工程熱力學(xué)課后習(xí)題及答案第六版

1、1.1附件1： ace與GBT19011-2008標(biāo)準(zhǔn)主要差異性分析m2 =22已知的M=28.求(1)的氣體常數(shù)：(2)標(biāo) 準(zhǔn)狀態(tài)下 N?的比容和密度：(3) p = 0. IMPa ,r = 500?c時(shí)的摩爾容積解：(1)的氣體常數(shù)R = 耳=296.9 J /伙g K) M 28(2) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下“2的比容和密度RT 296.9x2733v =0.8 m / kgp 101325p = - = .25 kg/mv(3) p = 0AMPa. r =500C時(shí)的摩爾容積A/fR 丁Mv= = 64.27 nr / kmolP2-3.把CCh斥送到容積3m的儲(chǔ)氣罐里，起始表壓力=30 kP

2、a,終了表壓力膽=0.3 Mpa溫度由tl=45 C増加到(2 = 701。試求被壓入的CO?的質(zhì)雖。、勺地大氣壓B = 101.325 kPa。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)氣雄中CO?的質(zhì)量pv7771 =RT壓送后儲(chǔ)氣確中CO2的質(zhì)址加2 =脅RT2根據(jù)題總?cè)蓁左w枳不變：R= 188.9p2 = Pg2 +B(2)T=t + 273(3)T2 = t2 + 273(4)壓入的CO2的質(zhì)址m = nt -m2 =(5)R T2 T將(1). (2). (3)、(4)代入(5)式得m= 12.02kg25 X外界為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，一鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)可送300 n?的空氣， 如外界的

3、溫度增商到270大氣斥降低到99.3kPa,而皴風(fēng)機(jī)每 小時(shí)的送風(fēng)址仍為300 m問(wèn)鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的質(zhì)雖改變多少？ 解同上題, r v p2 p300 99.3 101.325、m = nA 一 ml = () =() x 1000R T2 T287 300273=41.97kg2- 6空氣壓縮機(jī)每分鐘自外界吸入溫度為15、壓力為0.1 MPa 的空氣3 m充入容枳8.5的儲(chǔ)氣確內(nèi)。設(shè)開(kāi)始時(shí)罐內(nèi)的溫 度和壓力與外界相同.問(wèn)在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)空氣斥縮機(jī)才能將氣確 的表壓力提商到0.7MPa?設(shè)充氣過(guò)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)需嬰充入的空氣質(zhì)雖 p

4、2v2 _ 7 x 10 s x8.5RT2 一 287x288 壓縮機(jī)每分鐘充入空氣雖pv lxIO5 x3m =kgRT 287 x 288所需時(shí)間m2t = 19.83minm第二種解法將空氣充入儲(chǔ)氣確中，實(shí)際上就是等溫情況下把初壓為0.1 MPa 一定雖的空氣壓縮為0.7MPa的空氣:或者說(shuō)07MPa、8.5 n? 的空氣在0.1 MPa下占體積為多少的問(wèn)題。根據(jù)等溫狀態(tài)方程pv = const0.7MPa. 8.5 m*的空氣在0.1 MPa下占體積為pl = pgi+B(1)Id1.1附件1： ace與GBT19011-2008標(biāo)準(zhǔn)主要差異性分析/2V2_ 0.7x8.5P0.1=

5、 59.5壓縮機(jī)每分鐘可以壓縮0.1 MPa的空氣3 n?,則要壓縮59.5 n?2- 14如果忽略空氣中的稀有氣體則可以認(rèn)為其質(zhì)雖成分為 go2 = 23.2% , g“2 = 76.8%。試求空氣的折合分子雖、 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。7d解：折合分子雖的空氣需要的時(shí)間59.5T =3=19.83min1乙氐28在一直徑為400mm的活塞上置有質(zhì)址為3000kg的物體. 氣缸中空氣的溫度為18C,質(zhì)雖為2.12kg。加熱后其容枳増大 為原來(lái)的兩倍。大氣壓力B=101kPa,問(wèn)：（1）氣缸中空氣的 終溫是女少？ （2）終態(tài)的比容是女少？ （3）初態(tài)和終態(tài)的密 度各是多少

6、？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V2T2 = 一T1 =582KVI（2）空氣的初容積p=3000X 9.8/（ n r2）+101000=335.7kPa氣體常數(shù)M容枳成分10232076832 + 28=28.86831428.86=288/（kg K）乙=g“，M /Mo2 =20.9%mRT 1VI = 0.527 nPP空氣的終態(tài)比容c V2 2V1v2 =0.5 m3/kgin m或者* =1-20.9% =79.1 %標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度M 28.86 p = 1.288 kg /nP22.422.41V = =0.776 nrVkg

7、P2-15已知天然氣的容積成分0 4 =切、匕 =6%（3）初態(tài)密度2-9匕肌=0.18% , rC4/10 =0.18% . rcoi =0.2% .rN2 = 1.83% o 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 =工旳=（97x16 + 0.6x30 + 0.18x44 + 0.18x58 + 016.4822.4=0736g/d解:（1）氮?dú)赓|(zhì)址pv 13.7 xl06x 0.05in = 7.69kgRT 296.8x300（2）熔化溫度丁 pv 16.5xlO6 x0.05T = =361KmR 7.69x296.8= 16.

