2022年工程热力学习题及答案.docx
精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载习题一刚性容器中贮有空气2kg,初态参数 P1=0.1MPa,T1=293K,内装搅拌器,.输入轴功率 WS=0.2kW,而通过容器壁向环境放热速率为 Q 0 . 1 kW；求：工作1 小时后由容器和外环境所构成的孤立系统的熵增； （已知空气定容比热为 0.7175 kJ/kg.K,气体常数为 0.287 kJ/kg.K）解：取刚性容器中空气为系统,由闭系能量方程：.W s.QU经 1 小时,3600.s3600.mCvT 2T 1WQT 2T 13600.W.Q2933600.0 20 1.544 KmC v2.07175MPa由定容过程：P 2T2,P 2P 1T2.015440. 186P 1T 1T 1293取以上系统及相关外界构成孤立系统：SisoSsysS sur1.2287kJ/KSsurQ T 0360001.293Siso0. 8906.1 22872. 12kJ/K习题二压气机空气由 P1 = 100 kPa,T1 = 400 K,定温压缩到终态 P2 = 1000 kPa,过程中实际消耗功比可逆定温压缩消耗轴功多 25%；设环境温度为 T0 = 300 K；求：压缩每 kg 气体的总熵变；（已知空气气体常数为 0.287 kJ/kg.K）解：取压气机为掌握体；按可逆定温压缩消耗轴功：WSORTlnv2RTlnP 10.287400ln100264.3 kJ/kgv 1P 21000实际消耗轴功：名师归纳总结 WS.125264 . 3330. 4kJ/kgWSh1qh2第 1 页,共 4 页由开口系统能量方程,忽视动能、位能变化：由于抱负气体定温过程：h1=h2故：qW S330. 4kJ/kg- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 孤立系统熵增：SisoSsysS学习必备欢迎下载sur稳态稳流：S sys0lnP 1kJqkSsurS2S 1qRT0P 2T00. 287ln100330. 40. 44/kg1000300习题三 假如室外温度为 -10,为保持车间内最低温度为20,需要每小时向车间供热 36000kJ,求： 1 如采纳电热器供暖 ,需要消耗电功率多少； 2 如采纳热泵供暖,供应热泵的功率至少是多少；3 假如采纳热机带动热泵进行供暖,向热机的供热率至少为多少； 图 1 为热机带动热泵联合工作的示意图；假设：向热机 的供热温度为 600K,热机在大气温度下放热；600K 293K 热泵Q1W热机Q 1263K 图 1 解：1 用电热器供暖,所需的功率即等于供热率, 故电功率为.36000= 10kW WQ36002 假如热泵按逆向卡诺循环运行, 而所需的功最少； 就逆向卡诺循环的供暖系数为W.QT 1T 1T 2=9.77 =1.02kW .W热泵所需的最小功率为.WQW3 按题意,只有当热泵按逆卡诺循环运行时,所需功率为最小； 只有当热机按卡诺循环运行时,输出功率为.W 时所需的供热率为最小；由c1T212630.56T 1600热机按所需的最小供热率为名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - .Q minW./tc.1 021 . 82 kW学习必备欢迎下载.0 56习题四求 出 下 述 情 况 下 , 由 于 不 可 逆 性 引 起 的 作 功 能 力 损 失 ； 已 知 大 气p0=1013215Pa,温度 T0 为 300K；TA=400K （1）将 200kJ 的热直接从 pA=p0、温度为 400K 的恒温热源传给大气；Q=200kJ （2）200kJ 的热直接从大气传向 pB=p0、温度为 200K 的 Q=200kJ T0恒温热源 B；Q=200kJ （3）200kJ的热直接从热源 A 传给热源 B；解：由题意画出示意图 5.4 ；TB=200K （1）将 200kJ 的热直接从 400K恒温热源 A 传给 300K 的大气时,图 2 Q 200S A 0 . 5 kJ/K T A 400Q 200S 0 0 . 667 kJ/K T 0 300热源 A 与大气组成的系统熵变为S 1 S A S 00 5. 0 . 6670 . 167 kJ/K此传热过程中不行逆性引起的作功才能缺失为T 0300 .0 16750 . 1 kJ（2）200kJ 的热直接从大气传向 200K的恒温热源 B时,S B Q 200 1 kJ/K T B 200Q 200S 0 0 . 667 kJ/K T 0 300S 2 S 0 S B 0 . 667 10 . 333 kJ/K此过程不行逆引起的作功才能缺失名师归纳总结 T0S23000.333B,就第 3 页,共 4 页100kJA传给恒温热源（3）200kJ 直接从恒温热源- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - SATQ200学习必备欢迎下载0 .5kJ/K A400SBQ52000.1kJ/K TB200S 30.15kJ/K 作功才能缺失名师归纳总结 T0 S 330005.150kJ第 4 页,共 4 页3）过程相同；可见（ 1）和（ 2）两过程的综合成效与（- - - - - - -
