工程熱力學(xué)課后習(xí)題及答案第六版

1、CO2的質(zhì)量p2 = pg2 B（2）(5)2-5當(dāng)外界為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，一鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)可送 300m3的空氣，如外界的溫度增高到27C,大氣壓降低到99.3kPa,而鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)的送風(fēng)量仍為300m3,問鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的質(zhì)量改變多少？解：同上題. c v/p2 p1、300 .99.3 101.325、m = m1m2= （）=（-）1000R T2 T1 287 300273=41.97kg2-2.已知N2的M=28,求（1）N2的氣體常數(shù)；（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下N2的比容和密度；（3）p=0.1MPa,t=500c時(shí)的摩爾容積Mvo解：（1）N2的氣體常數(shù)cR08314R=296.9J/（kgK）M

2、28（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下N2的比容和密度RT296.92733Z1v=0.8m/kgp101325P=1=1.25kg/m3v（3）p=0.1MPa,t=500c時(shí)的摩爾容積MvRnT3Mv=0=64.27m3/kmolp2-3.把CO2壓送到容積3m3的儲(chǔ)氣罐里，起始表壓力pg1=30kPa,終了表壓力pg2=0.3Mpa,溫度由t1=45C增加到t2=70C。試求被壓入的CO2的質(zhì)量。當(dāng)?shù)卮髿鈮築=101.325kPa。解：熱力系：儲(chǔ)氣罐。應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程。壓送前儲(chǔ)氣罐中CO2的質(zhì)量,p1v1m1=RT1壓送后儲(chǔ)氣罐中cp2V2m2=RT2根據(jù)題意容積體積不變；R=188.9p1=pg1+

3、B(1)T1=t1+273(3)T2=t2+273(4)壓入的CO2的質(zhì)量v/p2p1m=m1-m2二一（一二）RT2T1將（1）、（2）、（3）、（4）代入（5）式得m=12.02kg2-6空氣壓縮機(jī)每分鐘自外界吸入溫度為15C、壓力為0.1MPa的空氣3m3,充入容積8.5m3的儲(chǔ)氣罐內(nèi)。設(shè)開始時(shí)罐內(nèi)的溫度和壓力與外界相同，問在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)空氣壓縮機(jī)才能將氣罐的表壓力提高到0.7MPa?設(shè)充氣過程中氣罐內(nèi)溫度不變。解：熱力系：儲(chǔ)氣罐。使用理想氣體狀態(tài)方程。第一種解法：首先求終態(tài)時(shí)需要充入的空氣質(zhì)量一一_5cp2V27108.5m2=-=kgRT2287288壓縮機(jī)每分鐘充入空氣量一5一pv1

4、103m=kgRT287288所需時(shí)間m2t=19.83minm第二種解法將空氣充入儲(chǔ)氣罐中，實(shí)際上就是等溫情況下把初壓為0.1MPa一定量的空氣壓縮為0.7MPa的空氣；或者說0.7MPa、8.5m3的空氣在0.1MPa下占體積為多少的問題。根據(jù)等溫狀態(tài)方程pv=const0.7MPa、8.5m3的空氣在0.1MPa下占體積為V1p2V 2P10.7 8.50.1= 59.5壓縮機(jī)每分鐘可以壓縮0.1MPa的空氣3m3，則要壓縮59.5m3的空氣需要的時(shí)間59.5.=19.83min32-8在一直彳空為400mm的活塞上置有質(zhì)量為3000kg的物體，氣缸中空氣的溫度為18C,質(zhì)量為2.12k

5、g。加熱后其容積增大為原來的兩倍。大氣壓力B=101kPa,問：(1)氣缸中空氣的終溫是多少？(2)終態(tài)的比容是多少？(3)初態(tài)和終態(tài)的密度各是多少？解：熱力系：氣缸和活塞構(gòu)成的區(qū)間。使用理想氣體狀態(tài)方程。(1)空氣終態(tài)溫度.八72一T2=T1=582KV1（2）空氣的初容積p=3000X9.8/（無r2）+101000=335.7kPa丁pv16.51060.05T=361KmR7.69296.82-14如果忽略空氣中的稀有氣體，則可以認(rèn)為其質(zhì)量成分為go2=23.2%,gN2=76.8%。試求空氣的折合分子量、氣體常數(shù)、容積成分及在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度。解：折合分子量s11M=28.86

6、gi0.2320.768Mi3228氣體常數(shù)Re8314R=0=288J/(kg,K)M28.86容積成分V1mRT1P 3= 0.527 m3小2 =120.9%= 79.1 %標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度空氣的終態(tài)比容V2 2V13v2 = 0.5 m /kgm m或者；）里22.428.8622.43= 1.288 kg /m3v2RT2P= 0.5 m3/kg(3)初態(tài)密度7 m 2.123P1 = =4 kg /mV1 0.5271;2 = =2 kg /m3v22-9解：（1）氮?dú)赓|(zhì)量pv 13.7 106 0.05m = 7.69kgRT 296.8 300（2）熔化溫度V J =0.