8、48（2）各組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分壓力因?yàn)?Pi = riP pCH4 = 97% * 101 .325 = 98.285kPa同理其他成分分壓力分別為：（略）2-b-l-7-4I-c-2x22過(guò)程Q (kJ)W (kJ)121100023010034-950045050解：同上題3 1安靜狀態(tài)下的人對(duì)環(huán)境的散熱址大約為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 障后的辰初20min內(nèi)禮堂中的空氣內(nèi)能増加藝少？(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(méi)有傳熱.系統(tǒng) 內(nèi)能變化多少？如何解釋空氣溫度的升鬲。解:(1)熱力系禮堂中的空氣。閉口系

9、統(tǒng)根據(jù)閉口系統(tǒng)能址方程Q=SU+WI大I為沒(méi)有作功故w=0：熱雖來(lái)源于人體散熱：內(nèi)能的增加等于 人體散熱。Q = 2000 x 400x20/60 =2.67 x 105kJ(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)能雖方程Q=U+W因?yàn)闆](méi)有作功故w=0：對(duì)整個(gè)禮堂的空氣和人來(lái)說(shuō)沒(méi)有外來(lái)熱雖，所以內(nèi)能的増加為0?？諝鉁囟鹊纳淌侨梭w的散熱雖由空氣吸收，導(dǎo)致的空氣內(nèi)能 增加。3- 5,有一閉口系統(tǒng).從狀態(tài)1經(jīng)a變化到狀態(tài)2,如圖，又從 狀態(tài)2經(jīng)b回到狀態(tài)1：再?gòu)臓顟B(tài)1經(jīng)過(guò)c變化到狀態(tài)2。在這 個(gè)過(guò)程中，熱雖和功的某些值已知.如表，試確定未知雖。y解：閉口系統(tǒng)。使用閉口系統(tǒng)能址方程對(duì)l

10、-a-2和2-b-l組成一個(gè)閉口循環(huán),有即 10+ (-7) =xl+ (-4)xl=7kJ對(duì)l-c-2和2-b-l也組成一個(gè)閉口循環(huán)x2+ (7) =2+ (-4) x2=5kJ(3)對(duì)過(guò)程2-b-L根據(jù)Q = U+WU =Q_W = 7_(4) = _3kJ3- 6 一閉口系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)由四個(gè)過(guò)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)雖氣體 閉口系統(tǒng)，狀態(tài)方程：p = av + b t/ = 1.5(1.5 p2v2 一 85) -(1.5 phd - 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

11、則功雖為21W = 1.5J pdv = 1.5-(-8OO)v2 -1160vi =900kJi2過(guò)程中傳熱址過(guò)程熱雖Q (kJ)膨脹功W (kJ)l-a-210容枳由隔板分成兩部分，左邊Q = SU +W =990 kJ盛有斥力為600kPa,溫度為279的空氣.右邊為真空，容枳為左邊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(guò)程持征：絕熱.自由膨脹根據(jù)閉口系統(tǒng)能址方程310 供腹用風(fēng)機(jī)連同加熱器.把溫度為rl = 0 c的冷空 氣加熱到富度為/2 = 250 C.然后送入建筑物的風(fēng)道內(nèi).

12、送風(fēng) 雖為o56kg/s,風(fēng)機(jī)軸上的輸入功率為1戚，設(shè)整個(gè)裝宜與外 界絕熱。試il算：（1）風(fēng)機(jī)出口處空氣富度：（2）空氣在加熱 器中的吸熱址：（3）若加熱器中有阻力，空氣通過(guò)它時(shí)產(chǎn)生不 可逆的摩擦擾動(dòng)并帶來(lái)斥力降.以上計(jì)算結(jié)杲是否正確？Q=U+W解開(kāi)口穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)（1）風(fēng)機(jī)入口為0C則出口為絕熱0 = 0Q1000ihCpST = Q= AT =r = 1自由膨脹w=01大1此AU=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mCp 0.56 x 1.006 x 10378Cr2 = rl + A/ = 1.78rmcr （T2 門(mén)）=0 n T2 = T1 = 300 K空氣在加熱器

13、中的吸熱雖根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程c RT2 pW 1,p2 = - pi =100kPaV2V2 6Q = mCpAT = 0.56x1.006x（250-1.78）=138.84RW（3）若加熱有阻力，結(jié)果1仍正確：但在加熱器中的吸熱雖減少。3-9 一個(gè)儲(chǔ)氣確從壓縮空氣總管充氣，總管內(nèi)壓縮空氣參數(shù)恒 定，為500 kPa, 25Co充氣開(kāi)始時(shí)，確內(nèi)空氣參數(shù)為100 kPa, 25C求充氣終J時(shí)確內(nèi)空氣的溫度。設(shè)充氣過(guò)程是在絕熱條 件下進(jìn)行的。解：開(kāi)口系統(tǒng)持征：絕熱充氣過(guò)程匸質(zhì)：空氣（理想氣體）根據(jù)開(kāi)口系統(tǒng)能雖方程.忽略動(dòng)能和未能.同時(shí)沒(méi)有軸功.沒(méi) 有熱雖傳遞。0 = ni2h2 一 /?z0/

