

10、供水的主管線埋在地下5m處，管內(nèi)壓力600kPa，由水泵加壓，把水送到大廈各層。經(jīng)水泵加壓，在距地面150m 高處的大廈頂層水壓仍有200kPa，假定水溫為10，流量為10kg/s，忽略水熱力學(xué)能差和動(dòng)能差，假設(shè)水的比體積為0.001m3/kg，求水泵消耗的功率。解：根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式由題意可知，所以有由題意可知，因此1kg水所做的功為所以水泵消耗的功率為1-23用水泵從河里向20m高的灌溉渠送水，河水的溫度為10。壓力100kPa，假定輸水管絕熱，從管道流出的水保持10，水的熱力學(xué)能近似不變，若水的流量為5kg/s，試求水泵耗功。解：根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式由題意可知，所以有假定當(dāng)?shù)氐?/p>

11、大氣壓為1atm由題意可知，因此1kg水所做的功為水泵耗功為1-24一種切割工具利用從噴嘴射出的高速水流切割材料，供水壓力為100kPa、溫度20，噴嘴內(nèi)徑為0.002m時(shí)，射出水流溫度為20、壓力200kPa、流速1000m/s，已知在200kPa、20時(shí)，v=0.001002m3/kg，假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。解：根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式由題意可知，所以有因此，1kg水所做的功為水的流量為：水泵的功率為第二章 氣體的性質(zhì)2-1氮?dú)獾哪栙|(zhì)量M=28.1×10-3kg/mol，求：（1）N2的氣體常數(shù)Rg；（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下N2的比體積v0和密度0；（3）1m3（標(biāo)

12、準(zhǔn)狀態(tài)）N2的質(zhì)量m0；（4）p =0.1MPa, t =500時(shí)N2的比體積和摩爾體積Vm。解：（1）（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下任何氣體的體積Vm=22.414×10-3m3，因此，由比體積和密度的定義有（3）（4）由理想氣體的狀態(tài)方程式可得2-2測(cè)得儲(chǔ)氣罐中丙烷C3H8的壓力為4MPa，溫度為120，若將其視為理想氣體，問這時(shí)丙烷比體積多大？若要存儲(chǔ)1000kg這種狀態(tài)的丙烷，問儲(chǔ)氣罐的容積需多大？解：由理想氣體的狀態(tài)方程，有儲(chǔ)氣罐的容積需要：2-3 35、105kPa的空氣在加熱系統(tǒng)的100mm×150mm的矩形風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)，其體積流量是0.015m3/s，求空氣流速和質(zhì)量流量。

13、解：空氣的流速為由氣體的狀態(tài)方程，可得質(zhì)量流量為2-4在燃?xì)夤鞠蛴脩糨斔吞烊粴猓–H4）管網(wǎng)的用戶管道中測(cè)得表壓力和溫度分別為200Pa、275K，若管道直徑為D=50mm，天然氣流速為5.5m/s，試確定質(zhì)量流量和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量。當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b=0.1MPa。解：可將天然氣看做是理想氣體，則由理想氣體的狀態(tài)方程，可得體積流量為質(zhì)量流量為2-5密度為1.13kg/m3的空氣，以4m/s的速度在進(jìn)口截面積為0.2m2的管道內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)，出口處密度為2.84kg/m3，試求：（1）出口處氣流的質(zhì)量流量（以kg/s表示）；（2）出口速度為5m/s時(shí)，出口截面積為多少？解：（1）質(zhì)量流量為（2）出口

14、處的體積流量出口的截面積為2-6某鍋爐燃煤需要的空氣量折合標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)66000m3/h。鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際送入的熱空氣溫度為250，表壓力為150mmHg，當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b=765mmHg，求實(shí)際送風(fēng)量（m3/h）。解：需要的空氣折合標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的質(zhì)量流量為在把空氣視為理想氣體的情況下，由理想氣體的狀態(tài)方程，有實(shí)際送風(fēng)量為2-7CO2壓送到容積為3m3的貯氣罐內(nèi)，初始時(shí)表壓力為0.03MPa，終態(tài)時(shí)表壓力0.3MPa，溫度由t1=45升高到t2=70。試求壓入的CO2量（千物質(zhì)的量）。已知當(dāng)?shù)貧鈮簽閜b=760mmHg。解：初始狀態(tài)時(shí)，按理想氣體的狀態(tài)方程式，有由于體積保持不變，因此有于是，需要壓入的CO

15、2的量為2-8空氣壓縮機(jī)每分鐘從大氣中吸取溫度tb=17、壓力pb=750mmHg的空氣0.2m3，充入V=1m3的儲(chǔ)氣罐中。儲(chǔ)氣罐中原有空氣的溫度為t1 =17，表壓力為0.05MPa，問經(jīng)過幾分鐘才能使儲(chǔ)氣罐中氣體壓力和溫度提高到p2=0.7MPa，t2=50？解：大氣壓力為儲(chǔ)氣罐中原有空氣的壓力為按理想氣體的狀態(tài)方程，有經(jīng)過幾分鐘之后，儲(chǔ)氣罐中空氣的物質(zhì)的量為初始狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)氣罐中空氣的物質(zhì)的量為儲(chǔ)氣罐中空氣物質(zhì)的量的增量為該變化過程所經(jīng)歷的時(shí)間為2-9某氫氣冷卻的發(fā)電機(jī)的電功率為60000kW，若發(fā)電機(jī)效率為93%，在發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣的溫升為35，求氫氣的質(zhì)量流量。設(shè)氫氣比熱容cp=14.3

