工程热力学(第五版)课后习题答案(全章节).pdf

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1、工程热力学（第五版）习题答案2-3.把 C 0 2 压送到容积3 m 3的储气罐里，起始表压力 力=kP a,终了表压力 八=1 M p a,温度由t l=45已增加到t 2 =70。试求被压入的C 0 2 的质量。当地大气压B=1 01.3 2 5 kP a。解：热力系：储气罐。应用理想气体状态方程。压送前储气罐中C O 2 的质量,pl，m=-RT压送后储气罐中C O 2 的质量0 p2 V 2m2=-RT2根据题意容积体积不变；R=1 8 8.9pi =p-（i）P2=Pc+B n=H +2 73 （3）T2=t2+2 73 （4）压入的C O 2 的质量将 、（2）、（3）、（4）代

2、入（5）式得m=1 2.02 kg第二章气体的热力性质2-2.已知N?的M=2 8,求（1）汽2 的气体常数：（2）标准状态下N2的比容和密度；（3）P=Q.lMPat=50。时的摩尔容积M v。解：（1）N2的气体常数R 一 旦=8 3 1 4M 2 8 =296.5 Kkg K）（2）标准状态下的比容和密度R T 2 9 6.9 x 2 73v=,p 1 01 3 2 5 _n.mkg*-U.oP=；=1,25依/加p=0.1 M P a,.=500时的摩尔容积R/M v =P=64.27 m，/kmol2-5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

3、匕，大气压降低到99.3kPa,而鼓风机每小时的送风量仍为30()m 3,问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题vRm =m-m2=p2 3 00 9 9.3T2-2 8 7 W1 01.3 2 52 73)x 1 000=4 1.97kg2-6空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15、压力为O.IMPa的空气3 m3,充入容积8.5 m 3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。第种解法：首先求终态时需要充入的空气质量c p2v2 7X105 X8.5m2

4、=-=-R T 2 2 8 7x 2 8 8 kg压缩机每分钟充入空气量pv l x 1 05 x 3m =-=-R T 2 8 7 x 2 8 8 kg所需时间m 2t =f n 19.83min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O.IMPa-定量的空气压缩为0.7MPa的空气；或者说0.7MPa、8.5 m 3的空气在O.IMPa下占体积为多少的问题。根据等温状态方程pv-const0.7MPa、8.5 m 3的空气在O.IMPa下占体积为p2V2 0.7x8.5V1 =jy.jPl 0.1 m3压缩机每分钟可以压缩O.I M P a的空气3 m 3 ,则要压缩59

5、.5 m3的空气需要的时间59.5T-3 1 9.8 3 m i n2-9解：（1）氮气质量pv 13.7X106X0.05m=-=-RT 296.8 x 300=7 69 kg（2）熔化温度.pv 16.5 xl06x 0.05mR 7.69 x 296.8=3 6i K2-14 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为g 2 =23.2%,gN2=7 6.8%。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11M-g.0.232 0.768乙 M 32 281 Zo.oO气体常数R。_ -8314M 28.86=2 8 8，/（依 K）容积成分-

6、g 2 M M。=2 0.9%小2 -1-2 0.9%=79.1%标准状态下的比容和密度M 28.86p=-=-22.4 22.4=1.2 8 8 kg /m 31v=P=0.776 m 3/kgr2-1 5 已知天然气的容积成分 C 4=97/%,rGc 6 =0.6%,rGc 8 =0.18%,rrC 4|0=0U.1168/%0乙。2=0.2%,小2=L83%。试求:天然气在标准状态下的密度；各组成气体在标准状态下的分压力。解：（1）密度M=(97x16+0.6x30+0.18x44+0.18x58+0.2x44+1.83x28)/100=1 6.48M 16.48.3pn=-=-=0.