14、?0 + dE沒(méi)有流出工質(zhì)m2=0dE=dU= （mu） “一 （mu） “終態(tài)工質(zhì)為流入的工質(zhì)和原有工質(zhì)和m0=3- meTiU,i=m0h0（1）h0=cFT0Usi二cj?2u“=CTl加熱器中 Q = h2-h =u2 + P2v2 一（“1 + Plvl）, P2 減小故吸熱減小。3-11一只006】2的罐.與溫度為27X2、壓力為7MPa的壓縮空氣干管相連接，、” 1閥門(mén)打開(kāi).空氣流進(jìn)罐內(nèi)，壓力達(dá)到 5MPa時(shí).把閥門(mén)關(guān)閉。這一過(guò)程進(jìn)行很迅速可認(rèn)為絕熱。儲(chǔ) 罐的閥門(mén)關(guān)閉后放宜較長(zhǎng)時(shí)間，最后罐內(nèi)溫度回復(fù)到室溫。問(wèn) 儲(chǔ)雄內(nèi)最后圧力是多少？解：熱力系：充入罐內(nèi)的氣體由于對(duì)真空確充氣時(shí)，是

15、焰變內(nèi)能的過(guò)程mh = muT =匕 TO = kTO = 1.4x300 = 420K罐內(nèi)溫度回復(fù)到室溫過(guò)程是定容過(guò)程c T2 ni 300 cp2 =P =X 5 =3.57MPaT420pWnkvi=RTp2Vnkv：=RT2代入上式（1）整理得3-12圧力為IMPa和溫度為200C的空氣在一主管道中穩(wěn)定流動(dòng)C現(xiàn)以一絕熱容器用帶閥門(mén)的管道與它相連，慢慢開(kāi)啟 閥門(mén)使空氣從主管道流入容器C設(shè)（1）容器開(kāi)始時(shí)是真空的；（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“kTT2T2 = =398.3KT1 +伙 TO-Tl）以卩2塞上的斥力成正比.而活塞上面的空間是真空，假定彈簧的最 初

16、長(zhǎng)度是自由長(zhǎng)度：（3）容湍裝在一個(gè)活塞，其上有重物，需 要IMPa的斥力舉起它。求每種情況下容器內(nèi)空氣的最終溫度？ 解：（1）同上題330T = kTO = 1.4x 473 =662K=389C(2) h = u + wh=cpT0L=kpw = J pAdL= pAkdp= *kpAp= g pV = RTT =皿八衍2 =叭773+210 x 473 忖(ml + m2)c= 309C3-17 解：等容過(guò)程T=1TO =552K=279Ccv + 0.5/?同(2)只是W不同w = jpdV = pV = RTT=T0 = T0= 473K=200Ccv + RCpRQ = m cvAT

17、 = mRT2 RT= p2v-lv=37 5kjk_3-18解：定樂(lè)過(guò)程pW 2068 .4x103 x0.03Tl=-一 =216.2KmR1 x 2873-13 解：IV = - A/?對(duì)理想氣體h = cpTu = cvAT3-14 解：(1)理想氣體狀態(tài)方程T2=432.4K內(nèi)能變化：MJ = mcvt = 1 x (1.01 0.287) x 216.2156.3kJ功址交換:V2 = 2V1 = 0.06/h3卩2 = 9 = 2 * 293 = 586K(2)吸熱：八丁 pW R “Q = inc r ST =AT =2500kJRTlk 焰變化:AH = kbU = 1.4x

18、 156.3 = ”8 $ kJIV = j pdV =/?(V2-VI) = 206&4x0.03 =62.05RJ3-15解：煙氣放熱等于空氣吸熱 lm?空氣吸取1.09】卩的煙氣的熱2 = 1.09x245=267kJt2=10+205=215cC2671.293x1x1.01=2O5CQ = (/ + W = 156.3 + 62.05 =218.35 kJ3-16 解:mh + m2h2 = (ml + m2)h3h = cpT代入得：P734-1 lkg空氣在可逆女變過(guò)程中吸熱40kJ.其容積増大為 v2 = 10vl,壓力降低為/?2 = pl/8，設(shè)比熱為定值， 求過(guò)程中內(nèi)能的

