工程熱力學(xué)課后作業(yè)答案chapter4

PAGEPAGE1p734-1 1kg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(shè)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＝717.5 ＝1004.5 ＝3587.5＝8×103J膨脹功：＝32×103J軸功：28.8×103J焓變：＝1.4×8＝11.2×103J熵變：＝0.82×1034－2 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空氣膨脹功：＝111.9×103J熵變?yōu)?（2）＝88.3×103J＝116.8內(nèi)能變化：202.6kJ/kg283.6kJ/kg0.49kJ/(kg.K)4-6 6kg空氣由初態(tài)p1＝0.3MPa，t1=30℃，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）定熵過程；（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573.2kJ T2=T1=30℃（2）定熵過程351.4kJQ＝0221.4K（3）多變過程＝252.3K436.5kJ218.3kJ4－7 已知空氣的初態(tài)為p1＝0.6MPa，v1=0.236m3/kg。經(jīng)過一個多變過程后終態(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、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 =36.5kJ/kg內(nèi)能：146-36.5＝－109.5kJ/kg焓：－153.3kJ/kg熵：＝90J/(kg.k)4-8 1kg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40kJ，設(shè)比熱為定值，求該氣體的和解：kJ＝533J/(kg.k)=200kJ解得：n＝1.49R=327J/(kg.k)代入解得：＝533+327=860J/(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： ＝-116kJ/kg＝454.7K＝143.4kJ/kgw=w1+w2=27.4kJ/kg4-10 1kg氮氣從初態(tài)1定壓膨脹到終態(tài)2，然后定熵膨脹到終態(tài)3。設(shè)已知以下各參數(shù)：t1=500℃，v2=0.25m3/kg，p3＝0.1MPa，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)＝1.5MPa＝1263Kp1=p2=1.5MPav1==0.15m3/kg=583K(2)定壓膨脹364kJ/kg145.4kJ/kg定熵膨脹505kJ/kg-505kJ/kg或者：其q=0,=-505kJ/kg4-11 1標(biāo)準(zhǔn)m3的空氣從初態(tài)1p1＝0.6MPa，t1=300℃定熵膨脹到狀態(tài)2，且v2=3v1?？諝庥蔂顟B(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：0.274m3/kg0.129MPa369KV2=3V1=0.822m3T3=T2=369KV3=V1=0.274m30.387MPa4－12壓氣機抽吸大氣中的空氣，并將其定溫壓縮至p2＝5MPa。如壓縮150標(biāo)準(zhǔn)m3空氣，試求用水冷卻壓氣機氣缸所必須帶走的熱量。設(shè)大氣處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。解：-59260kJ4-13 活塞式壓氣機吸入溫度t1=20℃和壓力p1＝0.1MPa的空氣，壓縮到p2＝0.8MPa，壓氣機每小時吸氣量為600標(biāo)準(zhǔn)m3。如壓縮按定溫過程進行，問壓氣機所需的理論功率為多少千瓦？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/s－37.8KW定熵＝－51.3KW4－14 某工廠生產(chǎn)上需要每小時供應(yīng)壓力為0.6MPa的壓縮空氣600kg；設(shè)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=600/3600=1/6kg/s＝－25.1KW最大功率是定熵過程－32.8KW多變過程的功率－29.6KW4－15 實驗室需要壓力為6MPa的壓縮空氣，應(yīng)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(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。試計算壓縮終了空氣的溫度。解：壓縮比為60，故應(yīng)采用二級壓縮。中間壓力：0.775MPa =441K4-16 有一離心式壓氣機，每分鐘吸入p1＝0.1MPa，t1=16℃的空氣400m3，排出時p2＝0.5MPa，t2=75℃。設(shè)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 =1.13

1183KW（2）

=-712.3kJ/s4－17 三臺空氣壓縮機的余隙容積均為6％，進氣狀態(tài)均為0.1MPa、