7、736kg/m 22.4 22.4(2)各组成气体在标准状态下分压力因为：PiPP c 4=9 7%*1 0 L 3 2 5=9&2 8 5 k P a同理其他成分分压力分别为：（略）2-8在一直径为4 0 0 m m 的活塞上置有质量为3 000kg 的物体，气缸中空气的温度为1 8,质量为2.1 2 kg。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B=1 01 kP a,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V272=n =VI 58 2 K（2）空气的初容积p=3 0

8、00 X 9.8/（n r 2）+1 0 1 0 0 0=3 3 5.7 k P aP 0.5 2 7 m 3空气的终态比容c V2 2V1v2=-m m=0.5 m 3/k g或者c RT2v2-=P 0.5 m 3/k g(3)初态密度.m 2.12p=-VI 0.527=4 k g/m 3p2=1丫2 2kg/m33-5,有一闭口系统，从状态I 经 a 变化到状态2,如图，又从状态2 经 b 回到状态1；再从状态I 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。y解：闭口系统。使用闭口系统能量方程(1)对 1 -a-2和 2-b-l组成一个闭口循环，有过程热

9、量Q(kJ)膨胀功W(kJ)l-a-210 xl2-b-l-7-4l-c-2x22(8Q=8W即 10+(-7)=xl+(-4)xl=7 kJ(2)对 l-c-2和 2-b-l也组成一个闭口循环x2+(-7)=2+(-4)x2=5 kJ(3)对过程2-b-l,根据0 =+卬 U=Q 卬=一7(-4)=一3 口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)E(kJ)1 21100011002 30100-100解：同上题3 4-9500-9504 5050-50第三章热力学第一定律3-1 安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h,假设能容纳

10、200()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+W因为没有作功故w=o；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。Q=200 x 400 x 20/60=2 6 7 X 105kJ(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+W因为没有作功故w=o；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

11、内能增加。3-7 解：热力系：1.5kg质量气体闭口系统，状态方程：P=a v+bMJ=1.5(1-5p2V2-85)-(L5plnl-85)=90kJ由状态方程得1000=a*0.2+b200=a*1.2+b解上两式得：a=-800b=1160则功量为W=1.5jpJv=1.5-(-800)v2-11 bOv12=900kJ过程中传热量Q=A U+W=9 9 0 k J3-8容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为6 0 0 k P a,温 度为2 7 C 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。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热卜进行的。解：热力系：左

12、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Q=U +W绝热Q=0自由膨胀w=o因此A 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mcv(T2 T1)=0=T2=Tl=300K根据理想气体状态方程n2r -R-T-2-=-P-W-1 pi.V2 V2 67=100k P a3-9 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 5 0 0 k P a,2 5 o 充气开始时，罐内空气参数为1 0 0 k P a,253 求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件卜进行的。解：开口系统特征：绝热充气过程工质：空气(理想气体)根据开口

13、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。0=mlhl-mOhO+dE没有流出工质m 2=0d E=d U=(m u)c v 2-(m u)c v 1终态工质为流入的工质和原有工质和m 0=m c v 2-m c v lm c v 2 u c v 2-m c v 1 u c v 1 =m 0 h 0 (1)h 0=c p T 0u c v 2=c v T 2u c v l=c v T lpWm c v l=RT1p2Vm c v 2 =RT2代入上式(1)整理得 kTT2T2=-rT1+仅 TO-Tl)包P2=3 9 8.3 K3-1 0 供暖用风机连同加热器，把温度为八二 C

14、 的冷空气加热到温度为2 =2 5 0 匕，然后送入建筑物的风道内，送风量为0.5 6 k g/s,风机轴上的输入功率为I k W,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：开口稳态稳流系统八一Q l o o omC p!sT =Q =A T =-.=-=风 机 入 口 为 O-C 则出口为 ，C P 0.5 6 x1.0 0 6 x1 0巾 式H +A r =1.7 8 匕空气在加热器中的吸热量Q =mC pT=0.5 6 x 1.0 0 6 x（2 5

