工程热力学课后作业答案第五版(全).pdf

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1、 1 2-2.已知2N的 M28，求（1）2N的气体常数；（2）标 准状态 下2N的比容和密 度；（3）MPap1.0，500t时的摩尔容积Mv。解：（1）2N的气体常数 2883140MRR296.9)/(KkgJ（2）标准状态下2N的比容和密度 1013252739.296pRTv0.8kgm/3 v11.253/mkg（3）MPap1.0，500t时的摩尔容积Mv Mv pTR064.27kmolm/3 2-3把 CO2压送到容积 3m3的储气罐里，起始表压力301gpkPa，终了表压力3.02gpMpa，温度由 t145增加到 t270。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B101.3

2、25 kPa。解：热力系：储气罐。应用理想气体状态方程。压送前储气罐中 CO2的质量 1111RTvpm 压送后储气罐中CO2的质量 2222RTvpm 根据题意 容积体积不变；R188.9 Bppg11 （1）Bppg22 （2）27311 tT （3）27322 tT （4）压入的 CO2的质量)1122(21TpTpRvmmm（5）将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg 2-5 当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送 300 m3的空气，如外界的温度增高到 27，大气压降低到 99.3kPa，而鼓风机每小时的送风量仍为 300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多

3、少？解：同上题 1000)273325.1013003.99(287300)1122(21TpTpRvmmm41.97kg 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为 15、压力为 0.1MPa 的空气 3 m3，充入容积8.5 m3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到 0.7MPa？设充气过程中气罐内温度不变。解：热力系：储气罐。使用理想气体状态方程。第一种解法：首先求终态时需要充入的空气质量 2882875.810722225RTvpmkg 压缩机每分钟充入空气量 28828731015RTpvmkg 所需时间 mmt219.83m

4、in 第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为 0.1MPa 一定量的空气压缩为0.7MPa 的空气；或者说 0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa 下占体积为多少的问题。根据等温状态方程 constpv 0.7MPa、8.5 m3的空气在 0.1MPa 下占体积为 2 5.591.05.87.01221PVpV m3 压缩机每分钟可以压缩 0.1MPa 的空气 3 m3，则要压缩 59.5 m3的空气需要的时间 35.5919.83min 28 在一直径为 400mm 的活塞上置有质量为3000kg的物体，气缸中空气的温度为 18，质量为 2.12kg。加热后其容

5、积增大为原来的两倍。大气压力 B101kPa，问：（1）气缸中空气的终温是多少？（2）终态的比容是多少？（3）初态和终态的密度各是多少？解：热力系：气缸和活塞构成的区间。使用理想气体状态方程。（1）空气终态温度 1122TVVT582K（2）空气的初容积 p=30009.8/(r2)+101000=335.7kPa pmRTV110.527 m3 空气的终态比容 mVmVv12220.5 m3/kg 或者 pRTv220.5 m3/kg（3）初态密度 527.012.211Vm4 kg/m3 212v2 kg/m3 2-9 解：（1）氮气质量 3008.29605.0107.136RTpvm7

6、.69kg（2）熔化温度 8.29669.705.0105.166mRpvT361K 214 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为%2.232go，%8.762Ng。试求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。解：折合分子量 28768.032232.011iiMgM28.86 气体常数 86.2883140MRR288)/(KkgJ 容积成分 2/22MoMgroo20.9 2Nr 120.979.1 标准状态下的比容和密度 4.2286.284.22M1.288 kg/m3 1v0.776 m3/kg 2-15 已知天然气的容积成分%974CHr，%6.

