工程熱力學(xué)課后題答案

1、習(xí)題及部分解答第一篇 工程熱力學(xué)第一章 基本概念1.指出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。2.3.指出下列物理量中哪些是強(qiáng)度量：答：體積，速度，比體積，位能，熱能，熱量，功量，密度。用水銀差壓計(jì)測(cè)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800mm735mm，試求容器中氣體的，如圖 2-26 所示。已知大氣壓力為kPa絕對(duì)壓力為多少？解：根據(jù)壓力單位換算p 2009.806651.96110H OkPa32p 800133.321.00610HgPa 106.6kPa5p p (p p )

2、98.0106.6)206.6kPabH OHg2鍋爐煙道中的煙氣常用上部開口的斜管測(cè)量，如圖 2-27 所示。若已知斜管傾角4.，壓力計(jì)中 0.8g/cm3L 200mmp MPab使用的煤油，斜管液體長(zhǎng)度，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ鬅烳Pa氣的絕對(duì)壓力（用表示）解： sinp L g2000.89.810.5784.8Pa 784.810 MPa6p p p 0.1784.810 6 0.0992MPabvC5.一容器被剛性壁分成兩部分，并在各部裝有測(cè)壓表計(jì)，如圖 2-28 所示，其中 為壓力表，讀數(shù)為110kPa BkPa97kPaA kPap， bp 155kPa表示）6. 試述按下列三種方式去

3、系統(tǒng)時(shí)，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。7.13.4MPa706 。若大氣壓力為0.098MPa其讀數(shù)為，試求汽輪機(jī)進(jìn)出處和冷凝器內(nèi)的蒸汽的絕對(duì)壓力MPap 0.0247;p 0.0039（用表示）12p 550mmHgvp 0.098MPab8.測(cè)得容器的真空度，大氣壓力，求容器內(nèi)的絕對(duì)壓力。若大氣p 0.102MPabmmMPa壓 變 為， 求 此 時(shí) 真 空 表 上 的 讀 數(shù) 為 多 少？p0.0247MPa,p 579.8MPav9.如果氣壓計(jì)壓力為kPa，試完成以下計(jì)算：1）.絕對(duì)壓力為M

4、Pa1時(shí)的表壓力；70kPa2）.真空計(jì)上的讀數(shù)為（3）.絕對(duì)壓力為50kPa時(shí)氣體的絕對(duì)壓力；kPa時(shí)的相應(yīng)真空度（0.25MPakPa時(shí)的絕對(duì)壓力（4）.表壓力為p 17kPa（1）.（2.（3.（4.；gp ；p 33kPav；。p 01003210.攝氏溫標(biāo)取水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為 和和212。試導(dǎo)出華氏溫度和攝氏溫度之間的換算關(guān)系，并求出絕對(duì)零度所對(duì)應(yīng)的華氏溫度。t BF F0 代入，得將水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的冰點(diǎn)值，以及沸點(diǎn)值320B212100ABAB 解該二元一次方程組，得：。t t F從而有當(dāng)t273.15時(shí)，有t 1.8(273.15_)32 459.7(F)F C

5、 C（1 變化到狀態(tài) 時(shí)膨脹功的表達(dá)2氣體進(jìn)行可逆過程，滿足pV式，并在圖上定性畫出過程線、示出膨脹功。答案：略12.某氣體的狀態(tài)方程為pV R T，試導(dǎo)出：gp,v（1.定穩(wěn)下氣體（2.定壓下氣體之間的關(guān)系；之間的關(guān)系；v,Tp,T（3.定容下氣體之間的關(guān)系。pvv T2pTv T21）.212）.23）.2。pvpT112111第二章 熱力學(xué)第一定律q 18010 kg/h55000kWP31.一蒸汽動(dòng)力廠，鍋爐的蒸汽產(chǎn)量為，輸出功率為，全廠耗煤q2680 /。試q 19.5t/hm,cq 3010 kJ /kg3，煤的發(fā)熱量為。蒸汽在鍋爐中吸熱量c求：（1.該動(dòng)力廠的熱效率（2.鍋爐的效

6、率；tB1）.鍋爐中蒸汽吸熱量 q q 18010 26803Hm4.8210 (kj/h)1.3410 (kW)85P41%熱效率105tH（2）.鍋爐效率 HB B19.510 301033 q q 1.62510 (kW)53600Bb,cc1.3410582.5%H1.625105B2.系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱對(duì)外做功26kJ 。為使其返回原狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)加熱6kJ，問需對(duì)系統(tǒng)作功多少？Q U W解：由得U QW 8 34(kj)對(duì)于返回初態(tài)的過程U U 34 6W Q U故需對(duì)系統(tǒng)做功。54kJ94kJ。此過程是膨脹過程還是壓縮3.氣體在某一過程只能感吸收了的熱量，同時(shí)熱力學(xué)能增加了過程

7、？系統(tǒng)與外界交換的功是多少？40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。4.空氣由5, 0.5MPa tp0.5膨脹到, 500MPa t506kJ，得到熱量 ，對(duì)p1MPa122506kJ390kJ，試求：外做膨脹功。接著又從終態(tài)被壓縮到初態(tài)，熱出熱量（1）.膨脹過程空氣熱力學(xué)能的增量；（2）.壓縮過空氣熱力學(xué)能的增量；（3）.壓縮過程外界消耗的功。U 0U03）.W 390。1）.2）.5.閉口系統(tǒng)中實(shí)施以下過程，試填補(bǔ)表中的空缺數(shù)據(jù)。/U /J121234-958（8）7-162118-11表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)為答案。/U /J121234（-46）（74）-13-9（37）-1