15、 0-1.7 8）uz1 =13O.O4KW 若 加 热 有 阻 力，结 果 1 仍 正 确；但 在 加 热 器 中 的 吸 热 量 减 少。力口热器中Q =h2-h=u2+P 2v2-（u+P l vl）；p 2 减小故吸热减小。3-1 1 一只0.0 6 m 3的罐，与温度为2 7、压力为7 MP a 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5 M P a 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，是焰变内能的过程mh=muT =S t T O

16、=&T 0 =1.4 x 30 0 =42 0 K罐内温度回复到室温过程是定容过程c T 2 川 30 0 up2=P =-x 5T 42 0 =3.5 7 MP a3-1 2 压力为I MP a 和温度为2 0 0 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）容器装有个用弹簧控制的活塞，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）容器装在一一个活塞，其上有重物，需 要 I MP a 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T

17、 =kT 0=1.4 x 47 3=6 6 2 K=38 9（2）=+Wh=c p T OL=kpW=jpAdL=jpAkdp-；kpAp-pV=(RTcBT 0 =T=4 +SR 552K=279同(2)只是W 不同w=JpdV=pV-RT TQ=TO=c+RT=v 473K=2003-1 3 解：卬=一 郎h=c A T对理想气体 一 u=cvA T3-14 解：(1)理想气体状态方程7 2 =1=2*29 3=586K(2)吸热：C A T p i v R A TQ=mctT=-ATRTl k-1=2500kJ3-15解：烟气放热等于空气吸热lm3空气吸取1.09 m3的烟气的热Q=L0

18、9X245=267kJAy g =_26 7 _pvc 1.29 3X 1x 1.01 一t2=l 0+205=2153 16 解 +?2/Z2=(m+m2)h3h=cpT代入得:T_mcT +m2cT 2 _ 120*7 7 3+210 x 47 3(m l +/?2)c 330=582K=3093-17 解：等容过程k=-=CP-R L4Q =m cvAT =mR T 2-R T _ p2v-pivk Tk 一1=37.5kJ3-18解：定压过程piv _ 206 8.4 X 1O3X 0.03T1=mR1x 28 7=216.2KT2=432.4K内能变化:A U =mcvM=l x(1

19、.01-0.28 7)x 216.2 i%D0.3KJ焰变化:H kbU=1.4 x 156.3=218 8 k J功量交换:V2=2V1=0.06/M3W=f pdV=p(V2-V I)=206 8.4 x 0.03J=62.05kJ热量交换:Q =U+W =156.3+6 2.05=218 35 口第四章理想气体的热力过程及气体压缩4-1 1kg空气在可逆多变过程中吸热40kJ,其容积增大为v2=10v l,压力降低为“2=p l/8 ,设比热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及烯和燃的变化。解：热力系是1kg空气l n(p 2/p l)l n(l/8)=-=-过程特征：多 变 过

20、 程l n(v l/v 2)l n(l/10)=0.9因为q=c,0内能变化为=2R=lCv=W M SJ/(kg.K)n-k _ T 1=3 5 8 7,/(k g K)AM=cvM =qcv Icn=8 X 103J膨胀功：卬=4-=32 X 103J轴功：吗=卬=28.8 X 103J烯变：A力 _ C p A T _ =L4X 8=11.2 X 103J s=c In +cv In 嫡变：W“I =0.8 2x 103 J 4(依 长)4-2 有I k g空气、初始状态为P l =，5 MPa,=15（）e,进行下列过程:（1）可逆绝热膨胀到P?=SIM P；不可逆绝热膨胀到2=0-I