19、變化、膨脹功、軸功以及焙和爛的變化。解：熱力系是lkg空氣過(guò)程特征：篡變過(guò)程附件h 3CQ與GBT190H2008標(biāo)準(zhǔn)主要差異性分析因?yàn)閘n(2/l)ln(vl/ v2)ln(l/8)ln(l/10)q = cQ內(nèi)能變化為q=717.5 丿/伙gK)277Cp =-/? = -cv. = 1004.5 J /伙 g K)Cn = cv = 5cv = =3587.5 J /(kg K) n-Am = cvAT = qc、. Icn =8x 103J膨脹功：w = c/-Au =32 x 10U爛變?yōu)?(2) w = -Am = cv(T-T2) =88.3x 1(TJSin 篇Rln=T/(焙

20、K)(3) w = RTn = 195.4 x 103 J/(kg K) P2& = R In =0.462 X1O3J /(kg K) P2(4) H=67X103J2 z72 = 71() =189.2K13d軸功：= nvv = 28.8 x 1OJ焙變：Ah = cpAT = kAu =1.4X8=11.2 x 10U心碼 Rin斧*4（焙K）躺變： Av = c In + cv In = 0.82 xidp10V/伙 g K)4一2有1kg空氣、初始狀態(tài)為p = 0.5MPafl = 1509,進(jìn)行下列過(guò)程：（1）可逆絕熱膨脹到“2 = 0MPg（2）不可逆絕熱膨脹到pl = QAM

21、 Pa. T2 = 300/C :（3）可逆等溫膨脹到p2 = 0MPa-.（4）可逆女變膨脹到p2 = OAMPa.多變指數(shù)7? = 2 ： 試求上述各過(guò)程中的膨脹功及爛的變化.并將各過(guò)程的相 對(duì)位宜畫(huà)在同一張p-v圖和T_s圖上解：熱力系lkg空氣（1） 膨脹功vv= - 1 -（牛）k =11I.9X1O3J4- 3具有l(wèi)kmol空氣的閉口系統(tǒng)，其初始容枳為終態(tài) 容積為10 m u|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)外所作的功及躺的變化。該過(guò)程為：（1）可逆定 溫膨脹：（2）向真空自由膨脹。解:（1）定溫膨脹功V210w = 次 Tin = 1.293 * 22.4 *28

22、7*373*ln=VI17140kJV2Av = mR In =19.14kj/KVI自由膨脹作功為oV2j = mRn =19. llkj/KVI4一4質(zhì)量為5kg的氧氣，在30C溫度下定溫壓縮.容枳 由 曲變成0. 6m問(wèn)該過(guò)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.爛變化各為女少？V20.6解：q = mRTn =5 * 259.8 * 300 * In = VI3627. 2kJ放熱 627. 2kJ因?yàn)槎兀瑑?nèi)能變化為0,所以w = q 內(nèi)能、焰變化均為o燔變:（3）多變過(guò)程V2山=mR In =-2VIkJ/K4- 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

23、 高0IMPa的壓力。為此把壓力等于大氣壓力。溫度為13-C 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(wèn)應(yīng)將空氣的溫度加熱 到多少度？空氣的內(nèi)能.焰和爛的變化為多少？ 解：（1）定容過(guò)程T2 = n 以=286 水 1 101 .3=568 3K p101.3（2） 內(nèi)能變化:“ = cv (T2-n)= |* 287 * (56&3 - 286)=202. 6kJ/kgM = cp (T2-Tl) = -* 287 * (568.3 - 286) =2823.6 kj/kg心 fin 以=0.49 kJ/(kg.K)1P2 T2 = n（）

24、 M =252. 3Kr2X7VV =m Tl-T2 = 6* 一 * 303 一 252.3= n -11.2-1436. 5 kJQ = mcn （T2-Tl） = 6*cv - * （252.3 一 303）= n-218. 3 kJ4一7已知空氣的初態(tài)為pl=0.6MPa. vl=0. 236m7kgc經(jīng)過(guò)一個(gè)多變過(guò)程后終態(tài)變化為p2=0. 12MPav2=0. 815m7kg0試求該過(guò)程的多變指數(shù)，以及每干克氣體所作的功.所吸收的熱址以及內(nèi)能、焙和爛的變化解：（1）求箏變指數(shù)ln(/?2 / /?1)ln(vl/v2)ln(0.12/0.6)ln(0.236/0.815)= 1.30

25、1干克氣體所作的功w =pM - p2v2 =*(0.6*0.236一02*0/7-11.3-1146kJ/kg1-66kg 空氣由初態(tài) pl=0. 3MPa, 11=30C.經(jīng)過(guò)下列不同的過(guò)程膨脹到同一終壓p2=0 IMPa： （1）定溫過(guò)程:（2）定爛過(guò)程：（3）抬數(shù)為n=1.2的多變過(guò)程。試比較 不同過(guò)程中空氣對(duì)外所作的功，所進(jìn)行的熱址交換和終態(tài) 溫度。解：（1）定溫過(guò)程W = mRT 11121 = 6 * 287 * 303*In =573.2 p20.1kJq = 5(T2 T) =1.3-1.411.3-1 1.4-136.5 kj/kg內(nèi)能：n k R/j -1 k(T2-T1