16、2kJ/(kgK)。解：由題意可知，發(fā)電機(jī)的總功率為，則發(fā)電機(jī)工作過程中的能量損耗為發(fā)電機(jī)的能量損耗全部轉(zhuǎn)化為氫氣的熱力學(xué)能，1kg氫氣升溫30熱力學(xué)能的變化量為因此，氫氣的質(zhì)量流量為2-10空氣在容積為0.5m3的容器中，從27被加熱到327，設(shè)加熱前空氣壓力為0.6MPa，求加熱量QV。（1）按定值比熱容計(jì)算；（2）按平均比熱容表計(jì)算。解：（1）按定值比熱容計(jì)算加熱前，由理想氣體的狀態(tài)方程，可得容器中空氣物質(zhì)的量為空氣的絕大部分組成氣體為雙原子氣體，因此空氣的定值摩爾熱容加熱量為（2）按平均比熱容表計(jì)算查表可知，根據(jù)，得因此加熱量為2-11有5kg氬氣Ar，經(jīng)歷熱力學(xué)能不變的狀態(tài)變化過程，

17、初始狀態(tài)p1=6.0×105Pa、T1=600K，膨脹終了的容積V2=3V1。Ar可作理想氣體，且假定比熱容為定值，已知Rg=0.208kJ/(kgK)，cp=0.523kJ/(kgK)。求終溫、終壓及熱力學(xué)能、焓和熵的變量。解：由于理想氣體的熱力學(xué)能是溫度的單值函數(shù)，所以，由理想氣體的狀態(tài)方程，所以有，因此所以比定容熱容2-12 1kmol空氣從初態(tài)p1=1.0MPa、T1=400K，變化到終態(tài)T2=900K、p2=0.4MPa，求熵的變量。（1）設(shè)空氣的比熱容為定值；（2）設(shè)空氣的摩爾熱容Cp,m=(28.15+1.967×10-3T)J/(molK)。解：（1）空氣的

18、主要組成氣體皆為雙原子氣體，因此空氣的定值比摩爾熱容為由條件可得，因此1kg空氣的熵變量為1kmol 空氣的熵變量為（2）空氣的比定壓熱容為1kg空氣的熵變量為1kmol 空氣的熵變量為2-13剛性絕熱汽缸被一良好導(dǎo)熱無摩擦的活塞分成兩部分，起先活塞由銷釘固定位置，其一側(cè)為0.5kg，0.4MPa和30的某種理想氣體，另一側(cè)為0.5kg，0.12MPa，30的同種氣體。拔走銷釘，活塞自由移動(dòng)，最后兩側(cè)達(dá)到平衡，若氣體比熱容可取定值，求（1）平衡時(shí)兩側(cè)的溫度為多少？（2）平衡時(shí)兩側(cè)的壓力為多少？解：（1）達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，兩側(cè)的溫度相等，取整個(gè)汽缸為閉口絕熱系，于是有按題意可知，得，即，所以有因?yàn)?/p>

19、，所以有，即（2）達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，兩側(cè)的壓力相等，即取汽缸活塞兩側(cè)部分為閉口系，初始狀態(tài)時(shí)，由氣體的狀態(tài)方程，所以有即，由于，所以所以平衡時(shí)兩側(cè)的壓力為2-14在空氣加熱器中，每小時(shí)108 000標(biāo)準(zhǔn)立方米的空氣在p=830mmHg 的壓力下從t1=20升高到t2=270。（1）求：空氣加熱器出口處體積流量；（2）求用平均比熱容表數(shù)據(jù)計(jì)算每小時(shí)需提供的熱量。解：由理想氣體的狀態(tài)方程式，可得空氣加熱器進(jìn)口處：氣壓為，溫度為出口處：氣壓為，溫度為因此（2）每小時(shí)進(jìn)入空氣加熱器的空氣的物質(zhì)的量為查表可知，2-15啟動(dòng)柴油機(jī)用的空氣瓶，體積V=0.3m3，內(nèi)有p1=8MPa，T1=303K的壓縮空氣，

20、啟動(dòng)后瓶中空氣壓力降低為p2=0.46MPa，這時(shí)T2=303K，求用去空氣的質(zhì)量。解：由理想氣體的狀態(tài)方程，得2-16容積為0.027m3的剛性貯氣筒，裝有0.7MPa，20的氧氣，筒上裝有一安全閥，壓力達(dá)到0.875MPa時(shí)，安全閥打開，排出氣體，壓力降為0.84MPa時(shí)關(guān)閉。由于意外加熱，使安全閥打開。（1）求：閥門開啟時(shí)筒內(nèi)溫度；（2）若排氣過程中筒內(nèi)氧氣溫度保持不變，求排出的氧氣的質(zhì)量；（3）求當(dāng)筒內(nèi)溫度恢復(fù)到20時(shí)的氧氣壓力。解：（1）由理想氣體的狀態(tài)方程式，有所以（2）由理想氣體的狀態(tài)方程式，有即排出的氧氣的質(zhì)量為0.01kg。（3）由理想氣體的狀態(tài)方程式，有第三章 理想氣體混合

