工程熱力學(xué)課后習(xí)題答案

1、 . . 74/74工程熱力學(xué)(第五版)習(xí)題答案工程熱力學(xué)（第五版）廉樂(lè)明 譚羽非等編第二章 氣體的熱力性質(zhì)2-2.已知的M28，求（1）的氣體常數(shù)；（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度；（3），時(shí)的摩爾容積。解：（1）的氣體常數(shù)296.9（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度0.81.25（3），時(shí)的摩爾容積64.272-3把CO2壓送到容積3m3的儲(chǔ)氣罐里，起始表壓力kPa，終了表壓力Mpa，溫度由t145增加到t270。試求被壓入的CO2的質(zhì)量。當(dāng)?shù)卮髿鈮築101.325 kPa。解：熱力系：儲(chǔ)氣罐。應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程。壓送前儲(chǔ)氣罐中CO2的質(zhì)量壓送后儲(chǔ)氣罐中CO2的質(zhì)量根據(jù)題意容積體積不變；R188.

2、9（1）（2）（3）（4）壓入的CO2的質(zhì)量（5）將（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得m=12.02kg2-5當(dāng)外界為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，一鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)可送300 m3的空氣，如外界的溫度增高到27，大氣壓降低到99.3kPa，而鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)的送風(fēng)量仍為300 m3，問(wèn)鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的質(zhì)量改變多少？解：同上題41.97kg2-6 空氣壓縮機(jī)每分鐘自外界吸入溫度為15、壓力為0.1MPa的空氣3 m3，充入容積8.5 m3的儲(chǔ)氣罐。設(shè)開(kāi)始時(shí)罐的溫度和壓力與外界一樣，問(wèn)在多長(zhǎng)時(shí)間空氣壓縮機(jī)才能將氣罐的表壓力提高到0.7MPa？設(shè)充氣過(guò)程中氣罐溫度不變。解：熱力系：儲(chǔ)氣罐。使用理想氣體狀態(tài)方程。第一

3、種解法：首先求終態(tài)時(shí)需要充入的空氣質(zhì)量kg壓縮機(jī)每分鐘充入空氣量kg所需時(shí)間19.83min第二種解法將空氣充入儲(chǔ)氣罐中，實(shí)際上就是等溫情況下把初壓為0.1MPa一定量的空氣壓縮為0.7MPa的空氣；或者說(shuō)0.7MPa、8.5 m3的空氣在0.1MPa下占體積為多少的問(wèn)題。根據(jù)等溫狀態(tài)方程0.7MPa、8.5 m3的空氣在0.1MPa下占體積為 m3壓縮機(jī)每分鐘可以壓縮0.1MPa的空氣3 m3，則要壓縮59.5 m3的空氣需要的時(shí)間19.83min28 在一直徑為400mm的活塞上置有質(zhì)量為3000kg的物體，氣缸中空氣的溫度為18，質(zhì)量為2.12kg。加熱后其容積增大為原來(lái)的兩倍。大氣壓力

4、B101kPa，問(wèn)：（1）氣缸中空氣的終溫是多少？（2）終態(tài)的比容是多少？（3）初態(tài)和終態(tài)的密度各是多少？解：熱力系：氣缸和活塞構(gòu)成的區(qū)間。使用理想氣體狀態(tài)方程。（1）空氣終態(tài)溫度582K（2）空氣的初容積p=30009.8/(r2)+101000=335.7kPa0.527 m3空氣的終態(tài)比容0.5 m3/kg或者0.5 m3/kg（3）初態(tài)密度4 kg /m32 kg /m32-9 解：（1）氮?dú)赓|(zhì)量7.69kg（2）熔化溫度361K214 如果忽略空氣中的稀有氣體，則可以認(rèn)為其質(zhì)量成分為，。試求空氣的折合分子量、氣體常數(shù)、容積成分與在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度。解：折合分子量28.86氣體常

5、數(shù)288容積成分20.9120.979.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度1.288 kg /m30.776 m3/kg2-15 已知天然氣的容積成分，。試求：天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度；各組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的分壓力。解：（1）密度16.48（2）各組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分壓力因?yàn)椋?8.285kPa同理其他成分分壓力分別為：（略）第三章 熱力學(xué)第一定律31 安靜狀態(tài)下的人對(duì)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)出現(xiàn)故障后的最初20min禮堂中的空氣能增加多少？（2）把禮堂空氣和所有的人考慮為一個(gè)系統(tǒng)，假設(shè)對(duì)外界沒(méi)有傳熱，系統(tǒng)能變化多少？如何解釋空氣