7、062HCr，%18.083HCr，%18.0104HCr，%2.02COr，%83.12Nr。试求：（1）天然气在标准状态下的密度；（2）各组成气体在标准状态下的分压力。解：（1）密度.05818.04418.0306.01697(iiMrM 3 16.48 30/736.04.2248.164.22mkgM（2）各组成气体在标准状态下分压力 因为：prpii 325.101*%974CHp98.285kPa 同理其他成分分压力分别为：（略）31 安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h，假设能容纳 2000 人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初 20min 内

8、礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少？如何解释空气温度的升高。解：（1）热力系：礼堂中的空气。闭口系统 根据闭口系统能量方程 WUQ 因为没有作功故 W=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。60/204002000Q2.67105kJ（1）热力系：礼堂中的空气和人。闭口系统 根据闭口系统能量方程 WUQ 因为没有作功故W=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，所以内能的增加为 0。空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。35，有一闭口系统，从状态 1 经 a 变化到状态 2，如图，又从状态

9、2 经 b 回到状态 1；再从状态 1 经过 c 变化到状态 2。在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。过程 热量 Q（kJ）膨胀1-a-2 10 x1 2-b-1-7-4 1-c-2 x2 2 解：闭口系统。使用闭口系统能量方程(1)对 1-a-2 和 2-b-1 组成一个闭口循环，有 WQ 即 10（7）x1+（4）x1=7 kJ(2)对 1-c-2 和 2-b-1 也组成一个闭口循环 x2（7）2+（4）x2=5 kJ(3)对过程 2-b-1，根据WUQ)4(7WQU3 kJ 3-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。过程 Q（kJ）W（kJ

10、）12 1100 0 23 0 100 34-950 0 45 0 50 解：同上题 3-7 解：热力系：1.5kg质量气体 闭口系统，状态方程：bavp)85115.1()85225.1(5.1vpvpU 4 90kJ 由状态方程得 1000a*0.2+b 200=a*1.2+b 解上两式得：a=-800 b=1160 则功量为 2.12.02211160)800(215.15.1vvpdvW900kJ 过程中传热量 WUQ990 kJ 38 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为 27的空气，右边为真空，容积为左边 5 倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器

11、内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。解：热力系：左边的空气 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热，自由膨胀 根据闭口系统能量方程 WUQ 绝热0Q 自由膨胀 W 0 因此U=0 对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得 KTTTTmcv300120)12(根据理想气体状态方程 161211222pVVpVRTp100kPa 3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为 500 kPa，25。充气开始时，罐内空气参数为 100 kPa，25。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。解：开口系统 特征：绝热充气过程 工质：空气（理想气体）

12、根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。dEhmhm00220 没有流出工质 m2=0 dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1 终态工质为流入的工质和原有工质和 m0=mcv2-mcv1 mcv2 ucv2-mcv1ucv1=m0h0 (1)h0=cpT0 ucv2=cvT2 ucv1=cvT1 mcv1=11RTVp mcv2=22RTVp 代入上式(1)整理得 21)10(1212ppTkTTTkTT=398.3K 310 供暖用风机连同加热器，把温度为01 t的冷空气加热到温度为2502 t，然后送入建筑物的风道内，送风量为 0.56kg/s，风机轴上的输入

13、功率为 1kW，设整个装置与外界绝热。试计算：（1）风机出口处空气温度；（2）空气在加热器中的吸热量；（3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？解：开口稳态稳流系统（1）风机入口为 0 则出口为310006.156.01000CpmQTQTCpm1.78 78.112ttt 空气在加热器中的吸热量)78.1250(006.156.0TCpmQ138.84kW(3)若加热有阻力，结果 1 仍正确；但在加热器中的吸热量减少。加热器中 5)111(22212vPuvPuhhQ，p2 减小故吸热减小。311 一只 0.06m3的罐，与温度为 27、压力

14、为 7MPa 的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空气流进罐内，压力达到5MPa 时，把阀门关闭。这一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的阀门关闭后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。问储罐内最后压力是多少？解：热力系：充入罐内的气体 由于对真空罐充气时，是焓变内能的过程 mumh KkTTccTvp4203004.100 罐内温度回复到室温过程是定容过程 5420300122PTTp3.57MPa 312 压力为 1MPa 和温度为 200的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道与它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设（1）容器开始时是真空的；（2）容器装有一个用弹簧控