21、氣體及濕空氣3-1若混合氣體中各組成氣體的體積分?jǐn)?shù)為：，?；旌蠚怏w的溫度，表壓力為0.04MPa，氣壓計(jì)上水銀柱高度為750mmHg，求：（1）該種混合氣體體積為4m3時(shí)的質(zhì)量；（2）混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積；（3）求各種組元的分壓力。解：（1）氣體壓力為混合氣體的折合摩爾質(zhì)量為混合氣體的折合氣體常數(shù)由理想氣體的狀態(tài)方程式，得（2）由理想氣體的狀態(tài)方程式，得所以（3）根據(jù)理想氣體的分壓力定律，得3-2 N2和CO2的混合氣體，在溫度為40，壓力為5×105Pa時(shí)，比體積為0.166m3/kg，求混合氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解：混合氣體的折合氣體常數(shù)為又因?yàn)樗杂?-3有50kg的廢氣和75

22、kg的空氣混合。廢氣的各組成氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：，?？諝庵蠴2和N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：，?；旌蠚怏w的壓力為p=0.3MPa，求：（1）各組成氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；（2）混合氣體的折合氣體常數(shù)和折合摩爾質(zhì)量；（3）各組成氣體的分壓力。解：（1）混合氣體的質(zhì)量為總質(zhì)量各組成氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（2）混合氣體的的體積分?jǐn)?shù)，因?yàn)椋杂兴杂校?）混合氣體的的體積分?jǐn)?shù)各組成氣體的分壓力為3-4由3molCO2、2molN2和4.5molO2組成的混合氣體，混合前他們的各自壓力都是0.6895MPa。混合物的壓力p=0.6895MPa，溫度t=37.8，求混合后各自的分壓力。解：混合氣體的總的物質(zhì)的量為混合后各組成氣體的

23、摩爾分?jǐn)?shù)是，混合后個(gè)氣體的分壓力為3-5設(shè)剛性容器中原有壓力為p1，溫度為T1，質(zhì)量為m1,的第一種理想氣體，當(dāng)?shù)诙N理想氣體充入后使混合氣體的溫度仍維持不變，但壓力升高到p2，試確定第二種氣體的充入量。解：設(shè)m2即為第二種氣體充入的質(zhì)量，由理想氣體的狀態(tài)方程式，可得，聯(lián)立以上兩式可得又因?yàn)樗杂薪獾?-6絕熱剛性容器中間有隔板將容器分為體積相等的兩部分，左側(cè)50mol的300K、2.8MPa的高壓空氣，右側(cè)為真空。若抽出隔板，求容器中空氣的熵變。解：取整個(gè)容器為閉口系，根據(jù)閉口系的能量方程按題意可知，所以有，即。將空氣按理想氣體處理，有，得由理想氣體的狀態(tài)方程式，可得由題意可知，又因?yàn)?，于?/p>

24、解得上式1kg空氣的熵變?yōu)橐驗(yàn)?，所以?0mol空氣的熵變?yōu)?-7剛性絕熱容器被隔板一分為二，如圖所示，左側(cè)A裝有氧氣，；右側(cè)B裝有氮?dú)?，；抽去隔板，氧氣和氮?dú)庀嗷セ旌?，重新達(dá)到平衡后，求：（1） 混合氣體的溫度T2和壓力p2；（2） 混合氣體中氧和氮各自的分壓力pA2和pB2；（3） 混合前后熵變量S（按定值比熱容計(jì)算）。解：（1）氧氣和氮?dú)飧髯缘奈镔|(zhì)的量為：取整個(gè)容器為閉口系，由閉口系的能量方程按題意可知，所以有，即。O2和N2均可按理想氣體處理，故按定值比熱容計(jì)算時(shí)，因?yàn)镺2和N2均為雙原子氣體，所以有解得（2）各組成氣體的摩爾分?jǐn)?shù)為各組成氣體的分壓力為查表可知，氧氣的熵變量為氮?dú)獾撵刈?/p>

25、量為混合前后的熵變量為第四章 氣體的熱力過程4-1有2.268kg某種理想氣體，初溫，在可逆定容過程中，其熱力學(xué)能變化為。若氣體比熱容可取定值，、，試求過程的功、熱量和熵的變化量。解：由題意可知，在可逆定容過程中，氣體不對(duì)外做功，即所以由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w的定容比熱容為氣體在該過程中的溫差為所以熵的變化量為：4-2甲烷CH4的初始態(tài)為p1=4MPa、T1=393K，定壓冷卻到T2=283K，試計(jì)算1kmol甲烷的熱力學(xué)能和焓的變化量以及過程中對(duì)外放出的熱量。在此溫度范圍內(nèi)甲烷的比熱容可近似地作為定值，cp=2227J/(kgK).解：查表可知甲烷的摩爾質(zhì)量為甲烷熱力學(xué)能的變化量為焓的變化量

26、為放出的熱量為4-31m3空氣，p1=0.2MPa，在定溫膨脹后體積為原來的兩倍。求：終壓p2、氣體所做的膨脹功、吸熱量和1kg氣體的熵變量。解：由題意可知，對(duì)于定溫膨脹有，所以有因此，氣體的終壓為氣體的膨脹功為吸熱量為1kg氣體的熵變量為4-4試求在定壓過程中加給理想氣體的熱量中有多少是利用來做功的？有多少用來改變熱力學(xué)能（比熱容取定值）？解：在定壓過程中，理想氣體的吸熱量為做功為因?yàn)椋杂幸虼擞袩崃W(xué)能的改變量為4-53kg空氣，p1=1.0MPa，T1=900K，絕熱膨脹到p2=0.1MPa?？諝饪梢暈槔硐霘怏w，且比熱容為定值。計(jì)算：（1）終態(tài)參數(shù)V2和T2；（2）膨脹功和技術(shù)功；（3