7、776 m3/kg2-15已知天然氣的容積成分%H 4 = 97% ,06=0.6%,rc3H 8 =0.18%,263 8rc4H10 =0.18%,rco2 =0.2%,N2 =1.83%。試求：(1) 天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度；(2) 各組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的分壓力。解：(1)密度M f riMi =(97 16 0.6 30 0.18 44 0.18 58 0ro2=go2M/MO2=20.9%16.48些值已知，如表，試確定未知量。- M 16.480 =22.422.43=0.736kg/m（2）各組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分壓力因?yàn)椋簆i =ri pPCH4 =97%*101.325

8、= 98.285kPa同理其他成分分壓力分別為：（略）3-1安靜狀態(tài)下的人對(duì)環(huán)境的散熱量大約為400KJ/h,假設(shè)能容納2000人的大禮堂的通風(fēng)系統(tǒng)壞了：（1）在通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后的最初20min內(nèi)禮堂中的空氣內(nèi)能增加多少？（2）把禮堂空氣和所有的人考慮為一個(gè)系統(tǒng)，假設(shè)對(duì)外界沒有傳熱，系統(tǒng)內(nèi)能變化多少？如何解釋空氣溫度的升高。解：（1）熱力系：禮堂中的空氣。閉口系統(tǒng)根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程Q=：UW因?yàn)闆]有作功故W=0;熱量來源于人體散熱；內(nèi)能的增加等于人體散熱。Q=2000m400m20/60=2.67x105kJ過程熱量Q (kJ)膨月1-a-210x12-b-1-7-41-c-2x22解：閉

9、口系統(tǒng)。使用閉口系統(tǒng)能量方程（1）對(duì)1-a-2和2-b-1組成一個(gè)閉口循環(huán)，有、.Q二一c.W即10+(一7)=x1+(-4)x1=7kJ(2)對(duì)1-c-2和2-b-1也組成一個(gè)閉口循環(huán)x2+(一7)=2+(4)x2=5kJ(3)對(duì)過程2-b-1,根據(jù)Q=AU+W過程Q (kJ)W (kJ)121100023010034-950045050解：同上題（1）熱力系：禮堂中的空氣和人。閉口系統(tǒng)根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程QUW因?yàn)闆]有作功故W=0;對(duì)整個(gè)禮堂的空氣和人來說沒有外來熱量，所以內(nèi)能的增加為0?？諝鉁囟鹊纳呤侨梭w的散熱量由空氣吸收，導(dǎo)致的空氣內(nèi)能增加。U=QW=7(4)=-3kJ3-6一閉口系

10、統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)由四個(gè)過程組成的循環(huán)，試填充表中所缺數(shù)據(jù)。3-7解：熱力系：1.5kg質(zhì)量氣體2,經(jīng)閉口系統(tǒng)，狀態(tài)方程：p = av b35,有一閉口系統(tǒng)，從狀態(tài)1經(jīng)a變化到狀態(tài)如圖，又從狀態(tài)2經(jīng)b回到狀態(tài)1;再?gòu)臓顟B(tài)1過c變化到狀態(tài)2。在這個(gè)過程中，熱量和功的某U=1.5(1.5p2v2-85)-(1.5p1v1-85)90kJ由狀態(tài)方程得1000=a*0.2+b200=a*1.2+b解上兩式得：a=-800b=1160則功量為21212W=1.5jpdv=1.q(-800)v2-1160v0i12=900kJ過程中傳熱量Q=UW=990kJ3-8容積由隔板分成兩部分，左邊盛有壓力為600kPa

11、,溫度為27c的空氣，右邊為真空，容積為左邊5倍。將隔板抽出后，空氣迅速膨脹充滿整個(gè)容器。試求容器內(nèi)最終壓力和溫度。設(shè)膨脹是在絕熱下進(jìn)行的。解：熱力系：左邊的空氣系統(tǒng)：整個(gè)容器為閉口系統(tǒng)過程特征：絕熱，自由膨脹根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程Q=2W絕熱Q=0自由膨脹W0因止匕U=0對(duì)空氣可以看作理想氣體，其內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，得mcv(T2-T1)=0=T2=T1=300K根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程cRT2P1V11/p2=一p1=100kPaV2V263-9一個(gè)儲(chǔ)氣罐從壓縮空氣總管充氣，總管內(nèi)壓縮空氣參數(shù)恒定，為500kPa,25C。充氣開始時(shí)，罐內(nèi)空氣參數(shù)為100kPa,25Co求充氣終了時(shí)罐內(nèi)空氣的溫

12、度。設(shè)充氣過程是在絕熱條件下進(jìn)行的。解：開口系統(tǒng)特征：絕熱充氣過程工質(zhì)：空氣(理想氣體)根據(jù)開口系統(tǒng)能量方程，忽略動(dòng)能和未能，同時(shí)沒有軸功，沒有熱量傳遞。0=m2h2-m0h0dE沒有流出工質(zhì)m2=0dE=dU=(mu卜2-(mu)*工態(tài)工質(zhì)為流入的工質(zhì)和原有工質(zhì)和m0=mv2-mcv1mCv2Ucv2-mcv1Ucv1=m0h0(1)h0=cpT0Ucv2=CvT2Ucvi=CvT1p1Vmcv1=RT1p2Vmcv2=RT2代入上式(1)整理得T2)T1(kT0-T1)-p1p2=398.3K3-10供暖用風(fēng)機(jī)連同加熱器，把溫度為t1=0c的冷空氣加熱到溫度為t2=250c,然后送入建筑物