15、制的活塞，活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假定弹簧的最初长度是自由长度；（3）容器装在一个活塞，其上有重物，需要 1MPa 的压力举起它。求每种情况下容器内空气的最终温度？解:（1）同上题 4734.10kTT662K=389（2）wuh h=cpT0 L=kp RTpVkpAppAkdppAdLw212121 T=05.0TRccvp552K=279 同（2）只是 W 不同 RTpVpdVw T=00TTRccvp473K200 3 13 解：hW 对理想气体Tchp Tcuv 3 14 解：（1）理想气体状态方程 293*21212ppTT586K（2）吸热：

16、TkRRTVpTmcQv1112500kJ 3-15 解：烟气放热等于空气吸热 1m3空气吸取 1.09 m3的烟气的热 24509.1Q267kJ 01.11293.1267vcQt205 t2=10+205=215 3-16 解：3)21(2211hmmhmhm Tchp 代入得：330473210773*120)21(2211cmmcTmcTmT582K 309 3 17 解：等容过程 Rcckpp1.4 112112kvpvpkRTRTmTcmQv 6 37.5kJ 3-18 解：定压过程 T1=287103.0104.206813mRVp=216.2K T2=432.4K 内能.21

17、6)287.001.1(1tmcUv156.3kJ 焓变 3.1564.1UkH218.8 kJ 功量 06.0122mVV.04.2068)12(VVppdVW62.05kJ 05.623.156WUQ=218.35 kJ p73 4-1 1kg空气在可逆多变过程中吸热 40kJ，其容 积 增 大 为1102vv，压 力 降 低 为8/12pp，设比热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。解：热力系是 1kg空气 过程特征：多变过程)10/1ln()8/1ln()2/1ln()1/2ln(vvppn0.9 因为 Tcqn 内能变化为 Rcv25717.5)/(KkgJ v

18、pcRc57271004.5)/(KkgJ nc vvcnknc513587.5)/(KkgJ nvvcqcTcu/8103J 膨胀功：uqw32 103J 轴功：nwws28.8 103J 焓变：ukTchp1.4811.2 103J 熵变：12ln12lnppcvvcsvp0.82 103)/(KkgJ 42 有1kg空 气、初 始 状 态 为MPap5.01，1501 t，进行下列过程：（1）可逆绝热膨胀到MPap1.02；（2）不可逆绝热膨胀到MPap1.02，KT3002；（3）可逆等温膨胀到MPap1.02；（4）可逆多变膨胀到MPap1.02，多变 7 指数2n；试求上述各过程中

19、的膨胀功及熵的变化，并将各过程的相对位置画在同一张vp 图和sT 图上 解：热力系1kg空气（1）膨胀功：)12(1111kkppkRTw111.9103J 熵变为 0（2）)21(TTcuwv88.3 103J 12ln12lnppRTTcsp116.8)/(KkgJ（3）21ln1ppRTw 195.4 103)/(KkgJ 21lnppRs 0.462 103)/(KkgJ（4）)12(1111nnppnRTw67.1103J nnppTT1)12(12189.2K 12ln12lnppRTTcsp346.4)/(KkgJ 4-3 具有 1kmol空气的闭口系统，其初始容积为 1m3，终

20、态容积为 10 m3，当初态和终态温度均 100时，试计算该闭口系统对外所作的功及熵的变化。该过程为：（1）可逆定温膨胀；（2）向真空自由膨胀。解：（1）定温膨胀功 110ln*373*287*4.22*293.112lnVVmRTw7140kJ 12lnVVmRs19.14kJ/K(2)自由膨胀作功为 0 12lnVVmRs19.14kJ/K 4 4 质量为 5kg的氧气，在 30温度下定温压缩，容积由 3m3变成 0.6m3，问该过程中工质吸收或放出多少热量？输入或输出多少功量？内能、焓、熵变化各为多少？解：36.0ln*300*8.259*512lnVVmRTq627.2kJ 放热 62

