2022年工程熱力學(xué)課后作業(yè)答案(第三章)第五版

1、優(yōu)秀學(xué)習(xí)資料歡迎下載3 1 寂靜狀態(tài)下的人對環(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)顯現(xiàn)故障后的最初20min 內(nèi)禮堂中的空氣內(nèi)能增加多少？（2）把禮堂空氣和全部的人考慮為一個系統(tǒng)，假設(shè)對外界沒有傳熱，系統(tǒng)內(nèi)能變化多少？如何說明空氣溫度的上升；解：（1）熱力系：禮堂中的空氣；閉口系統(tǒng)依據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程quw由于沒有作功故w=0 ；熱量來源于人體散熱；內(nèi)能的增加等于人體散熱；q200040020 / 60 2.67×105kj（1） 熱力系：禮堂中的空氣和人；閉口系統(tǒng)依據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程quw由于沒有作功故w=0 ；對整個禮

2、堂的空氣和人來說沒有外來熱量， 所以內(nèi)能的增加為 0；空氣溫度的上升是人體的散熱量由空氣吸取，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；再從狀態(tài) 1 經(jīng)過 c變化到狀態(tài) 2；在這個過程中，熱量和功的某些值已知，如表，試確定未知量；過程熱量q（ kj）膨脹功 w（ kj）1-a-210x12-b-1-7-41-c-2解：閉口系統(tǒng)；x22使用閉口系統(tǒng)能量方程(1) 對 1-a-2 和 2-b-1 組成一個閉口循環(huán)，有qw即 10 （ 7） x1+（ 4） x1=7 kj(2) 對 1-c-2 和 2-b-1 也組成一個閉口

3、循環(huán)x2（ 7） 2+ （ 4） x2=5 kj(3) 對過程 2-b-1 ，依據(jù) quwuqw7 43 kj3-6 一閉口系統(tǒng)經(jīng)受了一個由四個過程組成的循環(huán)，試填充表中所缺數(shù)據(jù)；過程q（kj）w （kj）e（ kj）1 21100011002 30100-1003 4-9500-9504 5解：同上題050-503-7 解：熱力系： 1.5kg 質(zhì)量氣體閉口系統(tǒng)，狀態(tài)方程：pavbu1.51.5 p2v2851.5 p1v18590kj由狀態(tài)方程得1000a*0.2+b200=a*1.2+b解上兩式得： a=-800 b=1160就功量為2w1.51pdv1.5 1 2800v1.22116

4、0v0.2 900kj過程中傳熱量quw 990 kj3 8 容積由隔板分成兩部分，左邊盛有壓力為600kpa，溫度為 27的空氣，右邊為真空，容積為左邊5倍；將隔板抽出后，空氣快速膨脹布滿整個容器；試求容器內(nèi)最終壓力和溫度；設(shè)膨脹是在絕熱下進行的；解：熱力系：左邊的空氣系統(tǒng)：整個容器為閉口系統(tǒng)過程特點：絕熱，自由膨脹依據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程quw絕熱 q0自由膨脹 w0因此u=0對空氣可以看作抱負氣體，其內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，得mcv t 2t 10t 2t1300k依據(jù)抱負氣體狀態(tài)方程rt2p1v11p2p1 100kpav 2v 263-9一個儲氣罐從壓縮空氣總管充氣，總管內(nèi)壓縮空氣參數(shù)恒定

5、，為500 kpa ，25；充氣開頭時，罐內(nèi)空氣參數(shù)為 100 kpa ，25；求充氣終了時罐內(nèi)空氣的溫度；設(shè)充氣過程是在絕熱條件下進行的；解：開口系統(tǒng)特點：絕熱充氣過程工質(zhì)：空氣（抱負氣體）依據(jù)開口系統(tǒng)能量方程，忽視動能和未能，同時沒有軸功，沒有熱量傳遞；0m2h2m0h0de沒有流出工質(zhì) m2=0 de=du=mucv2 -mu cv1終態(tài)工質(zhì)為流入的工質(zhì)和原有工質(zhì)和m0= mcv2 -mcv1 mcv2 ucv2 - m cv1 ucv1 =m0h01h0=cp t0 ucv2 =c vt2 ucv1 =cvt1p1vmcv1=mcv2 =rt1p 2vrt 2代入上式 1整理得kt1t

6、 2t 2=398.3kt 1kt 0t 1 p1p23 10供暖用風(fēng)機連同加熱器，把溫度為t10 的冷空氣加熱到溫度為t 2250，然后送入建筑物的風(fēng)道內(nèi)，送風(fēng)量為0.56kg/s ，風(fēng)機軸上的輸入功率為1kw，設(shè)整個裝置與外界絕熱；試運算： （1） 風(fēng)機出口處空氣溫度； （ 2）空氣在加熱器中的吸熱量；（3）如加熱器中有阻力，空氣通過它時產(chǎn)生不行逆的摩擦擾動并帶來壓力降，以上運算結(jié)果是否正確？ 解：開口穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)（1）風(fēng)機入口為 0就出口為mcptqtqmcp0.5610001.00610 31.78t 2t1t1.78 空氣在加熱器中的吸熱量qmcpt0.561.0062501.78

7、138.84kw3 如 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qh 2h1u 2p2v2u1p1v1 ，p2 減小故吸熱減??；3 11一只 0.06m3 的罐，與溫度為 27、壓力為 7mpa 的壓縮空氣干管相連接，當(dāng)閥門打開，空氣流進罐內(nèi)，壓力達到5mpa 時，把閥門關(guān)閉；這一過程進行很快速，可認為絕熱；儲罐的閥門關(guān)閉后放置較長時間，最終罐內(nèi)溫度回復(fù)到室溫；問儲罐內(nèi)最終壓力是多少？解：熱力系：充入罐內(nèi)的氣體由于對真空罐充氣時，是焓變內(nèi)能的過程mhmucptt 0cvkt 01.4300420k罐內(nèi)溫度回復(fù)到室溫過程

8、是定容過程t 2p2p1t3004205 3.57mpa3 12壓力為 1mpa 和溫度為 200的空氣在一主管道中穩(wěn)固流淌；現(xiàn)以一絕熱容器用帶閥門的管道與它相連，漸漸開啟閥門使空氣從主管道流入容器；設(shè)（1）容器開頭時是真空的； （ 2）容器裝有一個用彈簧掌握的活塞，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，假定彈簧的最初長度是自由長度； （3）容器裝在一個活塞，其上有重物，需要1mpa 的壓力舉起它；求每種情形下容器內(nèi)空氣的最終溫度？解:（1）同上題tkt01.4473662k=389 （2） hh=cpt0 l=kpwuwpadlpakdp1 kpap21 pv21 r

9、t2cpt=t 0cv0.5r552k=279 同（ 2）只是 w 不同wpdvpvrtcpt=cvrt 0t 0473k 200 3 13解： wh對抱負氣體 hc ptucvt3 14解：（1）抱負氣體狀態(tài)方程t 2t 1 p 2p12 * 293 586k（2）吸熱：p1vrqmcvtrt1 kt 2500kj13-15 解：煙氣放熱等于空氣吸熱1m3 空氣吸取 1.09 m3 的煙氣的熱q1.09245 267kjq267t 205vc1.2931 1.01t2=10+205=215 3-16 解：m1h1m2h 2m1m2h3hc pt代入得：m1ct 1m2ct 2120 * 773 210473t582k m1m2c330309 3 17解：等容過程cpkcprqm cvt1.4mrt2krt1 1p2vkp1v 1 37.5kj3-18 解：定壓過程p1vt1=mr2068.411032870.03