26、) =n_k 1 一 1 k -1(0.12*0.825-0.6*0.236) =Au =q w= 146-36. 5= 109. 5 kj/kg12=11=301：（2）定爛過(guò)程焙：A/7 =c (72-71) =(/?2v2-/?lvl)=k-Iff W/kg ll-(fc)Tr=W = inTll (-)A = 6*303*k_p1.4-1人.v2 . p2 ，心川.0.815心i 0.1；351.4 kJAv = cn In + cv In - = 1004.5 * In+ 717.4 * Inp vlp0.2360.6Q=0T2 =221. 4K=90J/（kg. k）4-81kg理

27、想氣體由初態(tài)按可逆女變過(guò)程從OOC降到吸收的熱址100C,壓力降為p2 = -p.已知該過(guò)程的膨脹功為200kJ 6吸熱雖為40 kJ,設(shè)比熱為定值.求該氣體的和“解： “ = cv (T2-T1) = q - w = -160 kJCy =533J/(kgk)vv = (n - T2) = 1 - =200 kJ72-177-1 p解得：n = 1. 49R=327 J/(kg. k)代入解得：Cp =533-327=860 J/(kg.k)4-9將空氣從初態(tài)1. tl=20，Cl定爛圧縮到它開(kāi)始時(shí)容積的1/3.然后定溫膨脹.經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程.空氣的容積和開(kāi)始時(shí) 的容積相等。求lkg空氣所作的功

28、。(2)定壓膨脹Am = cv (T2 - T1) =361 kj/kgW = R(T2 TV) = 145. 4 kj/kg定爛膨脹Aw = cv(T3一T2) = 505 kj/kgRW =T2 - T3 = -505 kj/kgk或者：其 q=0, W = -Al/= -505 kj/kg4-111 標(biāo)準(zhǔn) 的空氣從初態(tài) 1 pl=0. 6MPa. 11=300rC解：心空=竺竽/?1 6x 10=0. 274 m7kgp2= p()k =0.6*v2(擴(kuò)0.129 MPa定爛膨脹到狀態(tài)2.且v2=3vlo空氣由狀態(tài)2繼續(xù)被定溫壓縮. 直到比容的值和開(kāi)始時(shí)相等,v3=vl,求點(diǎn)的參數(shù)(P,

29、 T,V) 和氣體所作的總功。t RT1Wl =k_287* 293 T2斗嚴(yán)=573* (I)04 =369KV2=3Vl=0. 822 m3=-116 kj/kgT2 = T1()*=454.7Kv2w2 = RT2 In = 287* 454.7 *ln(l/3) =143.4 kj/kg v2w=wl-w2=27. 4 kj/kg4-10lkg氮?dú)鈴某鯌B(tài)1定圧膨脹到終態(tài)2.然后定埔膨脹到終態(tài)3。設(shè)已知以下各參數(shù):11=500v2=0.25m7kg , p3=0. IMPa. v3=l. 73m7kgo 求(1) 1、2、3 三點(diǎn)的溫度、比 容和壓力的值。(2)在定壓膨脹和定爛膨脹過(guò)程中

30、內(nèi)能的變化 和所作的功。解：(1) p2 = p3()k =0.1*()U=1.5 Nffav20.25T3=T2=369K V3=V1=O. 274 m3F3 = p2() =0.129*v33vlTT=0. 387 MPa4-12壓氣機(jī)抽吸大氣中的空氣，并將其定富壓縮至p2 = 5MPa 如壓縮150標(biāo)準(zhǔn)空氣.試求用水冷卻斥氣機(jī)氣缸所必須帶走的熱雖。設(shè)大氣處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。解:Q = W = lUlln 巴= 0.101325 *106 *150 *lnp25T2 =P2-2Rl5*025*l()6296.8= 1263Kpl=p2=l. 5 MPaTvl=v2 =0. 15 m7kgT2e

31、P3v3 0.1*1.73*106T3 =583 KR296.8-59260kJ4-13活塞式壓氣機(jī)吸入溫度11=20和斥力pl =0. IMPa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)沬。如壓縮按定溫過(guò)程進(jìn)行，問(wèn)壓氣機(jī)所需的理論功率為 笫少千瓦？若壓縮按定爛過(guò)程進(jìn)行.則所需的理論功率又為多 少干瓦？解：定溫：pV 100000x600m =0. 215kg/sRT 287*273*3600W、=hiRTia- =P237.8KW1.1附件1： ace與GBT19011-2008標(biāo)準(zhǔn)主要差異性分析叫“唱牛一(詈)二0.215皿7*2931.4-1定爛(2) Q = m-

32、_ Cv (T2 - Tl) =-712. 3kJ/s 空 n-1 j(土E溶穹氣斥縮機(jī)的氽隙容積均為6%,進(jìn)氣狀態(tài)均為0. RJa. 27eC,出口壓力均為0. 5MPa,但壓縮過(guò)程的扌旨數(shù)不同分別為:nl=1.4, n2=1.25, n3=l試求各壓氣機(jī)的容積效率(假15d4-14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209.壓力為0. INtPac求 壓氣機(jī)需要的最小理論功率和最大理論功率。若按n = l. 22的 多變過(guò)程樂(lè)縮，需要的理論功率為多少？解：最小功率是定溫過(guò)程m=600/3600=l/6 kg/sW； =/；/?Tlln- =