21、MPa,T2=300K.（3）可逆等温膨胀到P?=。.（4）可逆多变膨胀到P?=SIMP”,多变指数n=2.试求上述各过程中的膨胀功及燃的变化，并将各过程的相对位置画在同张P -u图和丁 一 s图上解：热力系1k g空气膨胀功：卬=7口?T口lri-（片2、）,*1 c 1 I =111,9 X 103J燔变为0(2)w=-Awcv(Ti-T2)=8 8.3X 103J加=仆 二-R i n星P T 1 p l =U 6.8 J/（依 K）w =R T l l n 旦（3）2=9 5.4X I O3 /（依 K）As =R n P 2=0.462X103 J4依*）（4）T=67.1X103J

22、T 2=189.2Ks=c I n至-R i n区/T 1 P l=3 4 6./（%gK）4-3具有Ikmol空气的闭口系统，其初始容积为lm 3,终态容积为10 m 3,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尴的变化。该过程为：（1）可逆定温膨胀：（2）向真空自由膨胀。w =m R T I n =1.29 3*22.4*28 7 *37 3*I n =解：（1）定温膨胀功 V I 1 7140kJV 2A.v =m R I n =V I 19.14kJ/K（2）自由膨胀作功为0V 2As =m R I n =V I 19.14kJ/K4-4质量为5kg的氧气，在3（TC

23、温度下定温压缩，容积由3m3变成0.6m 3,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、焰、燧变化各为多少？q解：m R T I n =5*259.8 *300*I n =V I3-627.2W放热 627.2kJ因为定温，内能变化为0,所以w=q内能、熔变化均为o嫡变:s =m R I n V I-2.1 kJ/K4-5 为了试验容器的强度，必须使容器壁受到比大气压力高O.IMPa的压力。为此把压力等于大气压力。温度为13C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、焰和嫡的变化为多少？

24、解：（1）定容过程T 2=T =28 6*1+1L3=rpl 101.3J00.3K.Aw =cv（T 2-T l）=3*28 7 *（56 8.3-28 6）=内能变化：2 202.6kJ/kg7A/?=cp（T2-T l）=一*28 7 *（56 8.3-28 6）=2 283.6 kJ/kgAv =cv I n =6 0.49 kJ/（kg.K）4-6 6kg空气由初态pl=0.3MPa,tl=3（T C,经过卜一列不同的过程膨胀到同一终压p2=0.1MPa：（1）定温过程：（2）定帽过程：（3）指数为n=1.2的多变过程。的热量交换和终态温度。解：（1）定温过程W=?R T l n 旦

25、=6*28 7*303*111空=P?0573.2 kJQ=WT2=T1=3O（2）定嫡过程卬=机 -八 口 一（丝”=6*上 二*303*口k 1 pl 1.4-1Q=0）-1T2=7 1（空）k=“I 221.4K（3）多变过程0 n lT2=r i（庄 江Pl=252.3Kw=加 _ -n _ 7 2 =6*-*303 252.3n-1 1.2-1试比较不同过程中空气对外所作的功，所进行0 1苴-（）14 =0 32 351.4 kJ436.5 kJM-kQ =mcn(T 2-T 1)=6*cv*(252.3-303)=n 1 218.3 kJ4-7已知空气的初态为pl=0.6M Pa,

26、vl=0.236m3/kg.经过一个多变过程后终态变化为p2=0.12MPa,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、焰和燧的变化。l n(p 2/p l)l n(0.12/0.6)n=-=-解：求多变指数 ln(v l/v 2)ln(0.2 3 6/0.81 5)=.3o1千克气体所作的功卬=1 plv l-p2v2=1*(0.6*0.2 3 6-0.1 2*0.81 5)=一 1 1.3-1 146kJ/kg吸收的热量q=%(T 2 -T l)=nk R(T 2-T 1)=nk 1(p2v2-p M)n-l k-I n-i K-I-(

27、0.1 2*0.82 5 -0.6*0.2 3 6)=L 3 -1 1-4-1 36.5 kJ/kg内能：Z k l/=C J W=1 M,N U 1 A r t r I T/I1 146-36.5=-109.5 kJ/kgk h=cp(T 2-T l)=(p2 y 2 -plv l)=焰：k-I-153.3 kJ/kgA s =c I n +cv I n以=1 004.5 *I n竺二+71 7.4*I n也廊 月”1 0.2 3 6 0.6二刈/他太)p2=pl4-8 1kg理想气体由初态按可逆多变过程从400降到lOOC,压力降为 6，已知该过程的膨胀功为200kJ,吸热量为40 k J