13、的風(fēng)道內(nèi)，送風(fēng)量為0.56kg/s,風(fēng)機(jī)軸上的輸入功率為1k皿設(shè)整個(gè)裝置與外界絕熱。試計(jì)算：(1)風(fēng)機(jī)出口處空氣溫度；(2)空氣在加熱器中的吸熱量；(3)若加熱器中有阻力，空氣通過它時(shí)產(chǎn)生不可逆的摩擦擾動(dòng)并帶來壓力降，以上計(jì)算結(jié)果是否正確？解：開口穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)(1)風(fēng)機(jī)入口為0c則出口為mCp T =Q= T = Q mCp10000.56 1.006 1031.78Ct2=t1+At=1.78c空氣在加熱器中的吸熱量Q=mCp：T=0.561.006(250-1.78)=138.84kW(3)若加熱有阻力，結(jié)果1仍正確；但在加熱器中的吸熱量減少。加熱器中Q =h2hl =u2+P2v2(u1

14、 + P1v1),p2減小故吸熱減小。CpT=T0=T0=473K=200ccvRLt =Q 267:vc 1.293 1 1.01h=cpT0L=kp1 , A 1w = pAdL = pAkdp =-kpAp = - pV 22m1cT1 m2cT2 120*773+ 210 473T =1(m1 m2)c3302 RT82K=309 CcpT=T0 =552K=279 Ccv 0.5R同(2)只是W不同3 17解：等容過程cpk = = 1.4cp -Rw = pdV = pV = RTQ = m cv T = mRT2 一 RT1p2V - p1vk -1k -13-11一只0.06m

15、3的罐，與溫度為27C、壓力為7MPa的壓縮空氣干管相連接，當(dāng)閥門打開，空氣流進(jìn)罐內(nèi)，壓力達(dá)到5MPa時(shí)，把閥門關(guān)閉。這一過程進(jìn)行很迅速，可認(rèn)為絕熱。儲(chǔ)罐的閥門關(guān)閉后放置較長(zhǎng)時(shí)間，最后罐內(nèi)溫度回復(fù)到室溫。問儲(chǔ)罐內(nèi)最后壓力是多少？解：熱力系：充入罐內(nèi)的氣體由于對(duì)真空罐充氣時(shí)，是焰變內(nèi)能的過程mh=muCpT=T0=kT0=1.4300=420KCv罐內(nèi)溫度回復(fù)到室溫過程是定容過程cT2300Lp2=P1=父5=3.57MPaT420312壓力為1MPa和溫度為200c的空氣在一主管道中穩(wěn)定流動(dòng)。現(xiàn)以一絕熱容器用帶閥門的管道與它相連，慢慢開啟閥門使空氣從主管道流入容器。設(shè)（1）容器開始時(shí)是真空的；

16、（2）容器裝有一個(gè)用彈簧控制的活塞，活塞的位移與施加在活塞上的壓力成正比，而活塞上面的空間是真空，假定彈簧的最初長(zhǎng)度是自由長(zhǎng)度；（3）容器裝在一個(gè)活塞，其上有重物，需要1MPa的壓力舉起它。求每種情況下容器內(nèi)空氣的最終溫度？解：（1）同上題T=kT0=1.4M473=662K=389c2 2）h=u+w3 13解：W=-Ah對(duì)理想氣體h=cTpu=cv.T3-14解：(1)理想氣體狀態(tài)方程T2=T1£2=2*293=586Kp1(2)吸熱：p1VRQ=mcvT="AT=2500kJRT1k-13-15解：煙氣放熱等于空氣吸熱1m3空氣吸取1.09m3的煙氣的熱Q=1.09M

17、245=267kJt2=10+205=215C3-16解：m1h1+m2h2=(m1+m2)h3h=cpT代入得：37.5kJnn(p2/p1)ln(1/8)=0.93-18解：定壓過程ln(v1/v2)ln(1/10)因?yàn)門1 =p1VmR32068.4 100.03=211 2876.2KT2=432.4K內(nèi)能變化:.：U=mcv.：t=1 (1.01 -0.287) 216.2= 156.3kJ焰變化:q = CnT內(nèi)能變化為Cv =5 R =717.5 J /(kg K)77c p R Cv251004.5 J /(kg K)n -kCn - Cv- 5cv -n -13587.5 J

18、 /( kg , K )u=cvAT = qcv/cn =8x 103j膨脹功：w=qAu=32 xi03jH=kP=1.4.3%18.8kj功量交換:V2 =2V1 = 0.06m3W=pdV=p(V2-V1)=2068.40.03=62.05kJ熱量交換：Q=/UW=156.362.05=218.35kJp734-11kg空氣在可逆多變過程中吸熱40kJ,其容積增大為v2=10v1,壓力降低為p2=p1/8,設(shè)比熱為定值，求過程中內(nèi)能的變化、膨脹功、軸功以及焰和婿的變化。解：熱力系是1kg空氣過程特征：多變過程軸功：ws=nw=28.8X103J焰變：Ah=cnAT=kiu=1.4x8=1