6、溫度的升高。解：（1）熱力系：禮堂中的空氣。閉口系統(tǒng)根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程因?yàn)闆](méi)有作功故W=0；熱量來(lái)源于人體散熱；能的增加等于人體散熱。2.67105kJ（1）熱力系：禮堂中的空氣和人。閉口系統(tǒng)根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程因?yàn)闆](méi)有作功故W=0；對(duì)整個(gè)禮堂的空氣和人來(lái)說(shuō)沒(méi)有外來(lái)熱量，所以能的增加為0。空氣溫度的升高是人體的散熱量由空氣吸收，導(dǎo)致的空氣能增加。35，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?gòu)臓顟B(tài)1經(jīng)過(guò)c變化到狀態(tài)2。在這個(gè)過(guò)程中，熱量和功的某些值已知，如表，試確定未知量。過(guò)程熱量Q（kJ）膨脹功W（kJ）1-a-210 x12-b-1-7-41-c-2x2

7、2解：閉口系統(tǒng)。使用閉口系統(tǒng)能量方程(1)對(duì)1-a-2和2-b-1組成一個(gè)閉口循環(huán)，有即10（7）x1+（4）x1=7 kJ(2)對(duì)1-c-2和2-b-1也組成一個(gè)閉口循環(huán)x2（7）2+（4）x2=5 kJ(3)對(duì)過(guò)程2-b-1，根據(jù)3 kJ3-6 一閉口系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)由四個(gè)過(guò)程組成的循環(huán)，試填充表中所缺數(shù)據(jù)。過(guò)程Q（kJ）W（kJ）E（kJ）12110001100230100-10034-9500-95045050-50解：同上題3-7解：熱力系：1.5kg質(zhì)量氣體閉口系統(tǒng)，狀態(tài)方程：90kJ由狀態(tài)方程得1000a*0.2+b200=a*1.2+b解上兩式得：/a=-800b=1160則功量

8、為900kJ過(guò)程中傳熱量990 kJ38 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，空氣迅速膨脹充滿整個(gè)容器。試求容器最終壓力和溫度。設(shè)膨脹是在絕熱下進(jìn)行的。解：熱力系：左邊的空氣系統(tǒng)：整個(gè)容器為閉口系統(tǒng)過(guò)程特征：絕熱，自由膨脹根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程絕熱自由膨脹W0因此U=0對(duì)空氣可以看作理想氣體，其能是溫度的單值函數(shù)，得根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程100kPa3-9一個(gè)儲(chǔ)氣罐從壓縮空氣總管充氣，總管壓縮空氣參數(shù)恒定，為500 kPa，25。充氣開(kāi)始時(shí)，罐空氣參數(shù)為100 kPa，25。求充氣終了時(shí)罐空氣的溫度。設(shè)充氣過(guò)程是在絕熱條件下

9、進(jìn)行的。解：開(kāi)口系統(tǒng)特征：絕熱充氣過(guò)程工質(zhì)：空氣（理想氣體）根據(jù)開(kāi)口系統(tǒng)能量方程，忽略動(dòng)能和未能，同時(shí)沒(méi)有軸功，沒(méi)有熱量傳遞。沒(méi)有流出工質(zhì)m2=0dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1終態(tài)工質(zhì)為流入的工質(zhì)和原有工質(zhì)和m0= mcv2-mcv1mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0(1)h0=cpT0ucv2=cvT2ucv1=cvT1mcv1=mcv2 =代入上式(1)整理得=398.3K310供暖用風(fēng)機(jī)連同加熱器，把溫度為的冷空氣加熱到溫度為，然后送入建筑物的風(fēng)道，送風(fēng)量為0.56kg/s，風(fēng)機(jī)軸上的輸入功率為1kW，設(shè)整個(gè)裝置與外界絕熱。試計(jì)算：（1）風(fēng)機(jī)出口處空氣溫度；（2

10、）空氣在加熱器中的吸熱量；（3）若加熱器中有阻力，空氣通過(guò)它時(shí)產(chǎn)生不可逆的摩擦擾動(dòng)并帶來(lái)壓力降，以上計(jì)算結(jié)果是否正確？解：開(kāi)口穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)（1）風(fēng)機(jī)入口為0則出口為1.78空氣在加熱器中的吸熱量138.84kW(3)若加熱有阻力，結(jié)果1仍正確；但在加熱器中的吸熱量減少。加熱器中，p2減小故吸熱減小。311一只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(mén)打開(kāi)，空氣流進(jìn)罐，壓力達(dá)到5MPa時(shí)，把閥門(mén)關(guān)閉。這一過(guò)程進(jìn)行很迅速，可認(rèn)為絕熱。儲(chǔ)罐的閥門(mén)關(guān)閉后放置較長(zhǎng)時(shí)間，最后罐溫度回復(fù)到室溫。問(wèn)儲(chǔ)罐最后壓力是多少？解：熱力系：充入罐的氣體由于對(duì)真空罐充氣時(shí)，是焓變能的過(guò)程罐