28、,设比热为定值，求 该 气 体 的 和 g解：AM=c(T 2-T l)=q-w =-1 60k J=533J/(kg.k)w =a(Tl T 2)=口 一 (区/T 一 1 P l=200 kJ解得：n=1.49R=327 J/(kg.k)C代入解得:P=533+327=860 J/(kg.k)4-9将空气从初态1,tl=20,定嫡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:w l=肆-(泸 有 Y2 817.*4-2193=-116 kJ/kgT 2=n()*_|丫2 =45 4.7Kv 3w2=R T 2 I n =2

29、87*45 4.7*ln(l/3)丫2 =143.4 kJ/kgw=wl+w2=27.4 kJ/kg4-10 1kg氮气从初态1定压膨胀到终态2,然后定嫡膨胀到终态3。设已知以下各参数：tl=500C,v2=0.25m3/kg,p3=0.1MPa,v3=l.73m3/kg.求(1)1、2、3 三点的温度、比容和压力的值。(2)在定压膨胀和定燧膨胀过程中内能的变化和所作的功。p2=p3(Y=O.1*(U 1 4解：丫2 0.2 5 =1.5 MPa P 2v2 1.5 *0.2 5 *1()612=-=-2 96.81263Kpl=p2=1.5 MPaH v 2v i=T 2 =o,15 m3/

30、kg.P 3 v 3 0.1 *1.73*1()615=-=-2 96.8=583 K(2)定压膨胀”3(721)=3 64 k j/k gw =R(T 2-71)=145.4 kJ/kg定境膨胀A n =cv(n-T 2)505 kJ/kg 1-31-4-1RRw =-7,2-7 3 =k-1 -505 kJ/kg或者：其 q=0,卬=-=-505 kJ/kg4-11 1标准m 3的空气从初态1 pl=0.6MPa,tl=300定燧膨胀到状态2,且v2=3vl。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，v 3=v l,求1、2、3点的参数(P.T,V)和气体所作的总功。pl,_R

31、_T_I _2_8_7_*_5_7_3 解：“I 6 x l(p 0.274 m3/kgp2 =pl 凸，=0.6*(-)1 4=u 2 3 0.129 MPaT 2=T 心 产=5 7 3*(l)o.4=口 2 3 369KV2=3V 1=0.822 m3T3=T2=369KV3=V 1=0.274 m3Q-2、八 3 V lp3-p2()=0.1 2 9*=丫 3 vl o.387 MPa4-1 2压气机抽吸大气中的空气，并将其定温压缩至p2=5MPa。如压缩150标准m 3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。=卬=p M i n 包=0.1 01 3 2 5

32、*1 06*i 5 0*l n =解：P 2 5 -59260kJ4-13活塞式压气机吸入温度tl=20和压力pl=0.1 M Pa的空气，压缩到p2=().8M Pa,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？若压缩按定嫡过程进行,则所需的理论功率又为多少千瓦？解：定温：pV 1 00000 x 600m=-=-R T 2 87*2 73*3 600 0.215kg/s叱=求 71 1 1 1 2=P?-37.8KW定境U/1kR T 1 n。*1 4*2 87*2 93”,0.8,=0-215 1,4 1 1-W=-5 1 3 KW4-1

33、4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O.IMPao求压气机需要的最小理论功率和最大理论功率。若按n=1.2 2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%=求 71 历包=P 2=-25.1 KW最大功率是定境过程Pl-3 2.8 KW多变过程的功率4-15实验室需要压力为6 M P a的压缩空气，应采用一级压缩还是二级压缩？若采用：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2 0,压缩过程多变指数n=1.2 5,采用中间冷却器能将压缩气体冷却到初温。试计算