8、658（8）7（38）18-11（-22）（29）6.如圖所示，某封 閉 系 統(tǒng) 沿acbb途徑由狀態(tài) 變化到 ，吸入熱量9040，對(duì)外做功 ，試問：aa d b1）.系統(tǒng)從 經(jīng) 至 ，若對(duì)外做功10，則吸收熱量是多少？ba2）.系統(tǒng)由 經(jīng)曲線所示過程返回 ，若外界對(duì)系統(tǒng)左貢，吸收熱量為多少？U 5kj,U 45kj,ad d b和3）.設(shè)，那么過程中系統(tǒng)吸收的熱量各為多少？dQ 60kjQ 73kj；答案 （1.（2.2）.Q 50kjQ 10kj4）.。7.容積為m的絕熱封閉的氣缸中裝有完全不可壓縮的流體，如圖 2-31 所示。試問：（1.活塞是否對(duì)流體做功？p 0.2p 3MPa（2.提

9、高到13少？焓變化多少？0U 0,H 2.810 kj。答案 （1.W2）.34500的汽車沿坡度為300m/s。在距山腳100m的山坡下行，車速為處開始剎車，8.一質(zhì)量為且在山腳處剛好剎住。若不計(jì)其它力，求因剎車而產(chǎn)生的熱量。Q 2.04105kj。3440/t/h9MPa9.，2240/汽輪機(jī)出口比焓為，真空表讀數(shù)為95.06kPa，當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?8.66kPa，汽輪機(jī)對(duì)環(huán)境放熱為 。試求：1）.汽輪機(jī)進(jìn)出口蒸汽的絕壓各為多少？2）.單位質(zhì)量蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)對(duì)外輸出功為多少？3）.汽輪機(jī)的功率為多少？答案 （1.p 9.099MPa1p 3.6MPa2（2）.kj kg1200 /P 1

10、.332 4（3）.（4）.考慮進(jìn)出口動(dòng)能差后的相對(duì)偏差0.67%p 0.005h 2500/110.進(jìn)入冷凝器的泛汽的蒸汽為，比焓，出口為同壓下的水，比焓為h2137.77/t h22 /t 1,若蒸汽流量為，進(jìn)入冷凝器的冷卻水溫為，冷卻水出口溫度為 2 K4.18 . )t，試求冷卻水流量為多少？水的比熱容為。q m,w(/h)3答案p v 0.88m3 /kg11.某活塞式氮?dú)鈮簹鈾C(jī)，壓縮的氮?dú)獾膮?shù)分別為：，；11p 1.0 v 0.16m /kgkg180kj3，。設(shè)在壓縮過程中每氮?dú)鉄崃W(xué)能增加，同時(shí)向外放出260min熱量。壓氣機(jī)每生產(chǎn)壓縮氮?dú)?，試求：?）.壓縮過程對(duì)每氮?dú)馑?/p>

11、的功；（2）.生產(chǎn)每壓縮氮?dú)馑璧墓?；?）.帶動(dòng)比壓氣機(jī)至少要多大的電動(dòng)機(jī)。 240/ 312kj/kg答案 （1.；（2.P 93.6kW（3.。c02600m/s12.流速為的高速空氣突然受阻停止流動(dòng)，即，稱為滯止。如滯止過程進(jìn)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了多少？h 180/答案第三章 理想氣體及其混合物0.5m3kPa CCO1.把2 壓送到體積為的貯氣罐內(nèi)。壓送前貯氣罐上的壓力表讀數(shù)為，溫度為，30kPa50C壓送終了時(shí)壓力表讀數(shù)為，溫度為。試求壓送到罐內(nèi)的的質(zhì)量。大氣壓力為2p MPab。解 p p p 0.110 3103 kPa31b

12、g1 30130 kPap p p 0.11032bg2R 8.314 R 0.189 kJ kg.KM44gpV mR T由gpp V2pV1V pm R T R T 2 1R TTg2g1g210.513010 10310 0.143 kg33020273700kPa,20C2. 體積為m3的某鋼性容器內(nèi)盛有了的氮?dú)?。瓶上裝有一排氣閥，壓力達(dá)到kPa時(shí)發(fā)門開啟，壓力降到840kPa時(shí)關(guān)閉。若由于外界加熱的原因造成閥門開啟，問：(1)閥門開啟時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體溫度為多少？(2)因加熱造成閥門開閉一次期間瓶?jī)?nèi)氮?dú)馐ザ嗌伲吭O(shè)瓶?jī)?nèi)空氣溫度在排氣過程中保持不變。t 93.3 m

13、0.0097答案1）2p ,t C3.氧氣瓶的容積V 0.30m瓶中氧氣的表壓力為 g131t 20C2若氣焊時(shí)用去一 半氧氣，溫度降為，試問此時(shí)氧氣的表壓力為多少（當(dāng) 地大氣壓力p MPab）m 7.86kg; p 0.625MPa答案g266000m h34.某鍋爐每小時(shí)燃煤需要的空氣量折合表準(zhǔn)狀況時(shí)為。鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際送入的熱空氣溫度為 250C20.0kPap MPabm3 h。，表壓力為，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?，求?shí)際送風(fēng)量 p p p 20103解由bgpq q R TVmgpqp q0V0V0TT0p q T得 0.10132566000 250273q V. 1.06810m3 h0V015T

14、0P2730.121 k c c 1.4c 1.042kJ kg.Kp5.某理想氣體比熱比，定壓比熱容，求該氣體的摩爾質(zhì)量。pVcR k c c R p解 由及cMpVgVR M g 得c 11 k 111.4p0.1m3300kPa C6.在容積為 C氣溫度上升到？(1)按定值比熱容計(jì)算；(2)按平均比熱容計(jì)算。R 8.314 0.26 kJ kgkR 解M32gpV3001030.3 1.2 kgm 0.2610 15273R Tg355 Q mc t m R t t 1.2 0.26 80015 612.3 kJ（1）22Vg21 cc150.656kJ kg.K（2）查得V 0 800