19、1.2pX103J婿變：As=Cpln"+cvln理=0.82xpv1p1103J/(kg*K)4-2有1kg空氣、初始狀態(tài)為p1=0.5MPa,t1=150c,進(jìn)行下列過程：(1)可逆絕熱膨脹到p2=0.1MPa；(2)不可逆絕熱膨脹到p2=0.1MPa,T2=300K；(3)可逆等溫膨脹到p2=0.1MPa；(4)可逆多變膨脹到p2=0.1MPa,多變指數(shù)n=2；試求上述各過程中的膨脹功及婿的變化，并將各過程的相對(duì)位置畫在同一弓p_v圖和Ts圖上解：熱力系1kg空氣(1)膨脹功：V210w=mRTln=1.293*22.4*287*373*ln=V117140kJ.：s=mRln

20、=19.14kJ/KV1(2)自由膨脹作功為0RT1w二k-1k11-()k=111.9X103JP1Ls=mRln=19.14kJ/KV1婿變?yōu)?(2)w=Au=cv(T1T2)=88.3X103J,T2p2s=cplnRln=pT1p1116.8J/(kgK),-、p1(3)w=RT1ln=195.4xp2103J/(kg，K)_.p13As=Rln=0.462X103J/(kg,K)p24-4質(zhì)量為5kg的氧氣，在30c溫度下定溫壓縮，容積由3ml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？?jī)?nèi)能、焰、婿變化各為多少？解：V20.6q=mRTln=5*259.8*

21、300*ln二V13627.2kJ放熱627.2kJ因?yàn)槎?，?nèi)能變化為0,所以w=q內(nèi)能、焰變化均為0燧變：V2As=mRln=2.1kJ/KV1RT1p2n.(4)w=1(-!-)n=67.1X103Jn-1p1n1p2一T2=T1(-)n=189.2Kp1T2p2s=cpln-Rln一T1p1346.4J/(kgK)4-3具有1kmol空氣的閉口系統(tǒng)，其初始容積為1N，終態(tài)容積為10m3,當(dāng)初態(tài)和終態(tài)溫度均100c時(shí)，試計(jì)算該閉口系統(tǒng)對(duì)外所作的功及婿的變化。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4-5為了試驗(yàn)容器的強(qiáng)度，必須使容器壁受到比大氣壓力高0.1

22、MPa的壓力。為此把壓力等于大氣壓力。溫度為13c的空氣充入受試驗(yàn)的容器內(nèi)，然后關(guān)閉進(jìn)氣閥并把空氣加熱。已知大氣壓力B=101.3kPa,試問應(yīng)將空氣的溫度加熱到多少度？空氣的內(nèi)能、焰和燧的變化為多少？解：(1)定容過程p2*100101.3T2=T1-=286*二568p1101.3.3K(2)內(nèi)能變化：u=cv(T2-T1)=5*287*(568.3-286)二2202.6kJ/kg由二cp(T2-T1)-7*287*(568.3-286)=283.6kJ/kgln( p2/ p1)ln(0.12/0.6)n =ln(v1/v2)ln(0.236/0.815)1.301千克氣體所作的功11

23、w=p1v1- p2v2=*(0.6* 0.236-0.12* 0.n -11.3-1146kJ/kg吸收的熱量n - k 1n 1 k -1.：scvInp2=0.49kJ/(kg.K)pl4-66kg空氣由初態(tài)p1=0.3MPa,t1=30C,經(jīng)過下列不同的過程膨脹到同一終壓p2=0.1MPa：(1)定溫過程；(2)定婿過程；(3)指數(shù)為n=1.2的多變過程。試比較不同過程中空氣對(duì)外所作的功，所進(jìn)行的熱量交換和終態(tài)溫度。解：(1)定溫過程W=mRTln包=6*287*303*ln03=p20.1573.2kJT2=T1=30C(2)定婿過程1.3-1.41k1W=m-R-T11-(握尸k-

24、1p1287=6*1.4-11射彳史.4-1303*136陽)正二0.3(0.12*0.825-0.6*0.236)=351.4kJQ=0Au=q_w=146-36.5=109.5kJ/kgk JT2 =丁1(玲k = 221.4Kp1焰:kh-Cp(T2-T1)=(p2v2-p1v1)=k-1(3)多變過程n4T2=T1(2)n=252.3Kp1153.3kJ/kg麻s=cplnpRW=mT1-T2=6*n-1436.5kJ287田*303N52/3U)4-8v2.p20.815cvln=1004.5*ln717.4*lnv1p10.2361kg理想氣體由初態(tài)按可逆多變過程0.120.6n-

25、k1.Q=mcn(T2-T1)=6*cv*(252.34303)到100c,壓力B集為p2=p1,已知n-16218.3kJ該過程的膨脹功為200kJ,吸熱量為40kJ,設(shè)比4-7已知空氣的初態(tài)為p1=0.6MPa,v1=0.236m3/kg。經(jīng)過一個(gè)多變過程后終態(tài)變化為p2=0.12MPa,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、焰和婿的變化。熱為定值，求該氣體的c0和cpv解：u=cv(T2-T1)-q-w二一160kJ解：(1)求多變指數(shù)cv=533J/(kg.k)n1RRT1p2-w=T1-T2)=1-(p)n=n-1n-1pl2