11、溫度回復(fù)到室溫過(guò)程是定容過(guò)程3.57MPa312壓力為1MPa和溫度為200的空氣在一主管道中穩(wěn)定流動(dòng)。現(xiàn)以一絕熱容器用帶閥門(mén)的管道與它相連，慢慢開(kāi)啟閥門(mén)使空氣從主管道流入容器。設(shè)（1）容器開(kāi)始時(shí)是真空的；（2）容器裝有一個(gè)用彈簧控制的活塞，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(zhǎng)度是自由長(zhǎng)度；（3）容器裝在一個(gè)活塞，其上有重物，需要1MPa的壓力舉起它。求每種情況下容器空氣的最終溫度？解:（1）同上題662K=389（2）h=cpT0L=kpT=552K=279同（2）只是W不同T=473K200313解：對(duì)理想氣體314解：（1）理想氣體狀態(tài)方程586

12、K（2）吸熱：2500kJ3-15解：煙氣放熱等于空氣吸熱1m3空氣吸取1.09 m3的煙氣的熱267kJ205t2=10+205=2153-17解：代入得：582K309318解：等容過(guò)程1.437.5kJ3-19解：定壓過(guò)程T1=216.2KT2=432.4K能變化：156.3kJ焓變化：218.8 kJ功量交換： 62.05kJ熱量交換： =218.35 kJ第四章 理想氣體的熱力過(guò)程與氣體壓縮4-1 1kg空氣在可逆多變過(guò)程中吸熱40kJ，其容積增大為，壓力降低為，設(shè)比熱為定值，求過(guò)程中能的變化、膨脹功、軸功以與焓和熵的變化。解：熱力系是1kg空氣過(guò)程特征：多變過(guò)程0.9因?yàn)槟茏兓癁?

13、17.51004.53587.58103J膨脹功：32 103J軸功：28.8 103J焓變：1.4811.2 103J熵變：0.8210342 有1kg空氣、初始狀態(tài)為，進(jìn)行下列過(guò)程：（1）可逆絕熱膨脹到；（2）不可逆絕熱膨脹到，；（3）可逆等溫膨脹到；（4）可逆多變膨脹到，多變指數(shù)；試求上述各過(guò)程中的膨脹功與熵的變化，并將各過(guò)程的相對(duì)位置畫(huà)在同一圖和圖上解：熱力系1kg空氣膨脹功：111.9103J熵變?yōu)?（2）88.3103J116.8（3）195.41030.462103（4）67.1103J189.2K346.44-3具有1kmol空氣的閉口系統(tǒng)，其初始容積為1m3，終態(tài)容積為10

14、m3，當(dāng)初態(tài)和終態(tài)溫度均100時(shí)，試計(jì)算該閉口系統(tǒng)對(duì)外所作的功與熵的變化。該過(guò)程為：（1）可逆定溫膨脹；（2）向真空自由膨脹。解：（1）定溫膨脹功7140kJ19.14kJ/K(2)自由膨脹作功為019.14kJ/K44質(zhì)量為5kg的氧氣，在30溫度下定溫壓縮，容積由3m3變成0.6m3，問(wèn)該過(guò)程中工質(zhì)吸收或放出多少熱量？輸入或輸出多少功量？能、焓、熵變化各為多少？解：627.2kJ放熱627.2kJ因?yàn)槎?，能變化?，所以能、焓變化均為0熵變：2.1 kJ/K45為了試驗(yàn)容器的強(qiáng)度，必須使容器壁受到比大氣壓力高0.1MPa的壓力。為此把壓力等于大氣壓力。溫度為13的空氣充入受試驗(yàn)的容器，然

15、后關(guān)閉進(jìn)氣閥并把空氣加熱。已知大氣壓力B101.3kPa，試問(wèn)應(yīng)將空氣的溫度加熱到多少度？空氣的能、焓和熵的變化為多少？解：（1）定容過(guò)程568.3K能變化：202.6kJ/kg283.6 kJ/kg0.49 kJ/(kg.K)4-66kg空氣由初態(tài)p10.3MPa，t1=30，經(jīng)過(guò)下列不同的過(guò)程膨脹到同一終壓p20.1MPa：（1）定溫過(guò)程；（2）定熵過(guò)程；（3）指數(shù)為n1.2的多變過(guò)程。試比較不同過(guò)程中空氣對(duì)外所作的功，所進(jìn)行的熱量交換和終態(tài)溫度。解：（1）定溫過(guò)程573.2 kJT2=T1=30（2）定熵過(guò)程351.4 kJQ0221.4K（3）多變過(guò)程252.3K436.5 kJ218