27、）熱力學(xué)能和焓的變化量。解：（1）空氣視為理想氣體時(shí)，其絕熱指數(shù)為絕熱膨脹過程中，有，因此有由理想氣體的狀態(tài)方程式，可得（2）膨脹功為技術(shù)功（3）絕熱膨脹過程中熱力學(xué)能的變化量焓的變化量（或者，）4-62kg某種理想氣體按可逆多變過程膨脹到原有容積的3倍，溫度從300降低到60，膨脹過程中做功418.68kJ，吸熱83.736kJ，求：（1）過程多變指數(shù)；（2）氣體的cp和cv。解：（1）由理想氣體的狀態(tài)方程式，有，因此（2）因膨脹過程中做功，所以有過程中的吸熱量為又因?yàn)?，因此?-7試導(dǎo)出理想氣體定比熱容多變過程熵差的計(jì)算式：或解：（1）證明：當(dāng)比熱容取定值時(shí)，有理想氣體的多變過程：所以因?yàn)?/p>

28、，代入上式可得：證畢。（2）證明當(dāng)比熱容取定值時(shí)，有理想氣體的多變過程：所以因?yàn)椋肷鲜娇傻茫鹤C畢。4-8試證明理想氣體在T-s圖上任意兩條定壓線（或定容線）之間的水平距離相等。解：如右圖所示，p1、p2為T-s圖上任意兩條定壓線，在T-s圖上任取兩條等溫線Ta、Tb，分別與定壓線p1、p2交于點(diǎn)c、d和點(diǎn)e、f。在等溫Ta（Tc=Td=Ta）過程中，熵差在等溫Tb（Te=Tf=Tb）過程中，熵差所以有，即T-s圖上任意兩條定壓線之間的水平距離相等。同理可證明，即T-s圖上任意兩條定容線之間的水平距離相等。4-9一體積為0.15m3的氣罐，內(nèi)裝有p1=0.55MPa，t1=38的氧氣，今對(duì)氧

29、氣加熱，其溫度、壓力都將升高，罐上裝有壓力控制閥，當(dāng)壓力超過0.7MPa時(shí)閥門自動(dòng)打開，放走部分氧氣，使罐中維持壓力0.7MPa。問當(dāng)罐中氧氣溫度為285時(shí)，共加入多少熱量？設(shè)氧氣的比熱容為定值，cv=0.657kJ/(kgK)，Rg=0.260kJ/(kgK)。解：由于氣罐體積為定值，則在加熱過程中有，所以當(dāng)壓力達(dá)到0.7MPa時(shí)氣罐內(nèi)氧氣的溫度為所以當(dāng)罐中氧氣溫度達(dá)到285時(shí)，閥門已經(jīng)打開。因此可將氧氣吸熱分為兩個(gè)階段：閥門打開之前的定容吸熱階段、閥門打開之后定壓吸熱階段。1）閥門打開之前，加入罐中的熱量由理想氣體的狀態(tài)方程式，可得閥門開啟之前氧氣的質(zhì)量為：當(dāng)罐中氧氣壓力由p1=0.55M

30、Pa上升到p2=0.7MPa時(shí)，加入罐中的熱量為2）閥門打開之后加入罐中的熱量閥門打開之后，罐中氧氣溫度為T（）時(shí)，罐中氧氣的質(zhì)量為當(dāng)閥門打開到罐中氧氣溫度為285的過程中，加入罐中的熱量為3）加入的總熱量為4-10進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣參數(shù)為p1=0.1MPa，t1=37，V1=0.032m3。在壓氣機(jī)內(nèi)按多變過程壓縮至p2=0.32MPa，V2=0.0126m3。試求：（1）多變指數(shù)；（2）壓氣機(jī)耗功；（3）壓縮終了空氣的溫度；（4）壓縮過程中傳出的熱量。解：（1）多變指數(shù)（2）壓氣機(jī)耗功（3）壓縮終了時(shí)空氣的溫度（4）進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣的質(zhì)量為：4-11壓氣機(jī)中氣體壓縮后溫度不宜過高，通常取極限

31、值為150。已知，進(jìn)入單級(jí)壓氣機(jī)的空氣參數(shù)為p1=0.1MPa，t1=17，流量為250m3/h，（1）求絕熱壓縮空氣可能達(dá)到的最高壓力；（2）若在壓氣缸套中流過465kg/h的冷卻水，水的溫升為14，求壓氣機(jī)必需的功率。解：（1）絕熱壓縮空氣可達(dá)到的最高壓力（2）水的吸熱量為壓縮空氣的質(zhì)量流量為因?yàn)樗越獾么藭r(shí)，壓縮空氣可達(dá)到的最高壓力為壓氣機(jī)的功率為或4-12某單位每分鐘需要20標(biāo)準(zhǔn)立方米p=6MPa的壓縮空氣，現(xiàn)采用兩級(jí)壓縮、級(jí)間將空氣冷卻到初溫的機(jī)組進(jìn)行生產(chǎn)，若進(jìn)氣壓力p1=0.1MPa，溫度t1=20，壓縮過程n=1.25，（1）計(jì)算壓縮終了空氣的溫度和壓氣機(jī)耗功率；（2）若改用單級(jí)