26、00kJ解得：n=1.49R=327J/(kg.k)代入解得：Cp=533+327=860J/(kg.k)4-9將空氣從初態(tài)1,t1=20C,定壓縮到它開始時(shí)容積的1/3,然后定溫膨脹，經(jīng)過兩個(gè)過程，空氣的容積和開始時(shí)的容積相等。求1kg空氣所作的功。解：w=R(T2-T1)=145.4kJ/kg定婿膨脹u=cv(T3-T2)=505kJ/kgRw=T2-T3=-505kJ/kgk-1或者：其q=0,w=-.：U=-505kJ/kg4-111標(biāo)準(zhǔn)m3的空氣從初態(tài)1p1=0.6MPa,t1=300C定婿膨脹到狀態(tài)2,且v2=3v1。空氣由狀態(tài)2繼續(xù)被定溫壓縮，直到比容的值和開始時(shí)相等，v3=v1

27、，求1、2、3點(diǎn)的參數(shù)(P,T,V)和氣體所作的總功。w1=RT11喏kJk二RT1k-11-(沙力v2ig*1393T131287*5731.4-1p16105=0.274m3/kgT2N RT30.1013255=-116kJ/kgv1kT2=T1()=454.7Kv2v3w2=RT21n=287*454.7*ln(1/3)v2=143.4kJ/kgw=w1+w2=27.4kJ/kg4-101kg氮?dú)鈴某鯌B(tài)1定壓膨脹到終態(tài)2,然后定燧膨脹到終態(tài)3。設(shè)已知以下各參數(shù)：t1=500C,v2=0.25m3/kg,p3=0.1MPa,v3=1.73m3/kg。求(1)1、2、3三點(diǎn)的溫度、比容和壓

28、力的值。(2)在定壓膨脹和定婿膨脹過程中內(nèi)能的變化和所作的功。解：(1)p2=p3(v3)k=0.1*(1.73)1.4=v20.251.5MPa1.5*0.25*106=1263K296.8p1=p2=1.5MPav1=v2=0.15m3/kgT20.1*1.73*106=583K296.8(2)定壓膨脹一一v1、k一.，1、1.4p2=p1()=0.6*()=0.129MPav23T2=T1ev1)k,573*(-)0.4U369Kv23V2=3V1=0.822m3T3=T2=369KV3=V1=0.274m3p3=p2(v2)=0.129*丈=0.387MPav3v14-12壓氣機(jī)抽吸大

29、氣中的空氣，并將其定溫壓縮至p2=5MPa如壓縮150標(biāo)準(zhǔn)耐空氣，試求用水冷卻壓氣機(jī)氣缸所必須帶走的熱量。設(shè)大氣處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。解：Q二W=p1V1ln-p1=0.101325*106*150*lnp2-59260kJ4-13活塞式壓氣機(jī)吸入溫度t1=20C和壓力p1=0.1MPa的空氣，壓縮到p2=0.8MPa,壓氣機(jī)每小時(shí)吸氣量為600標(biāo)準(zhǔn)nio如壓縮按定溫過程進(jìn)行，問壓氣機(jī)所需的理論功率為多少千瓦？若壓縮按定燧過程進(jìn)行，則所需的理論功率又為多少千瓦？解：定溫：pV100000600m=二二0.215kg/sRT287*273*3600u=Cv(T2-T1)=364kJ/kgplWs=mRT

30、1ln上一=-37.8KWp2"p1V1解：(1)m=8.04kg/sRT1pv'=761.47 kJ/kg定燧W1skRT1二mk-11_(均工=0.215*P11.4*287*2931.4Ws=nn(p2/p1)=1.13ln(v1/v2)1.430.814m1w品)nRn-1(T1-T2)=1183KW=-51.3KW4-14某工廠生產(chǎn)上需要每小時(shí)供應(yīng)壓力為0.6MPa的壓縮空氣600kg;設(shè)空氣所初始溫度為20C,壓力為0.1MPa。求壓氣機(jī)需要的最小理論功率和最大理論功率。若按n=1.22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=600/360

31、0=1/6kg/sp1Ws=mRT1ln=-25.1kwp2最大功率是定燧過程k1kRTI.zp2xV1W1s=m1-(-)k=32.8KWk-1p1多變過程的功率n1nRT1p2niW1s=m1-(-)n=29.6KWn-1p1415實(shí)驗(yàn)室需要壓力為6MPaB勺壓縮空氣，應(yīng)采用一級(jí)壓縮還是二級(jí)壓縮？若采用二級(jí)壓縮，最佳中間壓力應(yīng)等于多少？設(shè)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(jì)算壓縮終了空氣的溫度。解：壓縮比為60,故應(yīng)采用二級(jí)壓縮。中間壓力：p2=；p1p3=0.775MPan4T3=T2(p3)V=441Kp24-16有

32、一離心式壓氣機(jī)，每分鐘吸入p1=0.1MPa,t1=16C的空氣400m3,排出時(shí)p2=0.5MPa,t2=75C。設(shè)過程可逆，試求：(1)此壓氣機(jī)所需功率為多少千瓦？(2)該壓氣機(jī)每分鐘放出的熱量為多少千焦？n-k(2)Q=mCv(T2T1)=-712.3kJ/sn-14-17三臺(tái)空氣壓縮機(jī)的余隙容積均為6%,進(jìn)氣狀態(tài)均為0.1MPa、27,出口壓力均為0.5MPa,但壓縮過程的指數(shù)不同，分別為：n1=1.4,n2=1.25,n3=1o試求各壓氣機(jī)的容積效率(假設(shè)膨脹過程的指數(shù)和壓縮過程的指數(shù)相同)。.p2、1.解：,V=1-c(-p-)n-1p1n=1.4:0.5、:v=1-0.06*()