33、=-25.i p2設(shè)膨脹過(guò)程的抬數(shù)和壓縮過(guò):程的抬數(shù)相同)。解：A，=i-c(r-i)0 5丄n=1.4： A =1-0.06 *() 4 -l=0. 871 0.1n=l. 25： 2V =0. 84最大功率是定躺過(guò)程n=l：2V =0. 76kRT= -32.8 KWln(/?2 / /?1)ln(vl/ v2)=1. 13If=762.6 kJ/kgvx = 0.0011274iT=h、一 pv、=761.47 kJ/kgs、=21382 kJ/(kg.K)v、=0.1O422mVkg n?/kg h、=2796.4kJ/kgWs =mnw = mnRn -1(71 -T2) = 118

34、3KW濕飽和蒸汽的質(zhì)址：m =X多變過(guò)程的功率wi、=加竺1 (|)=一29.6 KW4-15實(shí)驗(yàn)室需要壓力為6MPa的壓縮空氣，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)等于笫 少？設(shè)大氣壓力為01大氣溫度為20,樂(lè)縮過(guò)程多變抬數(shù) n=1.25,采用中間冷卻器能將壓縮氣體冷卻到初溫c試計(jì)算樂(lè) 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 = Jplp3 =0. 775MPaq /r-l73 = 72()=44iKP24-16有一離心式圧氣機(jī)，每分鐘吸入pl=0. IMPa.tl=16C的空氣 400 m3,排出時(shí) p2=0.5MPa, t2=754C

35、設(shè)過(guò)程 可逆，試求：(D此壓氣機(jī)所需功率為多少干瓦？(2)該壓氣機(jī)每分鐘放出的熱雖為多少干焦？,pW解：(1) HI =8. 04kg/sRT71當(dāng)水的溫度1=809.壓力分別為O.O1、OO5、O.1、O5及IMPa 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=80*C時(shí)飽和壓力為0.047359MPao因此在0.0K 0.05s O.k 0.5及IMPa時(shí)狀態(tài)分別為過(guò)熱、未飽和、未飽和，未飽和、未飽和。焙值分別為2649.3kJ/kg, 334.9 kJ/kg. 335 kJ/kg, 335.3 kJ/kg, 335.7 kJ/kg。7-2已知濕蒸汽的壓力p=lMPa干度x=0

36、.9o試分別用水蒸氣表 11 h-s 圖求出 Vx Ux Sx。 解:查表得：h、=2777kJ/kg v、=0943mVkg nP/kgtT= h、一pv、=2582.7 kJ/kg=6.5847 kJ/(kg.K) hx=xh、+( lx)h、=2575.6 kJ/kg vx=xv、+( lx)v=0.1749 nrVkg ux=xux+(l-x)u =2400 kJ/kg sx=xs、+(lx)s=6.14 kJ/(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 = 2100干飽和蒸汽的含址nh=O.57kg,試求此濕蒸汽的下度、 比容及焙值。解：(=21(TC

37、的飽和汽和飽和水的比容分別為：vs =0.0011726If=897.8 kJ/kgV=xvKX+(l -x)vxm解之得：x=0.53比容:Vx=xvx+(1-X)v =0.0558 mVkg焙：hx=xirx+(l-x)lf=1904kJ/kg7 4將2kg水盛于容枳為02於的抽空了的密閉剛性容器中. 然后加熱至200試求容器中(1)圧力：(2)焰：(3)蒸汽的 質(zhì)址和體積。解:(1)查2009的飽和參數(shù)h、=2791 4kJ/kgIf=852.4 kJ/kgv、=0.12714nP/kg v、=0.0011565m Vkg飽和壓力1.5551 MPa ：剛性容器中水的比容：0.2V =0

38、.1 m/kgvv、2坎I此是濕蒸汽。壓力是飽和壓力1.5551MPaovr vK干度：x = =0.78y、_y、焙：hx=xh、+(lx)h、=2364.8kJ/kg蒸汽的質(zhì)雖和體積：nh=x X m=0.78 X 2= 1.56kgV= mvXv=0.19834nV75已知8n?的濕蒸汽.在p=0.9 MPa時(shí),其濕度(I-x)=0.65,求此濕蒸汽的質(zhì)量與焙。解：p=0.9MPa的飽和參數(shù)h、=2773kJ/kg h =742.6 kJ/kgv、=0.21484mVkg vx=0.0011213m Vkg濕蒸汽的質(zhì)址：v = xv、+(l x)2=0.0759 n?/kgVm = =