32、壓縮，過程多變指數(shù)仍是1.25，再求壓縮終了空氣的溫度和壓氣機(jī)耗功率。解：（1）壓氣機(jī)的耗功最小時(shí)各級(jí)壓力比相等，為所以氣壓缸的排氣壓力為各級(jí)排氣溫度相同壓縮空氣的質(zhì)量流量壓氣機(jī)耗功為（2）改用單級(jí)壓縮后，壓氣機(jī)的壓力比為排氣溫度為壓氣機(jī)耗功為4-13 3臺(tái)空氣壓縮機(jī)的余隙容積比均為6%，若進(jìn)氣狀態(tài)都是p1=0.1MPa，溫度t1=27，出口壓力均為0.4MPa，但壓縮過程的多變指數(shù)分別是na=1.4、nb=1.25、nc=1。設(shè)各機(jī)內(nèi)膨脹過程與壓縮過程的多變指數(shù)各自相等，試求各壓氣機(jī)的容積效率。解：由題意可知，各壓氣機(jī)的壓力比相等，均為容積效率為4-141kg，p1=3MPa，t1=450的

33、蒸汽，可逆絕熱膨脹至p2=4kPa，求終態(tài)的參數(shù)t2、v2、h2、s2及過程中加入的熱量和過程中蒸汽對(duì)外界所做的功。解：根據(jù)初態(tài)狀態(tài)參數(shù)查h-s圖，可得，膨脹功為技術(shù)功為第五章 熱力學(xué)第二定律5-1一卡諾熱機(jī)在溫度為873K和313K的兩個(gè)熱源之間，若該熱機(jī)每小時(shí)從高溫?zé)嵩次鼰?6×104kJ，試求：（1）熱機(jī)的熱效率；（2）熱機(jī)產(chǎn)生的功率；（3）熱機(jī)每小時(shí)排向冷源的熱量。解：（1）熱機(jī)的熱效率（2）熱機(jī)產(chǎn)生的功率（3）熱機(jī)每小時(shí)排向冷源的熱量5-2有一循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，工作于熱源T1=1000K及冷源T2=400K之間，若該熱機(jī)從熱源吸熱1360kJ，做功833kJ。問該熱機(jī)循環(huán)是可逆還

34、是不可逆？或是根本不可能實(shí)現(xiàn)的？解：該熱機(jī)的熱效率為在同溫限的恒溫?zé)嵩撮g工作的卡諾循環(huán)熱效率為因?yàn)?，所以該循環(huán)根本不可能實(shí)現(xiàn)。5-3為使冷庫保持20，需將419000kJ/h的熱量排向環(huán)境，若環(huán)境溫度t0=27，試求理想情況下每小時(shí)所消耗的最小功和排向大氣的熱量。解：理想情況下，卡諾循環(huán)消耗的功最小，制冷機(jī)的制冷系數(shù)為排向大氣的熱量為5-4利用熱泵從90的地?zé)崴邪褵崃總鞯?60的熱源中，每消耗1kW電，熱源最多能得到多少熱量？解：理想情況下，卡諾熱機(jī)的熱效率最高，熱泵的供暖系數(shù)為因此熱源最多能得到的熱量為5-5試證明：同一種工質(zhì)在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖（如p-v圖）上的兩條可逆絕熱線不可能相交（提示

35、：如果相交，可導(dǎo)出違反熱力學(xué)第二定律的結(jié)果）。解：如圖所示，設(shè)可逆絕熱線s1與s2相交于點(diǎn)a，令1a21構(gòu)成循環(huán)。其中過程21為等溫吸熱循環(huán)，吸熱量為過程1a，a2均為可逆絕熱過程，因此有所以對(duì)于整個(gè)循環(huán)有：，由于，即僅從一個(gè)熱源吸熱將之全部轉(zhuǎn)換為功，這違反了熱力學(xué)第二定律，因此在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的兩條可逆絕熱線不可能相交。5-61kmol某種雙原子理想氣體進(jìn)行可逆循環(huán)1-2-3-1.過程1-2是絕熱過程；過程2-3是定溫放熱過程；過程3-1是定壓吸熱過程。已知：T1=1500K、T2=300K、p2=0.1MPa，設(shè)比熱容為定值。（1）畫出循環(huán)的p-v圖及T-s圖；（2）求初態(tài)壓力p1；（3

36、）求循環(huán)的熱效率；（4）分析提高此循環(huán)熱效率的熱力學(xué)措施。解：（1）循環(huán)的p-v圖及T-s圖如下所示（2）12位絕熱過程，因此有（3）1mol該理想氣體的吸熱量為1mol該理想氣體的放熱量為循環(huán)的熱效率為或者：循環(huán)的熱效率為（4）循環(huán)的熱效率的表達(dá)式可以改寫為因此通過保持放熱量q2不變，增加凈功wnet的方法可提高循環(huán)的熱效率t。觀察T-s圖，可知，可在23等溫放熱過程之后增加一絕熱壓縮過程34，使等壓吸熱過程的初始溫度提高，從而增加凈功，使熱效率提高。增加絕熱壓縮過程34后，循環(huán)的T-s圖如下：5-7有1kg飽和水蒸汽在100下等壓凝結(jié)為飽和水，凝結(jié)過程中放出熱量2260kJ并為環(huán)境所吸收，