15、0.756kJ kg.KV 0 Q mc t c t 1.2 0.7568000.65615 714.0 kJtt21V 02V 0130 C C，加熱到 ，若熱力學(xué)能變化為7.摩爾質(zhì)量為的某理想氣體，在定容下由 ，問焓變化了多少？h 557.9 答案kgt 30C1400C8.將和焓的變化。用定值比熱容計(jì)算氮?dú)庥啥▔杭訜岬?，分別用定值比熱容，平均比熱容（表）計(jì)算其熱力學(xué)能 U 274.7, 384.6 用平均比熱容計(jì)算U 281.7kJ, 391.62 CO的p 800kPa,t 900 Cp 120kPa,t 600 C9.2，由膨脹到，試?yán)枚ㄖ?122比熱容求其熱力學(xué)能、焓和熵的變化。

16、解R 8.314 R 0.189 kJ kg.KM9449g c R 0.189 0.850 kJ kg.K2727pg c R 0.189 0.661kJ kg.K22Vg U mc t 20.661 600900 396.6 kJV mc t 20.850 600900 510 kJp873120Tpp S c ln R ln 2 0.85ln0.189ln0.215 kJ K22T11173800pg1p 2.0MPa的鋼性容器內(nèi)裝有氮?dú)?。初態(tài)表壓力為 g1 C10. 在體積為V 1.5m，溫度為，問3 CMPa應(yīng)加入多少熱量才可使氮?dú)獾臏囟壬仙狡潇手底兓嵌嗌俅髿鈮毫椤?1)按定值

17、比熱容計(jì)算；(2)按真實(shí)比熱容的多項(xiàng)式計(jì)算；(3)按平均比熱容表計(jì)算；(4)按平均比熱容的直線關(guān)系式計(jì)算。解R 8.314 R 0.297 kJ kg.KM28g2.00.1 10 1.5pV1R T 21.09 kg6m 0.2910 2302733g1（1）77 c R 0.297 1.04 kg.K2525pg c R 0.297 0.742 kg.K22Vg 3Q t 21.090.742 8.137V t 21.091.04 1.141 4p（2）查得C a aT a T2p,m012a a 5.2335103,a 0.42108012M 21.09 n 0.7532 kmolm21

18、28 22 a aT aT dT nRT22QnC dT n C R dT n nC dT nRdT n2V,mp,mp,m011111aa na T T T nR T T1223T232021T110.753227.3146 1023503 5.233510 321 31023 503 0.42 10 1023 503 0.75328.314 1023503 9.00510 kJ2282232 nC dT QnRTp,m1 49.00510 0.75328.314 1023503 1.22610 kJ3（3）查得 cc230 1.045kJ kg.K ,c 750 1.092kJ kg.Kp

19、 0p 0 230 0.748kJ kg.K ,c 750 0.796kJ kg.KV 0V 0 kJQ mc t c t 21.09 0.7967500.748230 8.962103tt21p 02p 01 mc t c t 21.09 1.0927501.045230 1.2210 kJ4tt21p 02p 01（4）查得 c 0.00008955t 230750 kJ Kt2p 1 c c R kJ Ktt22V 1p 1gQ mc t 0.823 750230 t2V 1 4 mc t 21.091.12 750230 1.22810 kJt2p 1p 0.2,t C11. 某 氫

20、冷 卻 發(fā) 電 機(jī) 的 氫 氣 入 口 參 數(shù) 為， 出 口 參 數(shù) 為g11p ,t C1.5m3。若每分鐘入口處體積流量為，試求氫氣經(jīng)過發(fā)電機(jī)后的熱力學(xué)g22p MPab能增量、焓增量和熵增量。設(shè)大氣壓力為。(1)按定值比熱容計(jì)算；(2)按平均比熱容直線關(guān)系式計(jì)算。解 RR 4.157 kJ kg.KM 8.314p p p 0.10.2 0.3 MPag 1bg1 p p p 0.10.19 0.29 MPa2bg20.310 1.5p q1 V1R T6q m0.3459 kg min4.15710 402733g1（1） 按定值比熱77 c R 4.157 14.55kg kg.K2

21、2pg c c R 14.554.157 10.39 kJ kg.KVpgU q c t 0.345910.39 6640 93.44 kJ minm V q c t 0.345914.55 6640 130.9 kJ minmp60273402730.29 TppS q c ln R ln0.3459 14.55ln4.157ln0.4504 kJ K.min22T10.3 mpg1（2）按平均比熱容的直線關(guān)系式 66C 143.30.0005945 6640 14.39 kJ kg.Kcp 40C 66C 10.120.0005945 6640 10.18kJ kg.KcV 40C U q

22、 c t 0.345910.18 6640 91.55 kJ kgt2m V 1pTS q c ln R ln t222T1pmp 1g1662730.290.3 0.3459 14.39ln4.157ln 0.4459 kJ K.min313 C12. 利用內(nèi)燃機(jī)排氣加熱水的余熱加熱器中，進(jìn)入加熱器的排氣（按空氣處理）溫度為，出口溫度為80C。不計(jì)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(xué)能變化，比焓變化和比熵的變化。(1)按定值比熱容計(jì)算；(2)按平均比熱容（表）計(jì)算。答案（1）u 157.9kJ kgh 221.0kJ kg s 0.4866kJ kg.K（2）u 162.1

23、kJ kgh 225.3kJ kg s 0.4966kJ kg.K600kPa,600 C100kPa,300 C13. 進(jìn)入氣輪機(jī)的空氣狀態(tài)為，絕熱膨脹到，略去動(dòng)能、位能變化，T 300K0并設(shè)大氣溫度為，試求：(1)每千克空氣通過氣輪機(jī)輸出的軸功；(2)過程的熵產(chǎn)及有效能損失，并表示在Ts圖上；(3)過程可逆膨脹到100kPa輸出的軸功。解（1） w h h h c t t 1.004 600300 301.4kJ kgs12p12（2） Tps s c R 2 kg.K2T1pgpg1 i T s 3000.0913 27.39 kJ kg0gsi熵產(chǎn)及有效能損失 如圖 3-36 中陰影