21、7.2kJ 因为定温，内能变化为 0，所以 qw 内能、焓变化均为 0 熵变：12lnVVmRs2.1 kJ/K 4 5 为了试验容器的强度，必须使容器壁受到比大气压力高 0.1MPa的压力。为此把压力等于大气压力。温度为 13的空气充入受试验的容器内，然后关闭进气阀并把空气加热。已知大气压力 B 101.3kPa，试问应将空气的温度加热到多少度？空气的内能、焓和熵的变化为多少？解：（1）定容过程 3.1013.101100*2861212ppTT568.3K（2）内能变化：)2863.568(*287*25)12(TTcuv202.6kJ/kg)2863.568(*287*27)12(TTc

22、hp283.6 kJ/kg 8 12lnppcsv0.49 kJ/(kg.K)4-6 6kg空气由初态 p10.3MPa，t1=30，经过下列不同的过程膨胀到同一终压 p20.1MPa：（1）定温过程；（2）定熵过程；（3）指数为 n 1.2的多变过程。试比较不同过程中空气对外所作的功，所进行的热量交换和终态温度。解：（1）定温过程 1.03.0ln*303*287*621lnppmRTW573.2 kJ WQ T2=T1=30（2）定熵过程)3.01.0(1*303*14.1287*6)12(1 114.114.11kkppTkRmW351.4 kJ Q 0 kkppTT1)12(12221

23、.4K（3）多变过程 nnppTT1)12(12252.3K 3.252303*12.1287*6211TTnRmW436.5 kJ)3033.252(*1*6)12(nkncTTmcQvn218.3 kJ 4 7 已知空气的初态为 p10.6MPa，v1=0.236m3/kg。经过一个多变过程后终态变化为 p20.12MPa，v2=0.815m3/kg。试求该过程的多变指数，以及每千克气体所作的功、所吸收的热量以及内能、焓和熵的变化。解：（1）求多变指数)815.0/236.0ln()6.0/12.0ln()2/1ln()1/2ln(vvppn1.30 1 千克气体所作的功 .0*12.02

24、36.0*6.0(*13.11221111vpvpnw146kJ/kg 吸收的热量 111)12(11)12(knknTTkRnknTTcqn=)236.0*6.0825.0*12.0(14.1113.14.13.136.5 kJ/kg 内能：wqu146-36.5109.5 kJ/kg 焓：)1122(1)12(vpvpkkTTchp153.3 kJ/kg 熵：6.012.0ln*4.717236.0815.0ln*5.100412ln12lnppcvvcsvp90J/(kg.k)4-8 1kg理想气体由初态按可逆多变过程从 400降到 100，压力降为1612pp，已知该过程的膨胀功为20

25、0kJ，吸热量为 40 kJ，设比热为定值，求该气体的pc和vc 解：160)12(wqTTcuvkJ vc533J/(kg.k)9)12(111)21(11nnppnRTTTnRw=200 kJ 解得：n 1.49 R=327 J/(kg.k)代入解得：pc533+327=860 J/(kg.k)4-9 将空气从初态1，t1=20,定熵压缩到它开始时容积的1/3，然后定温膨胀，经过两个过程，空气的容积和开始时的容积相等。求 1kg空气所作的功。解：3114.1293*287)21(111)12(111114.111kkkvvkRTppkRTw -116 kJ/kg 1)21(12kvvTT4

26、54.7K)3/1ln(*7.454*28723ln22vvRTw143.4 kJ/kg w=w1+w2=27.4 kJ/kg 4-10 1kg氮气从初态1 定压膨胀到终态2，然后定熵膨胀到终态3。设已知以下各参数：t1=500，v2=0.25m3/kg，p30.1MPa，v3=1.73m3/kg。求（1）1、2、3 三点的温度、比容和压力的值。（2）在定压膨胀和定熵膨胀过程中内能的变化和所作的功。解：(1)4.1)25.073.1(*1.0)23(32kvvpp1.5 MPa 8.29610*25.0*5.12226RvPT1263K p1=p2=1.5 MPa v1=221vTT=0.15