37、若環(huán)境溫度為30，求：（1）工質(zhì)熵變；（2）過程的熵流和熵產(chǎn)；（3）由工質(zhì)和環(huán)境大氣組成的孤立系統(tǒng)的熵變。解：（1）工質(zhì)的熵變（2）過程的熵流和熵產(chǎn)（3）孤立系統(tǒng)的熵變5-81kg空氣自初態(tài)T1=300K、p1=0.1MPa不可逆絕熱壓縮到p2=0.45MPa、T2=500K，試求：（1）空氣的熵增；（2）壓縮耗功；（3）該過程的熵產(chǎn)及損失?？諝庾骼硐霘怏w，比熱容取定值，cp=1.005kJ/(kgK)，環(huán)境溫度T0=300K。解：（1）空氣的熵增（2）絕熱壓縮過程（3）因?yàn)槭墙^熱壓縮，所以q=0，熵流sf=0，因此的損失為5-9空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為4.2，p1=0.1MPa

38、，初、終態(tài)溫度分別為30和227。試計(jì)算壓氣機(jī)的絕熱效率及壓縮過程氣體的熵變和損失（T0=293K）?？諝庾骼硐霘怏w，比熱容取定值，Rg=0.287kJ/(kgK)，cp=1.005kJ/(kgK)。解：（1）空氣的絕熱指數(shù)為理想可逆絕熱過程時(shí)的終態(tài)溫度為壓氣機(jī)的絕熱效率為（2）熵變熵產(chǎn)為損失5-10軸流式壓氣機(jī)每分鐘吸入p1=0.1MPa、t1=20的空氣1200kg，經(jīng)絕熱壓縮到p2=0.6MPa，該壓氣機(jī)的絕熱效率為0.85，求：（1）出口處氣體的溫度及壓氣機(jī)所消耗的功率；（2）過程的熵產(chǎn)率及做工能力的損失（T0=293.15K）。比熱容按定值計(jì)算。解：（1）理想狀態(tài)下出口處氣體的溫度為

39、出口處氣體的實(shí)際溫度1kg空氣的耗功壓氣機(jī)消耗的功率為（2）過程的的熵增因?yàn)榻^熱壓縮，所以熵流為0，因此熵產(chǎn)率為做工能力的損失為5-11某燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口處燃?xì)鉁囟萒1=900K、壓力p1=0.7MPa，出口處燃?xì)鈮毫2=0.1MPa。設(shè)燃?xì)獾臍怏w常數(shù)Rg=0.287kJ/(kgK)，比熱容取定值cp=1.10kJ/(kgK)。若燃?xì)饬鹘?jīng)汽輪機(jī)的過程是絕熱的，燃?xì)獾暮暧^動(dòng)能和未能的變化可忽略不計(jì)，試計(jì)算每千克燃?xì)猓海?）膨脹過程為可逆時(shí)對(duì)外做的功；（2）若膨脹過程不可逆，燃?xì)饨K了溫度為430時(shí)燃?xì)獾撵刈?、燃?xì)鈱?duì)外做的功；（3）不可逆過程比可逆過程少做的功是否是此不可逆過程的做功能力的損失？為什么

40、？解：（1）燃?xì)獾慕^熱指數(shù)出口處燃?xì)獾臏囟葹榕蛎涍^程為可逆時(shí)對(duì)外做的功（2）終了溫度（3）不可逆過程比可逆過程少做的功為因?yàn)檫^程絕熱，所以有燃?xì)廨啓C(jī)的環(huán)境介質(zhì)為空氣，環(huán)境溫度T0即為室溫，取T0=300K，有做功能力的損失為顯然有5-12將500kg溫度20的水在定壓下（p=0.1MPa）用電加熱器加熱到90，若不計(jì)散熱損失，環(huán)境大氣溫度為20，水的比熱容取4.187kJ/（kgK），求此過程消耗的電力及損失。解：（1）消耗的電力將全部轉(zhuǎn)換為水的熱量，所以有即消耗的電力為146545kJ。此過程的熵變?yōu)閷⑺c電加熱器作為一個(gè)系統(tǒng)，由于不計(jì)散熱損失，因此可將該系統(tǒng)看成一個(gè)孤立系統(tǒng)，因此系統(tǒng)的熵流

41、為0，所以系統(tǒng)的熵產(chǎn)為的損失為或第六章 氣體與蒸汽的流動(dòng)6-1已測(cè)得噴管某截面空氣的壓力為0.5MPa，溫度為800K，流速為600m/s，若空氣按理想氣體定比熱容計(jì)，試求滯止溫度和滯止壓力。解：查表可知空氣的定比熱容滯止溫度為滯止壓力為6-2壓力，溫度的空氣，經(jīng)噴管射入壓力為0.1MPa的大氣中，問應(yīng)采用何種噴管？若空氣質(zhì)量流量為，噴管最小截面積應(yīng)為多少？解：由題意可知，空氣的滯止溫度即為p1，滯止溫度即為t1，所以有，臨界壓力比為臨界壓力為因此，在所需空氣質(zhì)量流量一定的情況下，只需采用漸縮型噴管即可。噴管流速達(dá)到最大值時(shí)，噴管出口處截面最小，出口處截面壓力為空氣滯止比體積為噴管出口處的氣流