33、14-1二0.10.87n=1.25:Xv=0.84n=1:1=0.767-1當(dāng)水的溫度t=80C,壓力分別為0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa時(shí)，各處于什么狀態(tài)并求出該狀態(tài)下的焰值。解：查表知道t=80C時(shí)飽和壓力為0.047359MPa。因此在0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa時(shí)狀態(tài)分別為過熱、未飽和、未飽和，未飽和、未飽和。焰值分另I為2649.3kJ/kg,334.9kJ/kg,335kJ/kg,335.3kJ/kg,335.7kJ/kg。7-2已知濕蒸汽的壓力p=1MPa干度x=0.9。試分別用水蒸氣表和h-s圖求出hx,Vx,Ux,sx。解：查表得：h'

34、、=2777kJ/kgh'=762.6kJ/kgv''=0.1943m3/kgv'=0.0011274m3/kgu''=h''pv''=2582.7kJ/kgu'=h'-蒸汽體積流量：v = mv = 0.077m3/s3600輸汽管的半徑最小為 r = J = 0.0313m ,C 二內(nèi)徑：0.0626m7-7某空調(diào)系統(tǒng)采用p= 0.3 MPa、x = 0.94的濕蒸汽 來加熱空氣。暖風(fēng)機(jī)空氣的流量為每小時(shí)4000標(biāo)準(zhǔn)m3,空氣通過暖風(fēng)機(jī)（從0C）被加熱到120C。設(shè)蒸汽流過暖風(fēng)機(jī)后全部變?yōu)閜=0

35、.3 MPa的凝結(jié)水。求每小時(shí)需要多少千克蒸汽（視空氣的比熱為 定值）。解：空氣吸收的熱量：5pV 1 1054000q=mcp ：tcp t1.01 120p RT p 287 273= 619000kJ/hp = 0.3 MPa的飽和參數(shù)：h'' = 2725.5kJ/kgh'=561.4 kJ/kgp = 0.3 MPa、x= 0.94 蒸汽的焰hx= xh''+（1-x）h'=2595.7kJ/kg 需要蒸汽qms304.28 kg /hh h'法二：濕蒸汽中起加熱作用的僅為干飽和蒸汽s''=6.5847kJ/(k

36、g.K)s'=2.1382kJ/(kg.K)hx=xh''+(1-x)h'=2575.6kJ/kgvx=xv''+(1-x)v'=0.1749m3/kgUx=xu''+(1-x)u'=2400kJ/kgsx=xs''+(1-x)s'=6.14kJ/(kg.K)7-3在V=60L的容器中裝有濕飽和蒸汽，經(jīng)測(cè)定其溫度t=210C,干飽和蒸汽的含量mv=0.57kg,試求此濕蒸汽的干度、比容及焰值。解：t=210C的飽和汽和飽和水的比容分別為：v''=0.10422m3/kgv&#

37、39;=0.0011726m3/kgh''=2796.4kJ/kgh'=897.8kJ/kg濕飽和蒸汽的質(zhì)量：m=mvxV一二xv(1-x)vm解之得：x=0.53比容：vx=xv''+(1-x)v'=0.0558m3/kg焰：hx=xh''+(1-x)h'=1904kJ/kg7-4將2kg水盛于容積為0.2m3的抽空了的密閉剛性容器中，然后加熱至200c試求容器中(1)壓力；(2)焰；(3)蒸汽的質(zhì)量和體積。解：(1)查200c的飽和參數(shù)h''=2791.4kJ/kgh'=852.4kJ/kgv&

38、#39;'=0.12714m3/kgv'=0.0011565m3/kg飽和壓力1.5551MPa。剛性容器中水的比容：0.23v=0.1m/kg<v''2因此是濕蒸汽。壓力是飽和壓力1.5551MPa。vx-v干度：x=0.78、v-v焰：hx=xh''+(1-x)h'=2364.8kJ/kg蒸汽的質(zhì)量和體積：mv=xxm=0.78x2=1.56kgV=mvxv''=0.19834m37-5已知8m3的濕蒸汽，在p=0.9MPa時(shí)，其濕度(1x)=0.65,求此濕蒸汽的質(zhì)量與焰。解：p=0.9MPa的飽和參數(shù)h

39、9;'=2773kJ/kgh'=742.6kJ/kgv''=0.21484m3/kgv'=0.0011213m3/kg濕蒸汽的質(zhì)量：v=xv''+(1-x)v'=0.0759m3/kgVm=105.4kgv焰：h=mhx=x(h''+(1-x)h')=105.4X1453.24kJ=1.53X103kJ7-6有一臺(tái)采暖鍋爐，每小時(shí)能生產(chǎn)壓力p=1MPa(絕對(duì))、x=0.95的蒸汽1500kg。當(dāng)蒸汽的流速c<25m/s時(shí)，管道中的壓力損失可以不計(jì)，求輸汽管的內(nèi)徑最小應(yīng)多大？解：p=1MPa、x=0.9

