工程熱力學課后作業(yè)答案

1、p734-11kg空氣在可逆多變過程中吸熱40kJ，其容積增大為，壓力降低為，設比熱為定值，求過程中內(nèi)能的變化、膨脹功、軸功以及焓和熵的變化。解：熱力系是1kg空氣過程特征：多變過程0.9因為內(nèi)能變化為717.51004.53587.58103J膨脹功：32 103J軸功：28.8 103J焓變：1.4811.2 103J熵變：0.8210342 有1kg空氣、初始狀態(tài)為，進行下列過程：（1）可逆絕熱膨脹到；（2）不可逆絕熱膨脹到，；（3）可逆等溫膨脹到；（4）可逆多變膨脹到，多變指數(shù)；試求上述各過程中的膨脹功及熵的變化，并將各過程的相對位置畫在同一張圖和圖上解：熱力系1kg空氣（1） 膨脹功

2、：111.9103J熵變?yōu)?（2）88.3103J116.8（3）195.41030.462103（4）67.1103J189.2K346.44-3具有1kmol空氣的閉口系統(tǒng)，其初始容積為1m3，終態(tài)容積為10 m3，當初態(tài)和終態(tài)溫度均100時，試計算該閉口系統(tǒng)對外所作的功及熵的變化。該過程為：（1）可逆定溫膨脹；（2）向真空自由膨脹。解：（1）定溫膨脹功7140kJ19.14kJ/K(2)自由膨脹作功為019.14kJ/K44質(zhì)量為5kg的氧氣，在30溫度下定溫壓縮，容積由3m3變成0.6m3，問該過程中工質(zhì)吸收或放出多少熱量？輸入或輸出多少功量？內(nèi)能、焓、熵變化各為多少？解：627.2k

3、J放熱627.2kJ因為定溫，內(nèi)能變化為0，所以內(nèi)能、焓變化均為0熵變：2.1 kJ/K45為了試驗容器的強度，必須使容器壁受到比大氣壓力高0.1MPa的壓力。為此把壓力等于大氣壓力。溫度為13的空氣充入受試驗的容器內(nèi)，然后關(guān)閉進氣閥并把空氣加熱。已知大氣壓力B101.3kPa，試問應將空氣的溫度加熱到多少度？空氣的內(nèi)能、焓和熵的變化為多少？解：（1）定容過程568.3K（2） 內(nèi)能變化：202.6kJ/kg283.6 kJ/kg0.49 kJ/(kg.K)4-66kg空氣由初態(tài)p10.3MPa，t1=30，經(jīng)過下列不同的過程膨脹到同一終壓p20.1MPa：（1）定溫過程；（2）定熵過程；（3

4、）指數(shù)為n1.2的多變過程。試比較不同過程中空氣對外所作的功，所進行的熱量交換和終態(tài)溫度。解：（1）定溫過程573.2 kJT2=T1=30（2）定熵過程351.4 kJQ0221.4K（3）多變過程252.3K436.5 kJ218.3 kJ47已知空氣的初態(tài)為p10.6MPa，v1=0.236m3/kg。經(jīng)過一個多變過程后終態(tài)變化為p20.12MPa，v2=0.815m3/kg。試求該過程的多變指數(shù)，以及每千克氣體所作的功、所吸收的熱量以及內(nèi)能、焓和熵的變化。解：（1）求多變指數(shù)1.301千克氣體所作的功146kJ/kg吸收的熱量=36.5 kJ/kg內(nèi)能：146-36.5109.5 kJ

5、/kg焓： 153.3 kJ/kg熵：90J/(kg.k)4-81kg理想氣體由初態(tài)按可逆多變過程從400降到100，壓力降為，已知該過程的膨脹功為200kJ，吸熱量為40 kJ，設比熱為定值，求該氣體的和解：kJ533J/(kg.k)=200 kJ解得：n1.49R=327 J/(kg.k)代入解得：533+327=860 J/(kg.k)4-9將空氣從初態(tài)1，t1=20,定熵壓縮到它開始時容積的1/3，然后定溫膨脹，經(jīng)過兩個過程，空氣的容積和開始時的容積相等。求1kg空氣所作的功。解：-116 kJ/kg454.7K143.4 kJ/kgw=w1+w2=27.4 kJ/kg4-101kg氮

6、氣從初態(tài)1定壓膨脹到終態(tài)2，然后定熵膨脹到終態(tài)3。設已知以下各參數(shù)：t1=500，v2=0.25m3/kg ，p30.1MPa，v3=1.73m3/kg。求（1）1、2、3三點的溫度、比容和壓力的值。（2）在定壓膨脹和定熵膨脹過程中內(nèi)能的變化和所作的功。解：(1)1.5 MPa1263Kp1=p2=1.5 MPav1=0.15 m3/kg=583 K(2) 定壓膨脹364 kJ/kg145.4 kJ/kg定熵膨脹505 kJ/kg-505 kJ/kg或者：其q=0,= -505 kJ/kg4-111標準m3的空氣從初態(tài)1 p10.6MPa，t1=300定熵膨脹到狀態(tài)2，且v2=3v1?？諝庥蔂?/p>

7、態(tài)2繼續(xù)被定溫壓縮，直到比容的值和開始時相等，v3=v1，求1、2、3點的參數(shù)（P,T,V）和氣體所作的總功。解：0.274 m3/kg 0.129 MPa369KV2=3V1=0.822 m3T3=T2=369KV3=V1=0.274 m30.387 MPa412 壓氣機抽吸大氣中的空氣，并將其定溫壓縮至p25MPa。如壓縮150標準m3空氣，試求用水冷卻壓氣機氣缸所必須帶走的熱量。設大氣處于標準狀態(tài)。解：-59260kJ4-13活塞式壓氣機吸入溫度t1=20和壓力p10.1MPa的空氣，壓縮到p20.8MPa，壓氣機每小時吸氣量為600標準m3。如壓縮按定溫過程進行，問壓氣機所需的理論功率

8、為多少千瓦？若壓縮按定熵過程進行，則所需的理論功率又為多少千瓦？解：定溫：0.215kg/s37.8KW定熵51.3 KW414某工廠生產(chǎn)上需要每小時供應壓力為0.6MPa的壓縮空氣600kg；設空氣所初始溫度為20，壓力為0.1MPa。求壓氣機需要的最小理論功率和最大理論功率。若按n1.22的多變過程壓縮，需要的理論功率為多少？解：最小功率是定溫過程m=600/3600=1/6 kg/s25.1 KW最大功率是定熵過程32.8 KW多變過程的功率29.6 KW415實驗室需要壓力為6MPa的壓縮空氣，應采用一級壓縮還是二級壓縮？若采用二級壓縮，最佳中間壓力應等于多少？設大氣壓力為0.1，大氣溫度為20，壓縮過程多變指數(shù)n=1.25，采用中間冷卻器能將壓縮氣體冷卻到初溫。試計算壓縮終了空氣的溫度。解：壓縮比為60，故應采用二級壓縮。 中間壓力： 0.775MPa =441K 4-16有一離心式壓氣機，每分鐘吸入p10.1MPa，t1=16的空氣400 m3，排出時p20.5MPa，t2=75。設過程可逆，試求： (1)此壓氣機所需功率為多少千瓦？ (2)該壓氣機每分鐘放出的熱量為多少千焦？ 解：（1） =8.04kg/s =1.131183KW （2） =-712.3kJ/s 417三臺空氣壓縮機的余