42、速度為或噴管的最小截面積6-3壓力，溫度的蒸汽，經(jīng)收縮噴管射入壓力為的空間中，若噴管出口截面積，試確定：（1）噴管出口截面上蒸汽的溫度、比體積、焓；（2）蒸汽射出速度；（3）蒸汽的質(zhì)量流量。解：（1）由題意可知，蒸汽的絕熱指數(shù)值可取，且，因此，蒸汽的臨界壓力比為臨界壓力為所以出口處截面的壓力為出口截面的上蒸汽的溫度比體積為利用h-s圖可查得當(dāng)，時(shí)蒸汽出口處的焓為（2）蒸汽射出的速度為（3）蒸汽的質(zhì)量流量為6-4壓力，溫度的蒸汽，經(jīng)縮放噴管射入壓力為的大空間中，若噴管出口截面積，試求：臨界速度、出口速度、噴管質(zhì)量流量及喉部截面積。解：由題意可知，蒸汽的絕熱指數(shù)值可取，且，因此，蒸汽的臨界壓力比為

43、臨界壓力為喉部截面的上蒸汽的溫度喉部截面處蒸汽的比體積為臨界速度為出口處壓力出口處溫度出口處比體積為出口速度：質(zhì)量流量為喉部截面積6-5空氣進(jìn)入某縮放噴管時(shí)的流速為300m/s，壓力為1MPa，溫度為450K。（1）求滯止參數(shù)、臨界壓力和臨界流速；（2）若出口截面的壓力為0.2MPa，求出口截面流速及溫度（空氣按理想氣體定比熱容計(jì)，不考慮摩擦）。解：（1）滯止溫度為滯止壓力比體積比焓臨界壓力比為臨界壓力為臨界流速（2）因?yàn)?，所以出口截面的流速為出口截面溫?-6空氣進(jìn)入漸縮噴管時(shí)的初速為200m/s，初壓為1MPa，初溫為500。求噴管達(dá)到最大流量時(shí)出口截面的流速、壓力和溫度。解：對(duì)于漸縮型噴

44、管，當(dāng)其出口截面壓力達(dá)到臨界壓力時(shí)，流量達(dá)到最大。滯止溫度為滯止壓力為臨界壓力比出口處壓力出口處溫度出口截面流速6-7空氣流經(jīng)一漸縮噴管。在噴管某一截面處，壓力為0.5MPa，溫度為540，流速為200m/s，截面積為0.005m2.試求：（1）該截面處的滯止壓力及滯止溫度；（2）該截面處的聲速及馬赫數(shù)；（3）若噴管出口處的馬赫數(shù)等于1，求出口截面積、出口溫度、壓力及速度。解：（1）滯止溫度為滯止壓力為（2）該截面處的體積為該截面的處的聲速為該截面處的馬赫數(shù)（3）臨界壓力比出口壓力為出口溫度為出口處比體積為出口處聲速為出口處質(zhì)量流量為出口截面積6-8壓力，溫度的蒸汽，經(jīng)節(jié)流閥壓力降為，再經(jīng)噴管

45、射入壓力為的大容器中，若噴管出口截面積，求：（1）節(jié)流熵增；（2）應(yīng)采用何種噴管？其出口截面上的流速及噴管質(zhì)量流量是多少？解：（1）節(jié)流過程可近似看做絕熱，因此，查h-s圖，可得，節(jié)流熵增為熵產(chǎn)為（2）臨界壓力比臨界壓力所以應(yīng)采用漸縮噴管，此時(shí)出口處溫度出口處的比體積為出口截面的流速為噴管的質(zhì)量流量6-9壓力，溫度的蒸汽，經(jīng)節(jié)流閥壓力降為，然后定熵膨脹到。求：（1）絕熱節(jié)流前后蒸汽的溫度改變多少度？熵增大多少？（2）若節(jié)流前后膨脹到，由于節(jié)流，蒸汽輸出的軸功改變了多少？（3）由于節(jié)流，蒸汽的焓改變了多少（環(huán)境介質(zhì)溫度）？解：（1）由，查h-s圖，可得，因此，溫度改變?yōu)殪卦觯?）若忽略動(dòng)能和勢(shì)能

46、的變化，則有因?yàn)槭墙^熱過程，因此有，查h-s圖，可得，節(jié)流后軸功的變化為（3）因?yàn)楣?jié)流造成的做功能力的損失為6-10水蒸氣由初態(tài)，溫度，節(jié)流到壓力后經(jīng)絕熱漸縮噴管射入壓力為600kPa的空間，若噴管出口截面積為3.0cm2，進(jìn)入噴管的初速度忽略不計(jì)，噴管的速度系數(shù)為，環(huán)境溫度。求：（1）蒸汽出口流速；（2）1kg蒸汽動(dòng)能損失；（3）1kg蒸汽的損失？（過熱蒸汽）解：（1）查h-s圖，可得，由題意可知，滯止壓力為臨界壓力為不計(jì)摩阻下蒸汽出口流速為所以（3）因?yàn)檫^程絕熱，所以有6-111kg氮?dú)庥沙鯌B(tài)，經(jīng)絕熱節(jié)流壓力變化到。環(huán)境溫度。求：節(jié)流過程的損失。解：絕熱節(jié)流后的溫度不變，所以節(jié)流熵產(chǎn)節(jié)流過

47、程的損失6-121.2MPa、20的氦氣經(jīng)節(jié)流閥后壓力降至0.1MPa，為了使節(jié)流前后速度相等，求節(jié)流閥前后的管徑比。解：絕熱前后的溫度不變，所以有由質(zhì)量守恒有，即由題意可知，所以有，即6-13 0.75MPa、150的水蒸氣經(jīng)節(jié)流閥后壓力降至125kPa，求節(jié)流后水蒸氣的溫度和為了使節(jié)流前后速度相等，節(jié)流閥前后的管徑比。解：絕熱前后的焓不變，查h-s圖，可得，由質(zhì)量守恒有，即由題意可知，所以有第七章 循環(huán)7-1某活塞式內(nèi)燃機(jī)的定容加熱理想循環(huán)，工質(zhì)為空氣，可視為理想氣體，比熱容取定值， =1.4.若循環(huán)壓縮比 = 9，壓縮沖程的初始狀態(tài)為100kPa、27，吸熱量為920kJ/kg.試求（1