27、 m3/kg 8.29610*73.1*1.03336RvPT=583 K(2)定压膨胀)12(TTcuv364 kJ/kg)12(TTRw145.4 kJ/kg 定熵膨胀)23(TTcuv505 kJ/kg 321TTkRw-505 kJ/kg 或者：其 q=0,uw=-505 kJ/kg 4-11 1 标准 m3的空气从初态 1 p10.6MPa，t1=300定熵膨胀到状态 2，且 v2=3v1。空气由状态 2 继续被定温压缩，直到比容的值和开始时相等，v3=v1，求 1、2、3 点的参数（P,T,V）和气体所作的总功。解：5106573*287111pRTv0.274 m3/kg 4.1

28、)31(*6.0)21(12kvvpp 0.129 MPa 4.01)31(*573)21(12kvvTT369K V2=3V1=0.822 m3 T3=T2=369K V3=V1=0.274 m3 113*129.0)32(23vvvvpp0.387 MPa 4 12 压气机抽吸大气中的空气，并将其定温压缩至 p25MPa。如压缩 150标准 m3空气，试求用水冷却压气机气缸所必须带走的热量。设大气处于标准状态。解：5101325.0ln*150*10*101325.021ln116ppVpWQ-59260kJ 4-13 活塞式压气机吸入温度t1=20和压力 p10.1MPa的空气，压缩到

29、p20.8MPa，压气机每小时吸气量为600标准 m3。如压缩按定温过程进行，问压气机所需的理论功率为多少千瓦？若压缩按定熵过程进行，则所需的理论功率又为多少千瓦？解：定温：3600*273*287600100000RTpVm0.215kg/s 10 21ln1ppmRTWs37.8KW 定熵)1.08.0(114.1293*287*4.1*215.0)12(11114.114.11kksppkkRTmW51.3 KW 4 14 某工厂生产上需要每小时供应压力为 0.6MPa的压缩空气 600kg；设空气所初始温度为20，压力为 0.1MPa。求压气机需要的最小理论功率和最大理论功率。若按n

30、1.22的多变过程压缩，需要的理论功率为多少？解：最小功率是定温过程 m=600/3600=1/6 kg/s 21ln1ppmRTWs25.1 KW 最大功率是定熵过程)12(11111kksppkkRTmW32.8 KW 多变过程的功率)12(11111nnsppnnRTmW29.6 KW 4 15 实验室需要压力为6MPa的压缩空气，应采用一级压缩还是二级压缩？若采用二级压缩，最佳中间压力应等于多少？设大气压力为 0.1，大气温度为 20，压缩过程多变指数 n=1.25，采用中间冷却器能将压缩气体冷却到初温。试计算压缩终了空气的温度。解：压缩比为 60，故应采用二级压缩。中间压力：312p

31、pp0.775MPa nnppTT1)23(23=441K 4-16 有一离心式压气机，每分钟吸入 p10.1MPa，t1=16的空气 400 m3，排出时 p20.5MPa，t2=75。设过程可逆，试求：(1)此压气机所需功率为多少千瓦？(2)该压气机每分钟放出的热量为多少千焦？解：（1）111RTVpm=8.04kg/s )2/1ln()1/2ln(vvppn=1.13 )21(1TTnnRmmnwWs1183KW （2）)12(1TTcnknmQv=-712.3kJ/s 4 17 三台空气压缩机的余隙容积均为6，进气状态均为 0.1MPa、27，出口压力均为0.5MPa，但压缩过程的指数

32、不同，分别为：n1=1.4，n2=1.25，n3=1。试求各压气机的容积效率（假设膨胀过程的指数和压缩过程的指数相同）。解：1)12(11nvppc n=1.4:1)1.05.0(*06.014.11v0.87 n=1.25：v=0.84 n=1：v=0.76 7-1 当水的温度 t=80，压力分别为 0.01、0.05、0.1、0.5 及 1MPa 时，各处于什么状态并求出该状态下的焓值。解：查表知道 t=80时饱和压力为0.047359MPa。因此在 0.01、0.05、0.1、0.5 及 1MPa 时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焓值分别为 2649.3kJ/kg，33