40、5的比容查表飽和參數(shù)v''=0.1943m3/kgv'=0.0011274m3/kgv=xv''+(1-x)v=0.18464m3/kgxm(h'、-h')二macpt4000*1.293*1.005*120m=306.6kg/h0.94*(2725.5-561.4)7-8氣缸中盛有0.5kg、t=120C的干飽和蒸汽，在定容下冷卻至80Co求此冷卻過程中蒸汽放出的熱量。解：t=120C的干飽和蒸汽參數(shù)：v''=0.89202m3/kgh''=2706.6kJ/kgp1=0.19854MPa容積：V=mv&

41、#39;'=0.44601m3t=80C的飽和蒸汽參數(shù)v'=0.0010292m3/kgv''=3.4104m3/kgh''=2643.8kJ/kgh'=334.92kJ/kgp2=0.047359MPaV0.446013比谷：vx=-0.89202m/kgm0.5vx-v干度：x=0.26、v-v焰：hx=xh''+(1-x)h'=935.2kJ/kg放出的熱量：q=m(h'、120-hx-vx(p2-p1)=817kJ79有一剛性容器，用一薄板將它分隔為A、B兩部分。在A中盛有1kg、壓力pa=0.5M

42、Pa的干飽和蒸汽，B中盛有2kgpB=1MPa,x=0.80的濕蒸汽。當(dāng)隔板抽去后，經(jīng)過一段時(shí)間容器中的壓力穩(wěn)定在pa=0.7MPa。求(1)容器的總?cè)莘e及終了時(shí)蒸汽的干度；(2)由蒸汽傳給環(huán)境的熱量。解：(1)容器的總?cè)莘epA=0.5MPa的干飽和蒸汽參數(shù)v''=0.37481m3/kgh''=2748.5kJ/kguA=2561.1kJ/kgA占容積：VA=mAv''=0.37481m3pB=1MPa的飽和蒸汽參數(shù)v''=0.1943m3/kgv'=0.0011274m3/kgh''=2777kJ/kg

43、h'=762.6kJ/kgvb=xv''+(1-x)v'=0.155m3/kghB=xh''+(1-x)h'=2374kJ/kguB=2219kJ/kgB占容積：VA=mBv=0.31m3總?cè)莘e:V=Va+Vb=0.685m30.7MPa的飽和蒸汽參數(shù)(2)由蒸汽傳給環(huán)境的熱量終了 時(shí)的焰：hx= xh''+(1-x)h'=2502kJ/kgux= 2342.4kJ/kgq = mAUA +m>BUB - (mA +mB)Ux =-193.7kJ7 10將1kgp1=0.6MPa , t1=200 C的蒸汽在

44、定壓條件下加熱到t2=300C,求此定壓加熱過程加入的熱量和內(nèi)能的變化量。若將此蒸汽再送入某容器中絕熱膨脹至p3=0.1MPa,求此膨脹過程所作的功量。解：查表 p1=0.6MPa, t1=200 Ch1=2850kJ/kgv1=0.352 m3/kg ( u1=2639kJ/kg)查表 p2=0.6MPa , t2=300 Ch2=3061kJ/kgv2=0.4344 m 3/kgs2=7.372 kJ/(kg.K) ( u2=2801 kJ/kg)查表 p3=0.1MPa, s=7.372h3=2680kJ/kgv3=1.706 m3/kg(u3=2509 kJ/kg)定壓過程加入的熱量和

45、內(nèi)能變化量q=h2-h1=211kJ/kgu j、h - p v = 211 - 0.6 106 (0.4344 - 0.352)=162 kJ/kg絕熱膨脹過程所作的功量w = Au =h2 h3(p2V2 p3v3) =292kJ/kg7-11汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為：p1=3MPa, t1=450 C,蒸汽在汽輪機(jī)中絕熱膨脹到p2=5kPa后排入冷凝器。求：(1)可逆絕熱膨脹時(shí)蒸汽的終參數(shù)及汽輪機(jī)所作的功；(2)若蒸汽在汽輪機(jī)中為不可逆絕熱膨脹，引起的婿產(chǎn)為0.25kJ/(kg.K),則汽輪機(jī)作的功將為多少？解：查表p1=3MPa, t1=450C的參數(shù)h1=3344kJ/kgs1=7.083

46、kJ/(kg.K)則絕熱膨脹到 p2=5kPa, s2=7.083 kJ/(kg.K)時(shí)蒸汽的終參數(shù)v''=0.27274m3/kgv'=0.0011082m3/kgh''=2762.9kJ/kgh'=697.1kJ/kg蒸汽比容：v=V=0.228m3/kg蒸汽千度：x=mvx-v=0.84、v-vmy8642001.01 400= 2139kg/ht2=32.88Ch2=2160kJ/kgv2=23.52m3/kg汽輪機(jī)所作的功w=.h=1184kJ/kg(2)不可逆絕熱膨脹后的婿為s3=7.083+0.25=7.333kJ/(kg.K)p3

47、=5kPa蒸汽的終參數(shù)：h3=2236kJ/kg汽輪機(jī)所作的功wt=；：h=1108kJ/kg7-12有一臺(tái)工業(yè)鍋爐，每小時(shí)能生產(chǎn)壓力p1=1.4MPa,t1=300C的過熱蒸汽10t。已知給水的溫度25C;從鍋筒引出的濕蒸汽的干度x=0.96;濕蒸汽在過熱蒸7中再加熱至300C;煤的發(fā)熱值為29400kJ/kg。試求(1)若鍋爐的耗煤量B=1430kg/h,求鍋爐效率；(2)濕蒸汽在過熱器中所吸收的熱量及內(nèi)能的變化量。解：(1)煤的總發(fā)熱量Q=14230442Q42MJd/hp1=1.4MPa,t1=300C的過熱蒸汽的參數(shù)：h1=3040kJ/kgv1=0.1823m3/kg取水為定值比熱