48、）各個(gè)過程終了時(shí)的壓力和溫度；（2）循環(huán)熱效率。解：（1）活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)的p-v圖如右圖所示。12為等熵壓縮過程，由條件可知，由等熵壓縮過程，由，可得23為定容加熱過程查表的空氣的定容比熱容為：34為等熵膨脹過程（2）循環(huán)的熱效率或7-2某活塞式內(nèi)燃機(jī)的定壓加熱理想循環(huán)，工質(zhì)為空氣，可視為理想氣體，比熱容取定值， =1.4。若循環(huán)壓縮比 =18，壓縮沖程的初始狀態(tài)為98kPa、17，循環(huán)的最高溫度2100。試求（1）絕熱膨脹過程終了時(shí)的壓力和溫度；（2）循環(huán)熱效率。解：（1）活塞式內(nèi)燃機(jī)的定壓加熱理想循環(huán)的p-v圖如下圖（a）所示，T-s圖如下圖（b）所示。由T-s圖可知，點(diǎn)3處

49、，即定壓吸熱終了時(shí)的溫度最高，因此有，12 為等熵壓縮過程，由，可得23為定壓吸熱過程34為絕熱膨脹過程41為定容放熱過程（2）循環(huán)的熱效率7-3壓縮比為=16的狄塞爾循環(huán)，壓縮沖程的初始溫度為288K，膨脹沖程終溫是940K，工質(zhì)為空氣，可視為理想氣體，比熱容取定值， =1.4.試計(jì)算循環(huán)熱效率。解：狄塞爾循環(huán)的p-v圖如下圖（a）所示，T-s圖如圖（b）所示：（a）（b）由條件可得，12為等熵壓縮過程，由得23為定壓吸熱過程34為絕熱膨脹過程循環(huán)的熱效率7-4活塞式內(nèi)燃機(jī)的混合加熱理想循環(huán)，如圖所示，t1=90，t2=400，t3=590，t5=300，工質(zhì)是可視為理想氣體的空氣，比熱容取

50、定值。求循環(huán)熱效率及同溫限卡諾循環(huán)的熱效率。（a）（b）解：由題已知，12為絕熱壓縮過程，有34為定壓吸熱過程，有、，45為絕熱膨脹過程，有循環(huán)的熱效率為同溫限卡諾循環(huán)的熱效率為7-5活塞式內(nèi)燃機(jī)的混合加熱理想循環(huán)，工質(zhì)是可視為理想氣體的空氣， =1.4。若循環(huán)壓縮比=14，循環(huán)中工質(zhì)吸熱量是1000kJ/kg，定容過程和定壓過程各占一半，壓縮過程的初始狀態(tài)為100kPa、27。試計(jì)算循環(huán)熱效率和輸出凈功。解：混合加熱理想循環(huán)的p-v圖如下圖（a）所示，T-s圖如圖（b）所示：（a）（b）由條件可知，12為絕熱壓縮過程，有23為定容吸熱過程，有34為定壓吸熱過程，有45為絕熱膨脹過程，有51為

51、定容放熱過程，有循環(huán)熱效率為輸出凈功7-6在定容加熱理想循環(huán)中，如果絕熱膨脹不在點(diǎn)4停止，而使其繼續(xù)進(jìn)行到點(diǎn)5，使p5= p1，然后定壓放熱，返回點(diǎn)1.試畫出該循環(huán)的p-v圖和T-s圖并據(jù)T-s圖比較他們的效率哪一個(gè)較高。解：該循環(huán)的p-v圖如下圖（a）所示，T-s圖如圖（b）所示：（a）（b）對(duì)于定容加熱理想循環(huán)，有吸熱量：凈功：循環(huán)熱效率為：對(duì)于定容加熱定壓放熱循環(huán)，有吸熱量：凈功：循環(huán)熱效率為：顯然，從T-s圖可知，所以即修改之后的循環(huán)效率更高。7-8在燃?xì)廨啓C(jī)定壓加熱理想循環(huán)中，壓氣機(jī)入口處空氣狀態(tài)為100kPa、20，空氣以流率4kg/s經(jīng)壓氣機(jī)被壓縮到500kPa。燃?xì)廨啓C(jī)入口燃?xì)鉁囟葹?00。試計(jì)算壓氣機(jī)耗功量、燃?xì)廨啓C(jī)的做功量、壓氣機(jī)耗功量和燃?xì)廨啓C(jī)的做工量之比及循環(huán)熱效率。假定空氣cp=1.03kJ/(kgK),且為常量，=1.4。環(huán)境溫度T0=17。解：該循環(huán)的p-v圖如下圖（a）所示，T-s圖如圖（b）所示：（a）（b）由條件有 ，12過程是絕熱壓縮過程，有壓氣機(jī)耗功量為34過程是絕熱膨脹過程，有燃?xì)鈾C(jī)的做功量為壓氣機(jī)耗功量和燃?xì)廨啓C(jī)的做工量之比循環(huán)的吸熱量為循環(huán)的放熱量為循環(huán)的熱效率為7-