39、105.4kgv焙：h=mhx=x(hXK+( 1 -x)hK)=105.4X 1453.24RJ =1.53X103 kJ76有一臺(tái)采峻鍋爐，每小時(shí)能生產(chǎn)壓力p=l MPa (絕對(duì)入x =0.95的蒸汽1500kg。半蒸汽的流速c25m/s時(shí)，管道中的圧 力損失可以不計(jì).求輸汽管的內(nèi)徑最小應(yīng)多大？解:p=l MPa. x=0.95 的比容查表飽和參數(shù) v、=0.1943mVkgv =0.0011274mVkgV = XV、+(1 X)礦=0.18464 mVkgmv蒸汽體積流址： v =0.077nP/s3600輸汽管的半徑最小為內(nèi)徑:0.0626m77某空調(diào)系統(tǒng)采用p=03 MPa. x=

40、0.94的濕蒸汽來(lái)加熱空氣。 唆風(fēng)機(jī)空氣的流雖為每小時(shí)4000標(biāo)準(zhǔn)空氣通過(guò)嗾風(fēng)機(jī)(從 0*C )被加熱到120C。設(shè)蒸汽流過(guò)嗾風(fēng)機(jī)后全部變?yōu)閜=0.3 MPa 的凝結(jié)水。求每小時(shí)需要女少干克蒸汽(視空氣的比熱為定值。 解：空氣吸收的熱雖： 肋叫v =巴汕=攵4厶1.01 X120 RT p 287 x 273=619000kJ/hp=0.3MPa的飽和參數(shù)：h、=27255kJ/kgIf=561.4 kJ/kgp=03MPa. x=0.94蒸汽的焰 hx=xlfx+( l-x)hx =2595.7kJ/kg需要蒸汽qh h、= 304.28 kg/h法二 濕蒸汽中起加熱作用的僅為干飽和蒸汽40

41、00 *1.293*1.005 *120m = 306.6 kg /li0.94*(2725.5-561.4)78氣缸中盛有0.5kg. t=120*C的干飽和蒸汽，在定容下冷卻至 809。求此冷卻過(guò)程中蒸汽放出的熱址。解：1=1209的干飽和蒸汽參數(shù)：v、=0.89202m7kgh、=2706.6kJ/kgpl=09854MPa容積：V=mvx=0.44601 m3l=80C的飽和蒸汽參數(shù)vx=0. 0010292nV/kgvKX=3.4104mVkgh、= 2643.8kJ/kgh、=334.92 kJ/kg p2=0.047359MPaV 0.44601比容：v = =0.89202 m

42、Vkgm 0.5vr - v干度：X= =0.26焙:hx=xirx+(l-x)lf=935.2kJ/kg放出的熱雖：q=m(h 120-hx-vx(p2-p 1 )=817 kJ7 9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、斥力Pa=0.5 MPa的干飽和蒸汽.B中盛有2kg pB =1 MPa, x=0.80的濕蒸汽。十隔板抽去后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間容 17.1附件1： ace與GBT19011-2008標(biāo)準(zhǔn)主要差異性分析器中的壓力穩(wěn)定在P3=O7 MPa0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)境的熱雖。解:(1)容器的總?cè)莘ePa=0.5 MPa的干

43、飽和蒸汽參數(shù)v、=0.3748 InP/kglfx=2748.5kJ/kguA =2561kJ/kgA 占容積：VA=mAVx=037481 n?ps=l MPa的飽和蒸汽參數(shù)v、=0.1943mVkg v、=0.0011274m Vkgh、=27 力 kJ/kgh=762.6kJ/kgvb=xv、+(1x)v=055 mVkghB=xh、 +(1 x )h、=2374kJ/kgUB=2219kJ/kgB 占容積：VA=mBv=0.31 nf總?cè)蓁祝篤=Va+Vb=0.685 m30.7MPa的飽和蒸汽參數(shù)v、=0.27274mVkg v、=0.0011082m Vkgh、=2762.9kJ/

44、kgIf=697.1 kJ/kgV蒸汽比容：v = =0.228 nV/kgin蒸汽干度：X=084V V(2)由蒸汽傳給環(huán)境的熱址終了時(shí)的焙:hx=xlf+(l-x)hx=2502kJ/kgux=2342.4kJ/kgq = mAuA + inHuH 一 (mA + )ux =-193.7 kJ7 10將lkgpl=0.6MPa, (1=200的蒸汽在定壓條件下加熱到 12=3000求此定斥加熱過(guò)程加入的熱址和內(nèi)能的變化雖。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(guò)程 所作的功雖。解：查表 pl=0.6MPa. tl=200*Ch l=2850kJ/kgv 1=0.3

45、52 nP/kg (u 1=2639 kJ/kg)查表 p2=0.6MPa, l2=300*Ch2=3061 kJ/kgv2=0.4344 nf/kgs2=7.372 kJ/(kg.K)(u2=2801 kJ/kg)査表 p3=0lMPa. s=7.372h3=2680kJ/kgv3= 1.706 m Vkg(u3=2509kJ/kg)定圧過(guò)程加入的熱雖和內(nèi)能變化雖q=h2-h 1=211 kJ/kgAw = A/?-/?Av = 211 - 0.6 x 106 x (0.4344 - 0.352)= 162 kJ/kg絕熱膨脹過(guò)程所作的功量w = /?2 _ h3 (/?2v2 _ p3v3