48、，其的焰值：h0=25X4.1868=104kJ/kg單位蒸汽吸熱量：q=h1-h0=2936kJ/kg總吸熱量：Q2=mq=29.36MkJ/hQ2鍋爐效率：刈=69.84%Q(2)濕蒸汽的參數(shù)V2=0.136m3/kgh2=2708kJ/kg定壓過程吸收的熱量q=m(h1-hx)=3.32MkJ內(nèi)能的變化：u=m(：h-p=v)=2.65MkJ7-13有一廢熱鍋爐，進(jìn)入該鍋爐的煙氣溫度為ty1=600C排煙溫度為ty2=200C。此鍋爐每小時(shí)可產(chǎn)生ts=100C的干飽和蒸汽200kg,鍋爐進(jìn)水溫度為20C,鍋爐效率為60%。(1)求每小時(shí)通過的煙氣量；(2)試將鍋爐中煙氣的放熱過程與蒸汽的

49、吸熱過程定性的表示在同一t-s圖上。解：ts=100C的干飽和蒸汽的焰：h=2676.3kJ/kg20c水的焰：h0=20*4.186=83.7kJ/kg水的吸熱量：q1=200*(2676.3-83.7)=518520kJ/h煙氣的放熱量：q1q=864200kJ/h0.6煙氣量：V=RT=287*673=1.93m3/kgp100000一3V=myV=4128m3/h7-14濕蒸汽進(jìn)入干度計(jì)前的壓力p1=1.5MPa,經(jīng)節(jié)流后的壓力p2=0.2MPa,溫度t2=130Co試用培嫡?qǐng)D確定濕蒸汽的干度。解：節(jié)流前后始不變查h-s圖得：x=0.978-1溫度t=20C,壓力p=0.1MPa,相對(duì)

50、濕度甲=70%的濕空氣2.5m3。求該濕空氣的含濕量、水蒸氣分壓力、露點(diǎn)、水蒸氣密度、干空氣質(zhì)量、濕空氣氣體常數(shù)。如該濕空氣在壓力不變的情況下，被冷卻為10c的飽和空氣，求析出的水量。解：(1)水蒸氣分壓力：根據(jù)t=20C,查水蒸氣表得對(duì)應(yīng)的飽和壓力為ps=0.0023368MPapv=ps=0.70.0023368=0.00163576MPa含濕量：d=622pv=622.p：=B-pvB-ps10.34g/kg(a)露點(diǎn)：查水蒸氣表，當(dāng)pv=0.00163576MPa時(shí)，飽和溫度即露點(diǎn)t=14.35Cv =81.03 m3/kg一一13水烝氣統(tǒng)'度：P = = 0.01234 kg

51、/ m v干 空 氣 質(zhì) 量PaV (105 -1635.76) 2.5ma-2.92RaT287 293含濕量：d=622Pv=622一p-=B-PvB-Ps9.985g/kg(a)濕空氣密度：RaT287298v=-(10.001606d)(10.0016069.985)p105求濕空氣質(zhì)量m=ma(1+0.001d)=2.95kg濕空氣氣體常數(shù)3=0.867m/kg2871-0.378Pv105=288.8J/(kg*K)一10.001dP=v3=1.16kg/m查在t=10C,查水蒸氣表得對(duì)應(yīng)的飽和壓力為ps=1.228kPa一一、113干仝氣第度：-a=一=一=1.15kg/mvav

52、濕空氣容積：V=mav=mv=860010.001d3mPv=Ps含濕量：d2=622Pv=7.73g/kg(a)B-Pv析出水量：mw=ma(d2d)=7.62g8-2溫度t=25C,壓力p=0.1MPa,相對(duì)濕度邛=50%的濕空氣10000kgo求該濕空氣的露點(diǎn)、絕對(duì)濕度、含濕量、濕空氣密度、干空氣密度、濕空氣容積。解：水蒸氣分壓力：根據(jù)t=25C,查水蒸氣表得對(duì)應(yīng)的飽和壓力為Ps=3.169kPapv=ps=0.5X3.169=1.58kPa露點(diǎn)：查水蒸氣表，當(dāng)pv=1.58kPa時(shí)，飽和溫度即露點(diǎn)t=13.8C''3t=25Jvs=43.36m/kg絕對(duì)濕度：Pv=*Ps=%/vs=0.0115kg/m38-3查表題84壓力B為101325Pa的濕空氣，在溫度t1=5C,相對(duì)濕度平1=60%的狀態(tài)下進(jìn)入加熱器，在t2=20c離開加熱器。進(jìn)入加熱器的濕空氣容積為V1=10000m3。求加熱量及離開加熱器時(shí)濕空氣的相對(duì)濕度。解：查飽和空氣狀態(tài)參數(shù)t1=5C,ps,1=872Pat2=20C,ps,2=2.337kPa分別計(jì)算狀態(tài)參數(shù)：t1=5C,中1=60%時(shí)Pv1=872X60%=523.2Pad1=622Pv1=3.2g/kg(a)B-pv1h