34、压缩终了空气的温度。解：压缩比为6 0,故应采用二级压缩。中间压力：p 2 =7 7 1 p 3 =0.775 M P a=44 I K4-1 6有一离心式压气机，每分钟吸入pl=0.1 M P a,t l=1 6的空气400 m 3,排出时p2=0.5 M P a,t 2=7 5。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干焦？pW m=-解：(1)!RT1=8.0 4 kg/sln(/?2/pl)ln(v l/v 2)=1 1 3Ws=mnw=m(T l-T 2)=U 8 3 K W-kQ=m-cv(T 2-n)(2)!=-7 1 2.3 kJ

35、/s4-17三台空气压缩机的余隙容积均为6%,进气状态均为0.1 M P a、2 7 ,出口压力均为0.5 M P a,但压缩过程的指数不同，分别为：nl=L 4,n2=1.2 5,n3=l.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)。2 -=1-吟)-1 解：P1/I=1-0.0 6*()1 4-1 =n=1,4:0 1 0.87n=1.2 5：4=0.84n=l：4=o.7 65-1第五章热力学第二定律87 3-3 1 3 I./n,r=-1=-=6 4.1 4%I 87 3叱,=7 Q=0.6 4 1 4 x 1 0 0 =6 4.1 4 k W0 2 =(1 -7

36、,)2)=(1-O.6 4 1 4)X 1 0 0 =3 5.86 k W7-7；=1 0 0 0-4 0 0 =6Q%1 0 0 0%=Q Q=0.6X1 0 0 0 =6 0 0 kJ 7 0 0 kJ该循环发动机不能实现5 3%=c(心-1)=1.0 1 x(1 0 0 0-3 0 0)=7 0 7 kJ/kgq2=RT In-=RTi ln-=RTiln 匕K-PPi1.470.2 87 x 3 0 0 x In3 0 0尸1 0 0 0 J-3 6 2.8 kJ/kg卬=%+%=7 0 7 3 6 2.8=3 4 4.2 kJ/kgwn=一3 4 4 2-=4 8.6 8%7 0 7

37、厘=1 0 0 0 3 0 0 =7 0%T、1 0 0 0w-r/r(.7,-0.7 x 7 0 7 =4 95 kJ/kgQz5-5 (1)Hx 1 0 0 0 0 0 =897 6 5 kJ/h2 93Ti-T2 2 93-2 6 3尸号XiP=1 0 0 0 0 0 kJ/h =100000=2 7.7 8 k W 3 6 0 05-6 (1)S2,c2 932 93 2 7 3=1 4.6 5尸=22 0 x 1 0 0 09.7 7 x 3 6 0 0=0.4 5 5 k Wp G 售)x 1 2 0 0由 T rT 3 6 0 0 t2=2 0 -c得(=3 1 3 K=4 0

38、c57。=7,2 1 =0.3 x 5 x l0 0 0 0 =1 5 0 0 0 kJ/h5&。2=Q/l-7)=1 0 0 0 0 x(l-0.3)=7 0 0 0 kJ/h。总=。+。2=1 5 0 0 0 +7 0 0 0 =2 2 0 0 0 kJ/h5-9可逆绝热压缩终态温度(Pi-1人=3 0 0 x1.4-10.3 ”工0 J J4 1 0.6K可逆过程0二 公0+卬=。，不可逆过程。=AU +W =且W =L1W,则 AU =L 1 A Umcv(T2,-T=Amcv(T2-T心=刀+1.1(4一4)=3 0 0 +1.1 x(4 1 0.6 3 0 0)=4 2 1.7 K

