工程热力学课后题答案

p1V0.5?106?0.2m1???1.086?kg? 3RgT10.297?10??37?273?开始过程是定容过程,则

T2?P20.8.T1??310?496?K?P10.55QV?m1cV?T?1.086??0.297??496?300??150?kJ?2p2Vcp3dTp2VcpT333pVQp??m2cpdT??2cpdT??ln?22RT2RgTRgT2g70.8?106?0.2??0.297278?2732?ln?67.96(kJ)34960.297?10Q?QV?Qp?150?67.96?218.0(kJ)8.容积为V

?0.6m3的空气瓶内装有压力p1?10MPa,温度为T1?300K的压缩空气,打开压缩空

气瓶上的阀门用以启动柴油机。假定留在瓶中的空气进行的是绝热膨胀。设空气的比热容为定值,

Rg?0.287kj/(kg.K)。

(1).问过一段时间后,瓶中空气从室内空气吸热,温度有逐渐升高,最后重新达到与室温相等,即又恢复到300K,问这时空气瓶中压缩空气的压力

p3为多大?

答案 (1) (2)

T2?271.1K,?m??15.6kg

p3?7.75MPa

9.是导出理想气体定值比热容的多变过程的初、终态熵变为 解:主要步骤与公式

s2?s1?pn?kRgln2n(k?1)p1

s2?s1?cpln

T2p?Rgln2T1p1

T2?p2?????T1?p1??由

n?1n??cp?cV?Rg???cpcV?k 得

cp?kRgk?1

10.压力为160kPa的1kg空气,450K定容冷却到300K,空气放出的热量全部被温度为17℃的大气

环境所吸收。求空气所放出热量的饿有效能和传热过程、的有效能损失,并将有效能损失表示在T上。 解

2?T0??T?Ex,Q???Q?1????mcVdT?1?0?1T?1T????T??mcV??T2?T1??T0ln2?

T1??300???1?0.717???300?450??290ln??23.2(kJ)?450??2?s图

由于放出的热量全部被环境吸收,使热量有效能全部变成了无效能,故有效能损失

I?23.2kJ

有效能损失如图3-40的T?s图上阴影面积所示。

11.空气进行可逆的多变过程,多变

压缩指数

为求热化。

n?1.3,耗功量67.95kj/kg 答

量和热力学能变

Q??16.95kJ,?U?50.85kJ

第六章 水蒸气

1.湿饱和蒸汽,答案

p?0.9MPa,x?0.85,试由水蒸气表求t,h,v,s,和u。

ts?175.389?C,h?2468.99kJkg v?0.18284m3kg,s?5.9431kJ?kg.K?u?2304.43kJkg

2.过热蒸汽,p数。

?3.0MPa.t?425℃,根据水蒸气表求v,h,s,u和过热度D,再用h?s图求上述参

答案 查表:v?0.103638m3kg,h?3286.7kJkg

s?7.00255kJ?kg.K?,u?2958kJkgD?t?ts?191.107C 查图:v?

?0.105m3kg,h?3290kJkg

s?7.00kJ?kg.K?,u?2958kJkgD?190C;3.开水房用开水的蒸汽与t?

?20℃同压下的水混合,试问欲得5t的开水,需要多少蒸汽和水?

解 设需蒸汽为mVkg,则水为mw由

?m?mV。

p?0.1MPa,查得h??417.52kJkg,h???2675.14kJkg

t?20?C时,h2?83.96kJkg

h1?xh????1?x?h??0.86?2675.14?0.14?417.52?2359.07?kJkg?

根据热力学第学一定律

???0mh???mVh2??m?mV?h1??0 m?h??h1?5000??417.52?83.96?mV???733?kg?h1?h22359.07?83.96mw?m?mV?5000?733?4267?kg?4.已知水蒸气

p?0.2MPa,h?1300kj/kg,试求其v,t,s。

答案

v?0.3158m3kg,t?120.30?C,s?3.5452kJ?kg.K?

?2.0MPa,x1?0.95,定温膨胀至p2?0.1MPa,求终态v,h,s及过程中对外所

5.1kg蒸汽,p1做的功。 解

w?683.0?kJkg?

p1?3.0MPa,t1?435℃。若经可逆膨胀绝热至p2?.MPa,蒸汽流量为

6.进汽轮机的蒸汽参数为

4.0kg/s,求汽轮机的理想功率为多少千克:

答案

P?4.66?103kW

7.一刚性容器的容积为0.3MPa,其中

15为饱和水,其余为饱和蒸汽,容器中初压为0.1MPa。欲使

饱和水全部汽化,问需要加入多少热量?终态压力为多少?若热源温度为500℃,试求不可逆温差传热的有效能损失。设环境温度为27℃。

I?2.005?104?kJ?

8.容积为0.36m的刚性容器中贮有t3?350℃的水蒸气,其压力表度数为100kPa。现容器对环境散热

使压力下降到压力表度数为50kPa。试求:

(1).确定初始状态是什么状态? (2).求水蒸气终态温度;

(3).求过程放出的热量和放热过程的有效能损失。 设环境温度为20℃,大气压力为0.1MPa。 答案 (1)过热蒸汽;

(2)t2热表或h??145.8?C(此结果为利用教材《热工基础与应用》后附录A-7所得。利用较详细水蒸气

s图答案应为191?C)

(3)Q??82.6kJ,I?35.8kJ(同上,Q??59.1kJ,I?27.2kJ)

?0.88的湿空气状态下进入冷凝器,被定压冷却凝结为饱和

9.气轮机的乏汽在真空度为96kPa干度为x水。试计算乏汽体积是饱和水体积的多少倍,以及1kg乏汽2在冷凝器中放出的热量。设大气压力为

0.1MPa 答案

V1?3.05?104,q?2140kJkg V1?A,B两部分。设A的容积为0.16m3,内盛有压力

10.一刚性绝热容器内刚性各班将容器分为容积相同的

为0.1MPa、温度为300℃的水蒸气;B为真空。抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨胀达到新的平衡态。试求终态水蒸气的压力、温度和自由膨胀引起的不可逆有效能损失。设环境温度为20℃,并假设该蒸汽的自由膨胀满足解(1)由

pV?常数。

p2V2?p1V1?常数

p2?p1V11?1.0??0.5?MPa? V22(2) 由

p1?1.0MPa,t1?300?C,查得

v1?0.2579m3kg,s1?7.1216kJ?kg.K?m?V10.16??0.62kgv10.25793V2?2V1?0.32mv2?由

V20.32??0.5161m3kgm0.62??p2?0.5MPa,v2?0.5161m3kg,查得

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