24、面積所示。g（3）k10.41.4kR Tgk1 1.40.2878731.41100 1 pw w 11 k351.4kJ kg2 600p 1sht14.由氧氣、氮?dú)夂投趸冀M成的混合氣體，各組元的摩爾數(shù)為n 0.08mol,n 0.65mol,n 0.3mol2N22p 400kPa,t 27 C試求混合氣體的體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和在時(shí)的比體積。解 n n 0.080.650.3 1.03 molin0.081.030.651.03x 20.0780.6312nnx N2N2nx 1x x 10.0780.6310.291COON 222M x M 0.078320.63280.2914

25、432.94 g moleqix M2Mi0.07832w 20.0760.53632.942eqx MN2M0.63128w N232.94N2eqw 1w w 10.0760.5360.38822N2 0.252 kJ kg.KR8.314R g,eqM32.94eqR T 0.25210 300 3v 0.0189 mkgg eq,3400103pR wT Tgk 11215.式中：T 和T分別為過程初終態(tài)的溫度。12證明 對(duì)于理想氣體的絕熱過程，有 w u c T c T TVV12c c RpVg又得 kc cpVRc Vgk 1R wT Tg故k 112證畢第四章 理想氣體的熱力過

26、程T 470K2.5U kJ 1. 某理想氣體初溫 1， R 0.4kJ kg.K ,k 1.35g求過程功、過程熱量以及熵的變化。設(shè)氣體解，并假定比熱容為定值。W pdV 021Q U 295.4kJc c RpVg由 kc cpVR0.4 c V1.143kJ kg.Kgk 1 1.351U mc T mc T T VV21U295.4 得T 2T 470 573.3 Kmc12.51.143V573.4T 0.568 kJ KS mc ln 2.51.143ln2T1470Vp 4.5MPa,T 493KT 293K kmol的一氧化22. 一氧化碳的初態(tài)為11碳在冷卻過程中的熱力學(xué)能和

27、焓的變化量，以及對(duì)外放出的熱量。比熱容取定值。U 4.15410 kJ, 5.8210 kJ44答案t 30 C, p MPap 0.323. 氧氣由被定溫壓縮至。11(1)試計(jì)算壓縮單位質(zhì)量氧氣所消耗的技術(shù)功；(2)若按絕熱過程壓縮，初態(tài)與終態(tài)與上述相同，試計(jì)算壓縮單位質(zhì)量氧氣所消耗的技術(shù)功；pvts(3)將它們表示在同一副圖和圖上，試在圖上比較兩者的耗功。R 8.314 0.26 kJ kg.KR 解32g M0.1pw R T 86.551（1）0.3tTg1p2（2）k10.4kR Tgk1 1.40.263031.410.3 pw11 k 1 1.4 101.7kJ kg1 0.1

28、t,sp 2pv圖和Ts圖上的表示分別如圖 3-37（ 3-37（b12（3T為定溫過程，12為絕熱過程線。從。pv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s12 2形面積Ts4.使將滿足以下要求的理想氣體多變過 程 在pv和ts圖上表示出來（先畫出 4 個(gè)基本熱力過(1)氣體受壓縮、升溫和放熱；(2)氣體的多變指數(shù)n0.8，膨脹；(3)氣體受壓縮、降溫又降壓；(4)氣體的多變指數(shù)n1.2，受壓縮；(5)氣體膨脹、將壓且放熱。pv圖和Ts答案 如圖（a）和圖（b）所示的1-11-21-31-4 和1-5 分別為滿足（1234）和（5）要求的多變過程線。t 60 C12.510m33

29、5.柴油機(jī)汽缸吸入溫度的空氣，經(jīng)可逆絕熱壓縮?？諝獾臏囟鹊扔谌剂系闹?C溫度。若燃料的著火溫度為，問空氣應(yīng)被壓縮到多大的體積？V 1.6310 4m3答案26.有空氣，初態(tài)為p 0.6MPa,t 27C，分別經(jīng)下列三種可逆過程膨脹到ts圖上，并求各過程始態(tài)溫度、做工量和熵的變化量：p ，112pv試將各過程畫在圖和(1)定溫過程；n 1.25(2)的多變過程；(3)絕熱過程。答案（1）（2）(3)t 27C;w154.3kJ kg2 w 154.3kJ kg;s 0.514kJ kg.Ktt 63.35C,w103.7kJ kg2w 129.6kJ kg,s 0.154kJ kgtt 93.

30、2 C,w86.2kJ kg2w 120.7kJ kg,s 0tpv圖和Ts圖如圖 3-39 所示。0.2m3的貯氣罐，內(nèi)裝氮?dú)?，其初壓?p 0.5t 37 C7.一容積為，溫度。若對(duì)氮?dú)饧訜幔?10.8MPa時(shí)，閥門便自動(dòng)打開，防走部分氮 C0.8MPa設(shè)氮?dú)獗葻崛轂槎ㄖ?。R 8.314解 0.297 kJ kg.KR 28g MpV mR T由g0.510 0.2pV1R T 1.086 kg6m 0.29710 3727313g1開始過程是定容過程，則0.8P T T 310 496 K20.52P115 Q m c T 1.086 0.297 496300 150 kJ2V1 V3p