39、AS=m cp InT111=0.1x1.01111-0.287111 Pi)3 0 0=0.0 0 2 86 kJ/kg.K-258-7 3 75-1 0理论制冷系数：T F 2 93-2 5 8八 Q,1 2 5 7 0 0 ,”,P=-=4.7 4 k W制冷机理论功率：Sc 7.3 7 x 3 6 0 0散热昂 G =0+尸=1 2 5 7 0 0 +4.7 4 x 3 6 0 0 =1 4 2 7 5 6 kJ/hm冷却水量：Q i 1 4 2 7 5 6牝0加 4.1 9x 7=4 86 7.2 kg/h5-1 1 (1)%=Q i -=1 0 0-3 0 =7 0 kJ热源在完成

40、不可逆循环后嫡增0.0 2 6 kJ/kg.K则第二个过程热源吸热：0=T:+0.026 j=100+600 x 0.026=115.6 kJ工质向热源放热：W=Q2-U2=-115.6-(-30)=-85.6 kJ5-12可逆定温压缩过程嫡变：s=-R In 乙=-0.287 xln Pi可逆过程耗功:0.1-0.66kJ/kgKw=R7；ln a=0.287 X 400 X In 更=-264 kJ/kgPi 1实同耗功 卬 =1 25卬=1.25x(-264)=330 kJ/kg因不可逆性引起的耗散损失：qf=wf-w =-330-(-264)=-66 kJ/kg/=As+义=-0.66

41、+=-0.44 kJ/kg-K总嫡变：T 30。5/3 0=。，(石 一 工)%=%-7)0=R7ln 且%=c、,W _ 4)+RT，ln 乙5-14 02,P3qrj-(l-T j +RTJn区 上弓+北山区一 一 3 I-”,RTjlnhPiI=1940 K T；=660 KJ-1 U 1，/TJnaPiTn=1-=1 T；理=66%1940(2)W。=1000 x 66%=660 kJI 7黑=700 kJ3W=%m ax 一%=700-660 kJ=40 kJm.=pM=-4-0-0-X-0-.1-=0N.44.5C k1g As=1400.7 300 x13.94,0.1832=6

42、34.6 kJA%=?As=300 x13.94x0.1832=766.1 kJ5-23KR(TRT2)_ 1-4x0.287x(500-320)K-1.4-1=180.74 kJ/kgAs=c=1.005xIn-0.287xln I Pi 500 0.5=0.0134 kJ/kg Ke%-ex,2=%-4 +方(s2 T i)=C p 乜)+3=1.005x(500-320)+300 x0.0134=184.92 kJ/kg=180.74=9 7 7%exh-exh2 184.92)./=a积分：生一4)7=但匕-P M)+。-杰=2 +使dv=dv T 1 S T A v-b，曳R j 曳

43、=-J+%、5 J v-b,1 3”(v-Z?)2 v3-T-_ _ _ RCp C -空r +2a。-b)-u RTV3力/小 喘)p dv=cvdT+更-p小v-b)-cvdT+=d u6-4 了ds=d T +(d v =4 +-小T dT)v T v-b6.5 dh=Tds+vdp=RTnv2-bv1-bq=RT ln(v-/?)p7=(剽du=cvdT+T(1)-豹 +dp=cpdT+(y-T pvdp邑包、TVdP)vdTdp+.T d vdv=-d p+Cp dv 肛 PvT1与v无关，仅与T有关6-10 Tds=%dT-vdpTds=cvdT+pdv6-11q=RT In-v,

44、-b =8e.3i1.4.x 5.n0n0 x I.n-2-0-0-.-0-3-1-6-8-vb 5-0.03168=5782.7 kJ/kmol=a1 1、137.64 x(1=20.6 kJ/kmolS V2)(5 20w=q Au=5782.7-20.6=5762.1 kJ/kmol心 J 1-1P R 1 1 丁2,2833.47(1 1 )0.46141273.16.258.15 J6-12=7.3072p2=0 e-L 372=611.2/372=165.4 P a第七章水蒸气7-1当水的温度t=80,压力分别为0.01、0.05、0.1、0.5及IM Pa时,各处于什么状态并求出