33、4.9 kJ/kg，335 kJ/kg，335.3 kJ/kg，335.7 kJ/kg。72 已知湿蒸汽的压力 p=1MPa 干度 x=0.9。试分别用水蒸气表和 h-s 图求出 hx，vx，ux，sx。解：查表得：h2777kJ/kg h=762.6 kJ/kg v0.1943m3/kg v0.0011274 m3/kg u=hpv=2582.7 kJ/kg u h 11 pv=761.47 kJ/kg s=6.5847 kJ/(kg.K)s2.1382 kJ/(kg.K)hxxh+(1-x)h=2575.6 kJ/kg vxxv+(1-x)v=0.1749 m3/kg uxxu+(1-x)

34、u=2400 kJ/kg sxxs+(1-x)s=6.14 kJ/(kg.K)7-3 在 V60L 的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度 t210，干饱和蒸汽的含量 mv=0.57kg，试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。解：t210的饱和汽和饱和水的比容分别为：v0.10422m3/kg v0.0011726 m3/kg h2796.4kJ/kg h=897.8 kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量：xmmv)1(vxxvmV 解之得：x=0.53 比容：vxxv+(1-x)v=0.0558 m3/kg 焓：hxxh+(1-x)h=1904kJ/kg 74 将 2kg水盛于容积为 0.2m3的抽空了的密

35、闭刚性容器中，然后加热至 200试求容器中（1）压力；（2）焓；（3）蒸汽的质量和体积。解：（1）查 200的饱和参数 h2791.4kJ/kg h=852.4 kJ/kg v0.12714m3/kg v0.0011565m3/kg 饱和压力 1.5551MPa。刚性容器中水的比容：22.0v0.1 m3/kg0.2 MPa 采用渐缩喷管。c1=20m/s 较小忽略。因此 2-2 截面处是临界点 kkppTT12)12(1421K 222PRTv0.6m3/kg)12(1 11221kkppkkRTc323m/s 222cmvf0.00185m3 9-3 渐缩喷管进口空气的压力 p1=2.53

36、MPa，t180，c1=50m/s。喷管背压 pb=1.5MPa。求喷管出口的气流速度 c2，状态参数 v2、t2。如喷管出口截面积 f2=1cm2，求质量流量。解:528.01ppc2.53=1.33pb 所以渐缩喷管进口截面压力 p2pc1.33 MPa 由定熵过程方程可得：（按 c10 处理）kkppTT1)12(12294K c2a2KRT344 m/s 222PRTv0.0634 m3/kg 222vcfm0.543 m3/s 9-5 空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面上空气参数 p1=0.7MPa，t1947，c1=0m/s。喷管出口处的压力 p2 分别为0.5 MPa 及 0.

37、12 MPa，质量流量均为5.0m kg/s。试选择喷管类型，计算喷管出口截面处的流速及出口截面积。解：（1）p20.5MPa 528.01ppc0.7=0.37 MPa pb 选缩放喷管。kkppTT1)12(12737K 21122TTkkRc985 m/s 222PRTv1.76 m3/kg 222cmvf8.9cm2 9-6 空气流经一断面为 0.1m2的等截面通道，在截面1-1 处测得 c1=100m/s，p1=0.15MPa，t1100；在截面2-2处，测得 c2=171.4m/s，p20.14MPa。若流动无摩擦损失，求（1）质量流量；（2）截面2-2 处的空气温度；（3）截面

38、1-1 与截面 2-2 之间的传热量。解：（1）质量流量 111PRTv0.71 m3/kg 11vfcm14.08 kg/s（2）08.144.1711.022mfcv1.22 m3/kg RvpT222595K（3）tmcqp3141kJ/s 9-7 有 p1=0.18MPa，t1300的氧气通过渐缩喷管，已知背压pb=0.1MPa。喷管出口直径 d2=10mm。如不考虑进口流速的影响，求氧气通过喷管的出口流速及质量流量。解：p20.1 MPa 528.01ppc0.18=0.1 MPa=pb 出口为临界流速 112RTkkcc416.7 m/s 质量流量 kkppTT1)12(12484