31、 Vc2p Vc2 pV dTTm c dT 3c dT 3ln3Q2R Tpp2ppRTRT2p222ggg70.810 0.2 0.29762782732ln67.96(kJ)0.297103496Q Q Q 15067.96 218.0(kJ)VpV 0.6m3p110T 300K8.容積為的空氣瓶?jī)?nèi)裝有壓力1氣瓶上的閥門用以啟動(dòng)柴油機(jī)。假定留在瓶中的空氣進(jìn)行的是絕熱膨脹。設(shè)空氣的比熱容為定值，R 0.287kj/(kg.K)。g（1）.問過一段時(shí)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(dá)到與室溫相等，300Kp為多大？即又恢復(fù)到，問這時(shí)空氣瓶中壓縮空氣的壓力3T K,m

32、15.6答案1）2p 7.75MPa3（2）9.是導(dǎo)出理想氣體定值比熱容的多變過程的初、終態(tài)熵變?yōu)閚kpps s R 2n(k21g1解：主要步驟與公式Tps s c ln R ln2221pT1gp1n1 Tp2n2 T1p 1c c RcppVgg由得 kk 1c cpV160kPa 空氣，450K的300K17的大氣10.壓力為定容冷卻到T s環(huán)境所吸收。求空氣所放出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圖上。解 T T 212E Q1 mc dT1 00 x,Q T V T 1 T mc T T T ln2T1V21030010.717 300450 290ln

33、23.2(kJ)450由于放出的熱量全部被環(huán)境吸收，使熱量有效能全部變成了無(wú)效能，故有效能損失I 23.2kJ有效能損失如圖 3-40 的Ts圖上陰影面積所示。11.空氣進(jìn)行可逆壓 縮指 數(shù)n 耗功量為67.95/，求 熱化。量和熱 力學(xué)能變答案Q 16.95kJ,U 50.85第六章 水蒸氣p 0.9MPa,x 0.85t,h,v,s,和u。1.濕飽和蒸汽，試由水蒸氣表求t 175.389 C,h 2468.99kJ kgs答案 ,s 5.9431kJ kg.Kv 0.18284m kg3u 2304.43kJ kgp3.0t，根據(jù)水蒸氣表求v,s,uD和過熱度 hs2.過熱蒸汽，圖求上述參

34、數(shù)。v 0.103638m kg,h 3286.7查表：3kJ kg答案 s 7.00255kJ kg.K ,u 2958kJ kgD t t 191.107Csv 0.105m3 kg,h 3290kJ kg查圖： s 7.00kJ kg.K ,u 2958kJ kgD 190 C;3.開水房用開水的蒸汽與t20t同壓下的水混合，試問欲得 的開水，需要多少蒸汽和水？m kgVm mm。解由設(shè)需蒸汽為，則水為wVp h417.52 ,h2675.14 ，查得t Ch 83.96 時(shí)，2 h 1 1 0.862675.140.14417.52 2359.07x h根據(jù)熱力學(xué)第學(xué)一定律 0 m h

35、 m m h0V2V1m h h 417.5283.96 m 1h h2359.0783.96V12 m mm wVp 0.2MPa,h 1300/v,t,s。4.已知水蒸氣，試求其 v 0.3158m3 kg,t 120.30C,s 3.5452kJ kg.K答案5.蒸汽，p 2.0MPa,x 0.95，定溫膨脹至p ，求終態(tài)v,h,s及過程中對(duì)外所112做的功。 w 解p 3.0MPa,t p ，蒸汽流量為6.進(jìn)汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)為。若經(jīng)可逆膨脹絕熱至1124.0/s，求汽輪機(jī)的理想功率為多少千克：P 4.66MPa3答案1MPa7.一剛性容器的容積為，其中 5為飽和水，其余為飽和蒸汽，容器

36、中初壓為。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，試求不可逆溫差傳熱的27有效能損失。設(shè)環(huán)境溫度為 。I 2.005104 kJ0.36m3t 350100kPa8.容積為的剛性容器中貯有50kPa使壓力下降到壓力表度數(shù)為。試求：（1）.確定初始狀態(tài)是什么狀態(tài)？（2）.求水蒸氣終態(tài)溫度；（3）.求過程放出的熱量和放熱過程的有效能損失。20MPa。設(shè)環(huán)境溫度為答案 （1）過熱蒸汽；，大氣壓力為t 145.8C2（2）（此結(jié)果為利用教材熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用后附錄A-7所得。利用較詳細(xì)水蒸氣hs圖答案應(yīng)為C）熱表或Q 82.6kJ,I 35.8Q kJ,I 27.2）（

37、3）（同上，9.氣輪機(jī)的乏汽在真空度為96kPa干度為x 0.88水。試計(jì)算乏汽體積是飽和水體積的多少倍，以及乏汽 2 在冷凝器中放出的熱量。設(shè)大氣壓力為MPa。V3.05 ,q 14答案V1,BA 的容積為0.16m310.一剛性絕熱容器內(nèi)剛性各班將容器分為容積相同的MPa、溫度為300的水蒸氣； 為真空。抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨脹達(dá)到新的平衡態(tài)。試求B為20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，并假設(shè)該蒸汽的自 由膨脹滿足。p V pV 解（1）由常數(shù)221 11V p p1.0 0.5 1得221V2p 1.0MPa,t 300C，查得（2）由11 v 0

38、.2579m1kg,s 7.1216kJ kg.K310.16Vm 0.62kg1v10.2579V V 0.32m321 0.320.62Vv 2 0.5161mkg23mp 0.5MPa,v 0.5161m3 kg由，查得22 t 293.63 C,s kg.K2 2 S m s s Kg21 I T s 56.88 0g利用空氣冷卻蒸汽輪機(jī)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t 1t 。進(jìn)入冷凝器的壓力為7.0kPa，干度為，出口溫度為，出口為相同壓力的飽2t/h和水。設(shè)乏汽流量為，空氣進(jìn)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