46、) =292 kJ/kg711汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為：pl=3MPa, (1=4500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.引起的爛產(chǎn)為O.25kJ/(kg.K).則汽輪機(jī)作的功將 為多少？解：查表pl=3MPatl=450C的參數(shù)hl=3344kJ/kgsl=7.O83 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)【2=32.889h2=2160kJ/kgv2=23.52 mVkg汽輪機(jī)所作的功= A/? = 1184 kJ/kg

47、(2)不可逆絕熱膨脹后的爛為s3=7.O83 +O.25=7333kJ/(kgK)p3=5kPa 蒸汽的終參數(shù)：h3=2236kJ/kg汽輪機(jī)所作的功= A/? = 1108 kJ/kg712有一臺(tái)工業(yè)鍋爐.每小時(shí)能生產(chǎn)壓力pl = 1.4MPa, tl=300r 的過(guò)熱蒸汽10U已知給水的富度25-C：從鍋筒引出的濕蒸汽的 干度x=0.96：濕蒸汽在過(guò)熱蒸汽中再加熱至300C：煤的發(fā)熱 值為29400kJ/kgc試求(1)若鍋爐的耗煤最B = 1430kg/h.求 鍋爐效率：(2)濕蒸汽在過(guò)熱器中所吸收的熱雖及內(nèi)能的變化 雖。解：(1)煤的總發(fā)熱量0 = 1430x 29400 = 42.0

48、42IVlkJ/hpl = 1.4MPa, tl=300r的過(guò)熱蒸汽的參數(shù)： hl=3040kJ/kgvl =0.1823n?/kg収水為定值比熱，其的焙值:110=25X4.1868= 104kJ/kg 訊位蒸汽吸熱雖：q=hl-h0=2936 kJ/kg總吸熱址：Q2 = mq = 29.36 MkJ/h鍋爐效率：7/= =69.84%Q(2)濕蒸汽的參數(shù)V2=0.136 m3/kgh2=2708kJ/kg定壓過(guò)程吸收的熱雖q=m(hl-hx)=3.32MkJ內(nèi)能的變化：“ = m(Ali 一 /?Av) =2.65MkJlid1.1附件1： ace與GBT19011-2008標(biāo)準(zhǔn)主要差異

49、性分析f =14.35C19d7-13有一廢熱鍋爐，進(jìn)入該鍋爐的煙氣溫度為tvi=600r排煙溫 度為tv2=2oo-Co此制爐每小時(shí)可產(chǎn)生ts=ioor的干飽和蒸汽 200kg-鍋爐進(jìn)水溫度為2(TC,鍋爐效率為60%。(1)求每小 時(shí)通過(guò)的煙氣S：(2)試將鍋爐中煙氣的放熱過(guò)程與蒸汽的吸 熱過(guò)程定性的表示在同一 t-S圖上。解：2100C的T飽和蒸汽的焙：h=26763kj/kg209水的110=20*486=83.7 kJ/kg水的吸熱雖：q 1=200*(2676.3-83.7)=518520kJ/)i煙氣的放熱址：q=864200 kJ/h0.6煙氣雖：q 864200ni. = =

50、2139kg/hc/1.01x400RT 287 * 673V = 1.93mVkgp 100000V=/Hvv=4128 n?/hv = 81.03 m3/kg水蒸氣密度:干空氣質(zhì):p = l = 0.01234/n3paV _(105 -1635.76)x2.5 777- = = = 2.92RJ287x293求濕空氣質(zhì)址？ = ma(l + 0.001 d) =2.95 kg287濕空氣氣體常數(shù)：R = 288.8 J/(kgK)57哈查在t = IOC ,査水蒸氣表得對(duì)應(yīng)的飽和樂(lè)力為P5 = 1. 228kPaPv = Ps7- 14濕蒸汽進(jìn)入干度計(jì)前的壓力pl = 1.5MPa,經(jīng)節(jié)

51、流后的圧力 p2=0.2MPa,溫度ti=130Co試用焰爛圖確定濕蒸汽的干度。 解：節(jié)流前后焙不變查hs圖得：x=0.978- 1溫度/ =20,樂(lè)力”=0MPa,相對(duì)濕度0=70%的 濕空氣2.5m求該濕空氣的含濕雖、水蒸氣分壓力.露點(diǎn)、水 蒸氣密度、干空氣質(zhì)雖.濕空氣氣體常數(shù)。如該濕空氣在圧力 不變的情況下.被冷卻為1(TC的飽和空氣，求析出的水雖。躲(1)水蒸氣分壓力：根據(jù)/ = 20 ,查水蒸氣表得對(duì)應(yīng)的飽和斥力為含濕址：d2 = 622 比 =7.73 g / kg(a)B_Pv析出水S： niw =ma (cl2 一)=7.62g幾=0.0023368 MPapx =(PP$ = 0.7 X 0.0023368 =0.00163576 MPa含濕雖d = 622 = 622 池8-2 溫度t =25CC,壓力/?=