39、K 222PRTv1.26 m3/kg 20 2vfcm0.026 kg/s 98 空气通过一喷管，进口压力 p1=0.5MPa，t1600K，质量流量为m 1.5kg/s。如该喷管的出口处压力为 p2=0.1MPa，问应采用什么型式的喷管？如不考虑进口流速影响，求定熵膨胀过程中喷管出口气流流速及出口截面积。如为不可逆绝热流动，喷管效率0.95，则喷管气体出口速度及出口截面积各为多少？解：528.01ppc0.5=0.264 MPa p2 所以应采用缩放喷管。(1)出口流速：kkpp1)12(0.6314 kkppTT1)12(12378.8K 222PRTv1.09 m3/kg)12(1 1

40、1212kkppkkRTc667m/s 22cmvf 24.5cm2(2)22cc650 m/s)21(12TTTT390 K 222PRTv1.12 m3/kg 22cmvf 25.8cm2 9-9 某燃气 p1=1MPa，t11000K，流经渐缩渐扩喷管。已知喷管出口截面上的压力 p2=0.1MPa，进口流速 c1200m/s，喷管效率0.95，燃气的质量流量m 50kg/s，燃气的比热 k1.36，定压质量比热 cp1kJ/(kg.K)。求喷管的喉部截面积和出口截面积。解：进口流速 c1200m/s 221c20 kJ/kg 远小于燃气的进口焓1Tcp1000 kJ/kg 忽略。出口流速

41、：kkpp1)12(0.5436 kkppTT1)12(12543.6K)21(72.442TTccp955m/s 22cc931 m/s)21(12TTTT566 K pckkR1264.7 kJ/(kg.K)222PRTv1.5 m3/kg 出口截面积 22cmvf 805cm2(2)喉部流速：1ppc0.535 MPa kkcTT11847.4K)cckRTc552m/s cccPRTv0.4193 m3/kg 喉部截面积 cccmvf380cm2 21 9-10 水蒸气压力 p1=0.1MPa，t1120以 500m/s的速度流动，求其滞止焓、滞止温度和滞止压力。解：p1=0.1MPa

42、，t1120时水蒸气焓 h1=2716.8 kJ/kg，s1=7.4681 kJ/(kg.K)滞止焓 h0=h1+c2/2=2841.8 kJ/kg 查表得 p0=0.19 MPa t0=185.7 9-11 水蒸气的初参数 p1=2MPa，t1300，经过缩放喷管流入背压 pb=0.1MPa 的环境中，喷管喉部截面积 20cm2。求临界流速、出口速度、质量流量及出口截面积。解：h1=3023 kJ/kg，s1=6.765 kJ/(kg.K)pc=0.5462=1.092 MPa hc=2881 kJ/kg，vc=2.0 m3/kg h2=2454 kJ/kg，v2=1.53 m3/kg cc

43、=chh172.44532.9 m/s c2=2172.44hh1066.7 m/s 质量流量 ccvcfmmin0.533 kg/s 222cmvf76.4cm2 9-12 解：h1=3231 kJ/kg，节流后 s=7.203 kJ/(kg.K)h2=3148 kJ/kg，v2=0.2335 m3/kg pb/p0.546 渐缩喷管 c2=2172.44hh407.4 m/s 22vfcm0.35 kg/s 9-13解：查表得 h2=2736 kJ/kg 由 p1=2MPa 等焓过程查表得 x10.97 t1=212.4 610)21.0(4.2121301212ppttj43.4K/MP

44、a 9-14 解:查表得：h1=3222 kJ/kg h2=3066 kJ/kg c2=2172.44hh558.6 m/s 22cc 519 m/s 动能损失：2)1(222c21 kJ/kg 9-15解：1ln12ln2vvRTTcsv0.199 kJ/(kg.K)（理想气体的绝热节流过程温度相等）用损 sTssThhex0)21(02159.7 kJ/kg 9-16 解：由2/22/12221cTccTcpp得 )1/()12(12kkppTT355K 2/)12(2122cTTccp337m/s 10-1 蒸汽朗肯循环的初参数为 16.5MPa、550，试计算在不同背压 p2=4、6、