39、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)。p 7.0kPa,x 0.81）由查算得 h 2089.91kJ kg,s 6.7307kJ kg.K11 h h2163.31, 0.5589kJ kg s skJ kg K.2 R 0.287kJ kg.K ,c 1.004kJ kg.K對(duì)空氣gp根據(jù)熱力學(xué)第一定律有 q h h q c t tm,v12m,ap21q h h220 2089.91163.31 4q m,a 2.814t h 7.818kg s,123m vc t t1.004 3520p21 q c t t 7.81810 1.004 3520 1.17710

40、 kW35am,ap21（2）S 39.18 kW Ka S 377.17 kW KV (3)39.S 14.63 kW Kgp 9.0MPa,t p 502的水蒸汽進(jìn)入氣輪機(jī)中作絕熱膨脹，終壓為。汽輪機(jī)相對(duì)11內(nèi)效率h h 21h ht12shp式中為定熵膨脹到時(shí)的焓。試求2s2kg（1）.每蒸汽所做的功；（2）.由于不可逆引起熵產(chǎn)，并表示在Ts圖上。 p 9.0MPa,t 500Ch kg,s kg.K答案 由查得1111 s s 6.656 kg.K , p 5.0h 2030kJ kg2s由查得212h h由12h hT12s h w 1165 kJ kg得2p 5kPa,h 查得（3

41、）由22 s 7.32kJ kg.K2 s 0.664kJ kg.Kg過程如圖所示。第七章 濕空氣MPa251.設(shè)大氣壓力為度為55%濕度為，試用分析法求濕空氣的露hd點(diǎn)溫度、含濕量及比焓，并查之。圖 校 核 t 14.8C,d 0.011kg kg a ,h 53.15kJ kg ad答案解析法hd查圖： t 15C,d 0.0108kg kg a ,h 53kJ kg adp MPa,t 20C, 30%b852.空氣的參數(shù)為后送入烘箱取烘干物體1t 353，試求從烘干物體中吸收/從烘箱出來時(shí)空氣溫度為水分所消耗的趕空氣質(zhì)量和熱量。t 20C, 30%, hd解 由查圖得11 h 31kJ

42、 kg a ,d 4.310 3 kg kg a11d d ,t 85C由得212 h 96.86 a2h h ,t C323 h t d t3333d 0.024 a3 m 50.7 a Q 3.343MPa3010去3.設(shè)大氣壓力為20濕，然后再加熱到，試求所的空氣的相對(duì)濕度。 53%答案MPa5，溫度為 ，相對(duì)濕度為184.一房間內(nèi)空氣為。由于暖氣加熱使房間溫度升至。試求放暖氣后房?jī)?nèi)空氣的相對(duì)濕度。 32%答案5.在容積為100m3的封閉室內(nèi)，空氣的壓力為MPa，溫度為2518，試求室內(nèi)空25氣的含濕量，和相對(duì)濕度。若此時(shí)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蒸發(fā)至空氣達(dá)到

43、室溫下飽和空氣狀態(tài)。試求達(dá)到飽和空氣狀態(tài)的空氣含濕量和水的蒸發(fā)量。定溫t C查得解 （1）由p 0.0031687MPast 18 Cdp 0.002064MPaV由查得 65%所以 d a1100%（2）2 d 0.0204kg kg a2 m 114.5 kga m 0.8359 kgVMPa20，流量為每分鐘m3，相對(duì)濕度為 。另一股空氣流6.一股空氣流壓力為，溫度為MPa3520m3MPa，壓力也為試求混合后空氣的溫度、相對(duì)濕度和含濕量。 R 0.462 kJ kg.K解： 水蒸氣的g,vt 20C, 30%由由查得11 h 28.5kJ kg a , p 7.0210 4MPa1V1

44、t 35C, 80%查得22 h 110kJ kg a ,p 0.0045MPa2 V2q17.1kg am,1 q 0.0778 kgm,1m,a2m,v2m,a3 qqq 21.61kg a 0.632 kg 39.1kg a由熱力學(xué)第一定律q h q h q hm,a3 3m,1 1 m,a22h 73.3kJ kg a3 d 0.018kg kg a3 h 73.3kJ kg a ,d 0.0181kg kg a由查得33t 26.93C82%3第八章 氣體和蒸汽的流動(dòng)q 0.6kg/smt ，壓力1.燃?xì)饨?jīng)過燃?xì)廨啓C(jī)中漸縮噴管絕熱膨脹，流量為，燃?xì)鈪?shù)1p 0.61p 0.42，燃?xì)?/p>

45、在噴管出口的壓力為，噴管進(jìn)口流速及摩擦損失不計(jì)，試求燃?xì)庠趪姽艹隹谔幍牧魉俸统隹诮孛娣e，設(shè)燃?xì)獾臒崃π再|(zhì)與空氣相同，取定值比熱容。答案：c 438m/s,A 7.65m/s22A 10cm322. 空 氣 流 經(jīng) 一 出 口 截 面 積 為的 漸 縮 噴 管 ， 噴 管 進(jìn) 口 的 空 氣 參 數(shù) 、 為p 2.0MPa,t 80C,c 150m/sp 0.8MPab，背壓為，試求噴管出口處的流速和流經(jīng)噴1110.96管的空氣流量。若噴管的速度系數(shù)為，噴管的出口流速和流量又為多少？c21502103T T 333344.2(K)12c21.00401pT344.2 1.4kp p ( ) 2(

46、) 2.246(MPa)0.41）.0k133301T10.8p 00.356v 0.5282.246erp p v p 0.5282.246 1.186(MPa)所以20pk10.41.4k1 344.2 0.528T T ( ) T v )K2kk20p0 er1R T 0.287286.8103v 20.0694(m/kg)g231.186106p2c 2c T T ) 21004 339.5(m/s)2P02A c 1010 339.54q m0.489(kg/s)2 2v0.069422）. 20.96339.5325.9( / )c m sc2 2 ( )cc T T2p02c32