45、该状态下的焰值。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IM Pa时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焰值分别为 2649.3kJ/kg,334.9 kJ/kg,335 kJ/kg,335.3 kJ/kg,335.7 kJ/kgo7-2已知湿蒸汽的压力p=lM Pa干度x=0.9。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx,VX,UX,SXO解:查表得：h=2777kJ/kgv=0.1943m3/kgu=h-p v=2582.7 kJ/kgs=6.5847 kJ/(kg.K)hx=xh+(l-x)h=2575.6 kJ/kgvx=

46、xv+(l-x)v=0.1749 m3/kgux=xu+(l-x)u=2400 kJ/kgsx=xs+(l-x)s=6.14 kJ/(kg.K)h=762.6 kJ/kgv,=0.0011274 m3/kgu=h-p v=7 6 1.47 kJ/kgs=2.1382 kJ/(kg.K)7-3在V=60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t=210,干饱和蒸汽的含量m v=0.57kg,试求此湿蒸汽的干度、比容及焰值。解：t=210的饱和汽和饱和水的比容分别为：V=0.10422m3/kg v=0.0011726 m3/kgh=2796.4kJ/kg h=897.8 kJ/kgm=湿饱和蒸汽的

47、质量：xV=xv+(l-x)vm解之得：x=0.53比容：vx=xv+(1 -x)v=0.0558 m3/kg焰：hx=xh+(l-x)h=1904kJ/kg7-4 将 2kg水盛于容积为0.2m3的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200C试求容器中(1)压力；(2)焰；(3)蒸汽的质量和体积。解：(1)查 200的饱和参数h=2791.4kJ/kg h=852.4 kJ/kgv=0.12714m3/kg v=0.0011565m3/kg饱和压力1.555 IMPao刚性容器中水的比容：0.2V =2=0.1 m3/kg0 2 MPa采用渐缩喷管。cl=20m/s较小忽略。因此2-2截面处是

48、临界点421Kv2=P2 0.6m3/kgc2=坨1.V=k 1 323m/sv2 x mJ 2=-=c2 0.00185m39-3渐缩喷管进口空气的压力pl=2.53MPa,tl=80,cl=50m/so喷管背压pb=L5MPa。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=lcm2,求质量流量。解：例=0-528、2 53=1.33pb所以渐缩喷管进口截面压力p2=pc=1.33 MPa由定嫡过程方程可得：(按 c l=0 处理)”2 T2=T1(/)*Pl=294Kc2=a=KRT2=344 m/sv2=P?0.0634 m3/kgf2c2m=-=v2 0.543

49、m3/s9-5空气流经喷管作定嫡流动，已知进口截面上空气参数pl=0.7MPa,tl=947,cl=0m/So喷管出口处的压力p 2 分别为0.5 M Pa及 0.12 M P a,质量流量均为应=0 5kg/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：p2=0.5MPaPc=卿=5 2 8 x 0,7=0.37 MPa pb选缩放喷管。P2 巴T2=T 1 J)卜Pl=737K-12kRc2=-T l-T 2 =Y&985 m/sc RT2v2=-=产 2 1.76 m3/kgv2xm/2 =-=c2 8.9cm29-6空气流经一断面为01m 2的等截面通道，在截面1-1处

50、测得cl=100m/s,pl=0.15MPa,tl=100；在截面 2-2 处,测得 c2=171.4m/s,p2=0.14MPa 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1-1与截面2-2之间的传热量。解：（1）质量流量P1 0.71 m3/kgV 1 14.08 kg/sv 2_ fc l_ 0.1x171.4(2)？14.08=1.22 m3/kgr -P2V2R 595K(3)4=&=3 kJ/s9-7有pl=0.18MPa,tl=300的氧气通过渐缩喷管，已知背压pb=O.IMPa。喷管出口直径d2=10mm。如不考虑进口流速的影响，求氧气通过