45、8、10 及 12kPa 时的热效率。解：朗肯循环的热效率 3121hhhht 22 h1 为主蒸汽参数由初参数 16.5MPa、550定 查表得：h1=3433kJ/kg s1=6.461kJ/(kg.K)h2 由背压和 s1 定 查 h-s 图得：p2=4、6、8、10、12kPa 时分别为 h2=1946、1989、2020、2045、2066 kJ/kg h3 是背压对应的饱和水的焓 查表得。p2=4、6、8、10、12kPa 时饱和水分别为 h3=121.41、151.5、173.87、191.84、205.29 kJ/kg 故热效率分别为：44.9、44、43.35、42.8%、4

46、2.35 10-2 某朗肯循环的蒸汽参数为：t1500、p21kPa，试计算当 p1 分别为4、9、14MPa 时；（1）初态焓值及循环加热量；（2）凝结水泵消耗功量及进出口水的温差；（3）汽轮机作功量及循环净功；（4）汽轮机的排汽干度；（5）循环热效率。解：（1）当 t1500，p1 分别为4、9、14MPa 时初焓值分别为：h1=3445、3386、3323 kJ/kg 熵为 s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)p21kPa(s2=s1)对应的排汽焓 h2：1986、1865、1790 kJ/kg 3 点的温度对应于 2 点的饱和温度 t3=6.98、焓为29.33 k

47、J/kg s3=0.106 kJ/(kg.K)3点压力等于 p1，s3=s3，t3=6.9986、7.047、7.072 则焓 h3分别为：33.33、38.4、43.2 kJ/kg 循环加热量分别为：q1=h1-h3=3411、3347、3279.8 kJ/kg（2）凝结水泵消耗功量：h3-h3 进出口水的温差 t3-t3（3）汽轮机作功量 h1-h2 循环净功0wh1-h2-(h3-h3)（4）汽轮机的排汽干度 s2=s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)p21kPa 对应的排汽干度 0.79、0.74、0.71（5）循环热效率10qw 初 焓值 h1 排汽焓 h2 焓

48、h3 焓 h3 循 环 加热量凝结水泵消耗功量进 出 口水 的 温汽 轮 机作 功 量循环净功循环热效率q1=h1-h3 h3-h3 差 t3-t3 3445 1986 33.33 29.33 3411 4 0.0186 3386 1865 38.4 29.33 3347 9.07 0.067 3323 1790 43.2 29.33 3279.8 13.87 0.092 10-3 一理想朗肯循环，以水作为工质，在循环最高压力为 14MPa、循环最高温度540和循环最低压力 7 kPa 下运行。若忽略泵功，试求：（1）平均加热温度；（2）平均放热温度；（3）利用平均加热温度和平均放热温度计算循

49、环热效率。解：1 点焓和熵分别为：3433kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)2 点焓和熵分别为：2027kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)3 点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：163.38kJ/kg、0.5591 kJ/(kg.K)（1）平均加热温度 3131sshhth547.7K（2）平均放热温度 3232sshhtc312.17K（3）循环热效率 hctt143 10-4 一理想再热循环，用水作为工质，在汽轮机入口处蒸汽的状态为 14 MPa、540，再热状态为3 MPa、540和排汽压力7 kPa 下运行。如忽略泵功，试求：（1）平均加热温度；（2）平均放热温度；（

50、3）利用平均加热温度和平均放热温度计算循环热效率。解：1 点焓和熵分别为：3433kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)3 点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：163.38kJ/kg、0.5591 kJ/(kg.K)再热入口焓 B：压力为 3 MPa，熵为 6.529 kJ/(kg.K)，hB=2988 kJ/kg 再热出口焓 A：hA=3547 kJ/kg，sA=7.347 kJ/(kg.K)2 点焓和熵分别为：2282kJ/kg、7.347 kJ/(kg.K)（4）平均加热温度 3)(13sshhhhtABAh564K 23（5）平均放热温度 3232sshhtc312K（6）循环热