47、5.92 344.2K )T T22c2100420pR T 287291.3 2kg / )v2m3g1.186106p2 1010 325.9A c4q mkg s0.462( / )2 20.0705v2p 9.0MPa,t 3.水蒸氣經(jīng)汽輪機(jī)中的噴管絕熱膨脹，進(jìn)入噴管的水蒸氣參數(shù)，噴管背壓力11p 4.0MPabq 6kg/sm為，若流經(jīng)噴管的流量為，試進(jìn)行噴管設(shè)計(jì)計(jì)算。p4.0bv 解： 由p 9.01知噴管形狀應(yīng)選縮放型的。p 9.0MPa,t 525 C, hs由圖得11h 3450(/)1p p v 9.00.546 4.914(MPa),s s ,和p p 4.0MPa,s

48、s ,由查1 12b21得h 3250kj/kg,v m/kg/kg3crcrh 3190kj/kg,v 0.072m232 c 2 h h 210cr(34503250) 632.5(m/s)31crc 2(h h ) 210(34503190) m/s)3212q vm crc60.061632.5A cr5.7910(m)5.79(cm )242crq vm 260.072A 25.9910 (m )5.99(cm )422c721.12200m/s的速度在管內(nèi)流動(dòng)，用水銀溫度計(jì)測(cè)得空氣的溫度為704.空氣以，假設(shè)氣流在溫度計(jì)壁面得到完全滯止，試求空氣的實(shí)際溫度。t 50.1f答案p 1

49、001t 1p 18025.壓力、溫度為的空氣，流經(jīng)擴(kuò)壓管時(shí)壓力提高到，問空氣進(jìn)入擴(kuò)壓管是至少有多大流速？這時(shí)進(jìn)口馬赫數(shù)是多少？c 332m/s,M 答案11t 1p 1120m36.某單級(jí)活塞式壓氣機(jī)每小時(shí)吸入溫度、壓力的空氣p 0.642為。試按下列三種情況計(jì)算壓氣機(jī)所許的理想功率：（1）.定溫壓縮；（2）.絕熱壓縮；（3）.多變壓縮（n 1.2P 6.19kWcTP 8.2kW P 7.3kW； （）.答案 （1.； （2）.c,sc,nt 1p ，壓氣機(jī)將空氣壓縮至7.一臺(tái)兩級(jí)壓氣機(jī)，幾如壓氣機(jī)的空氣溫度是，壓力為1p 2.5MPa50m3/h，壓氣機(jī)的生產(chǎn)量為3n1.25進(jìn)行?，F(xiàn)以壓

50、氣機(jī)耗功最小為條件，試求：p（1）.空氣在低壓氣缸中被壓縮后的餓壓力為；2（2）.空氣在氣缸中壓縮后的溫度；（3）.壓氣機(jī)耗功量；（4）.空氣在級(jí)間冷卻器中放出的熱量。2.50.1p53p1解（1.10.15MPa)p p2n1 p0.25T T nK 2905 400( )1.252 （2. 21p 1 , 400T T T TK2132p q0R T0.101325500106q mv0646.6(kg/h)0.180(kg/s)0.28710 2733g02nq R Tn1P cg1（3.mn1optn21.250.180.2872901.2510.25 56.9(kW)1.25 q c

51、 TT q c T T 0.181.004 290400 19.9 kW（4）.mp22mp1220t 10.5MPa8.某軸式壓氣機(jī)，每秒生產(chǎn)壓力為的壓縮空氣。若進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣溫度為， 0.92p 1壓力為，壓氣機(jī)的絕熱效率 c,s，求出口處壓縮空氣的溫度及該壓氣機(jī)的耗功率。k11.41 0.5 0.1 pT T k 2931.4 ) K2解21p 1h hT Th h T T由得2121c,s2121T T464.1T T 1 478.9(K)221c,sP q c T T 201.004 478.9293 3.7310 (kW)4mp21p 100、t m 39.一離心式壓氣機(jī)每分鐘吸

52、入壓力為的空氣11 c 1.004kJ / kg.K，空氣的比熱容 pt ，出口截面上的流速為50 /m s度為，假定與外界無(wú)2熱量交換。試求壓氣機(jī)的耗功率。P 124.4kW答案10.定容加熱汽油機(jī)循環(huán)在每千克空氣加入熱量1000kJ，壓縮比v /v 5，壓縮過程的初參數(shù)為12100kPa。試求：1）.循環(huán)的最高壓力和最高溫度；2）.循環(huán)的熱效率。T 1943K p 3.37MPa 52.6%， ； （2）.答案1）.maxmaxc,s11. 一 混 合 加 熱 理 想 內(nèi) 燃 機(jī) 循 環(huán) ， 工 質(zhì) 視 為 空 氣 ， 已 知p MPa,t 50 C, v v /12, p p /1.8,

53、 v v 1.3/，比熱容為定值。11123243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。1 點(diǎn)：p MPa,T 323K11 R T 287323v 10.927 m /kggp130.110612 點(diǎn)： v 0.927v 0.0773m /kg13122 k v 0.112 3.242p pp1MPa1k0.4 21v 2 k1v T T 32312 872.7K10.4 21v 23 點(diǎn)：4 點(diǎn)：5 點(diǎn)： p p 1.83.2425.836 MPa 32v v 0.0773m/kg332p v 5.836100.0773 6T 31572 K3

54、3R287g v v 1.3 0.00773 0.1005 m3 / 43 v T T 1.3 K4 43 v v v 0.927 m /kg351 k10.10050.4 vT T 2044840.5K4 0.92754v 5 q c T T c T THV32p430.717 1572872.7 1.004 20441572 975.2 kJ /kg q c T T 0.717 840.2323 371.0 kJ /kgLV51q371.0975.21162%tqtH12.Ts圖上利用平均溫度的概念比較定容加熱、定壓加熱及混合加熱的內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的熱效率。T s答案圖如圖所示。若定容加熱理

55、想循環(huán)熱效率為 ，定壓加熱理想循環(huán)熱效率為，混合加熱理想循環(huán)熱效tVt,p率為 ，則有 ttVtt,pt 1p ，循環(huán)13.在燃?xì)廨啓C(jī)的定壓循環(huán)中，工質(zhì)視為空氣，進(jìn)入壓氣機(jī)的溫度，壓力1 p / p 4p 。設(shè)比熱為定值。增壓比。在燃燒事中加入熱量，經(jīng)絕熱膨脹至214（1.畫出循環(huán)的Ts圖；（2.求循環(huán)的最高溫度；（3.求循環(huán)的凈功量和熱效率；（4.若燃?xì)廨啓C(jī)的相對(duì)內(nèi)效率為答案 1）.Ts0.91，循環(huán)的熱效率為多少？圖如圖所示；T T 1176K2）.3）.4）.；3 239.8 / , 32.7%kJ kg；0t28%tp t 14.對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)定壓加熱理想循環(huán)，若壓氣機(jī)進(jìn)出口空氣參數(shù)為，

56、燃?xì)廨啓C(jī)11t 1000157進(jìn)出口處燃?xì)鉁囟?0？答案3t12MPat2p15.某鍋爐每小時(shí)生產(chǎn)水蒸氣。蒸汽出口的表壓為，溫度。設(shè)給水溫度g2t 1 q /，試求每小時(shí)鍋爐的耗4，鍋爐效率，煤的發(fā)熱量（熱值）Bp煤量。q 448kg/hm,c答案 耗煤量16、 填空題：tt（1）用水銀溫度計(jì)測(cè)量高速流動(dòng)的氣流溫度，設(shè)溫度計(jì)上讀數(shù)為 ，氣流溫度為，則二者的大小關(guān)系f為_；（2）在噴管的氣體流動(dòng)中，氣體壓力不斷_,流速，馬赫數(shù) ；p 1p 0.3MPab（ 3 ） 有 一 減 縮 噴 管 ， 空 氣 進(jìn) 口 壓 力 為， 背 壓， 冊(cè) 出 口 壓 力p 2。p 91p 2MPab（4）現(xiàn)設(shè)計(jì)一噴

57、管，若進(jìn)口過熱蒸汽壓為，背壓為，此 噴管的形狀應(yīng)選擇。17、壓力為MPa、溫度為 C100m/s 200m/s，和400m/s的空氣，分別以 ， 的流速流動(dòng)，0當(dāng)空氣滯止時(shí)，問空氣的滯止溫度和滯止壓力各為多少？p 6.6 ，溫度t Cp 4.0MPab018、某減縮噴管進(jìn)口氮?dú)鈮毫椋硥簽樵嚽?出口截面流速。25p 0.5Pa,t 300 Cc m/s ，2019.某減縮噴管出口截面積為111問背壓為多大時(shí)達(dá)到最大質(zhì)量流量？該值是多少？MPa C0.16MPa020.壓力為，溫度的空氣經(jīng)擴(kuò)壓管后壓力升高至，問空氣進(jìn)入擴(kuò)壓管的初速是多少？p 9.01t 550 CP 8.62021.壓力、溫度

58、的水蒸氣，經(jīng)節(jié)流閥后壓力降為，然后進(jìn)入1p 6MPa3T 300K0q 32kg/sm噴管作可逆膨脹至壓力為。設(shè)環(huán)境溫度為，流量問：（1）該噴管為何形狀；（2）噴管出口流速及截面積為多少；（3）因節(jié)流引起的熵產(chǎn)及有效能損失為多少？第九章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)1.蒸汽動(dòng)力循環(huán)的主要設(shè)備是什么？各起什么作用？2.提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率的主要措施與方法有那些？3.在蒸汽壓縮制冷循環(huán)中，如果用膨脹代替節(jié)流閥，有何優(yōu)缺點(diǎn)？4.試畫出蒸汽再循環(huán)的Ts圖。p 4MPa,t 5000Cp 0.00425.11放熱量、汽輪機(jī)做功和循環(huán)熱效率。p 4.5MPa,t 5300Cp 0.00526.某蒸汽動(dòng)力循環(huán)，水蒸氣的初

59、參數(shù)為，背壓為，汽輪11機(jī)相對(duì)內(nèi)效率，試求循環(huán)吸熱量、放熱量、汽輪機(jī)做功量和循環(huán)熱效率。T26.45 C07.某蒸汽壓縮制冷循環(huán)，制冷劑為氟里昂 134a，蒸發(fā)器的出口溫度為，冷凝器的出口溫度 C0。試求：（1）循環(huán)制冷量和壓氣機(jī)耗功量；（2）制冷系數(shù)；（3）循環(huán)熱效率。p 4.01p 0.00528.某蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置為郎肯循環(huán)。蒸汽的初壓為，背壓為，若初溫300和 500，試求蒸汽在不同初溫下的循環(huán)熱效率及蒸汽的終態(tài)干度2。x分別為tp 4.0 t ， ，查過熱蒸汽表得1.由11h 2959.5 /,s 6.3595 /(kg.K)11p 0.0052由，查飽和水和飽和蒸汽表得h 137.

60、72kJ /kg,h 2560.55kJ /kg22s kJ /(kg.K),s 8.3930kJ /(kg.K)22s s由得21x h 1937 /22h h 137.22kJ /kg又32h h忽略泵功43q h h 2595.5137.722457.8( /)H14q h h 1937.9137.721800.2(kJ /kg)L23qq1800.22457.21126.8%LtH（2）.過程和上一問相同，最后結(jié)果是39% x ，t2t 1p 0.00524.0MPa，試求當(dāng)初壓分別為 和9.某朗肯循環(huán)，水蒸氣初溫為，背壓為6.0MPa時(shí)的循環(huán)熱效率及排汽干度。答案p 4.0 p 6.