16、.3 kJ47已知空氣的初態(tài)為p10.6MPa，v1=0.236m3/kg。經(jīng)過(guò)一個(gè)多變過(guò)程后終態(tài)變化為p20.12MPa，v2=0.815m3/kg。試求該過(guò)程的多變指數(shù)，以與每千克氣體所作的功、所吸收的熱量以與能、焓和熵的變化。解：（1）求多變指數(shù)1.301千克氣體所作的功146kJ/kg吸收的熱量=36.5 kJ/kg能：146-36.5109.5 kJ/kg焓： 153.3 kJ/kg熵：90J/(kg.k)4-81kg理想氣體由初態(tài)按可逆多變過(guò)程從400降到100，壓力降為，已知該過(guò)程的膨脹功為200kJ，吸熱量為40 kJ，設(shè)比熱為定值，求該氣體的和解：kJ533J/(kg.k)=

17、200 kJ解得：n1.49R=327 J/(kg.k)代入解得：533+327=860 J/(kg.k)4-9將空氣從初態(tài)1，t1=20,定熵壓縮到它開(kāi)始時(shí)容積的1/3，然后定溫膨脹，經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程，空氣的容積和開(kāi)始時(shí)的容積相等。求1kg空氣所作的功。解：-116 kJ/kg454.7K143.4 kJ/kgw=w1+w2=27.4 kJ/kg4-10 1kg氮?dú)鈴某鯌B(tài)1定壓膨脹到終態(tài)2，然后定熵膨脹到終態(tài)3。設(shè)已知以下各參數(shù)：t1=500，v2=0.25m3/kg ，p30.1MPa，v3=1.73m3/kg。求（1）1、2、3三點(diǎn)的溫度、比容和壓力的值。（2）在定壓膨脹和定熵膨脹過(guò)程中能的

18、變化和所作的功。解：(1)1.5 MPa1263Kp1=p2=1.5 MPav1=0.15 m3/kg=583 K(2) 定壓膨脹364 kJ/kg145.4 kJ/kg定熵膨脹505 kJ/kg-505 kJ/kg或者：其q=0,= -505 kJ/kg4-11 1標(biāo)準(zhǔn)m3的空氣從初態(tài)1 p10.6MPa，t1=300定熵膨脹到狀態(tài)2，且v2=3v1。空氣由狀態(tài)2繼續(xù)被定溫壓縮，直到比容的值和開(kāi)始時(shí)相等，v3=v1，求1、2、3點(diǎn)的參數(shù)（P,T,V）和氣體所作的總功。解：0.274 m3/kg 0.129 MPa369KV2=3V1=0.822 m3T3=T2=369KV3=V1=0.274

19、 m30.387 MPa412 壓氣機(jī)抽吸大氣中的空氣，并將其定溫壓縮至p25MPa。如壓縮150標(biāo)準(zhǔn)m3空氣，試求用水冷卻壓氣機(jī)氣缸所必須帶走的熱量。設(shè)大氣處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。解：-59260kJ4-13 活塞式壓氣機(jī)吸入溫度t1=20和壓力p10.1MPa的空氣，壓縮到p20.8MPa，壓氣機(jī)每小時(shí)吸氣量為600標(biāo)準(zhǔn)m3。如壓縮按定溫過(guò)程進(jìn)行，問(wèn)壓氣機(jī)所需的理論功率為多少千瓦？若壓縮按定熵過(guò)程進(jìn)行，則所需的理論功率又為多少千瓦？解：定溫：0.215kg/s37.8KW定熵51.3 KW414 某工廠生產(chǎn)上需要每小時(shí)供應(yīng)壓力為0.6MPa的壓縮空氣600kg；設(shè)空氣所初始溫度為20，壓力為0.1M

20、Pa。求壓氣機(jī)需要的最小理論功率和最論功率。若按n1.22的多變過(guò)程壓縮，需要的理論功率為多少？解：最小功率是定溫過(guò)程m=600/3600=1/6 kg/s25.1 KW最大功率是定熵過(guò)程32.8 KW多變過(guò)程的功率29.6 KW415 實(shí)驗(yàn)室需要壓力為6MPa的壓縮空氣，應(yīng)采用一級(jí)壓縮還是二級(jí)壓縮？若采用二級(jí)壓縮，最佳中間壓力應(yīng)等于多少？設(shè)大氣壓力為0.1，大氣溫度為20，壓縮過(guò)程多變指數(shù)n=1.25，采用中間冷卻器能將壓縮氣體冷卻到初溫。試計(jì)算壓縮終了空氣的溫度。解：壓縮比為60，故應(yīng)采用二級(jí)壓縮。中間壓力：0.775MPa =441K 4-16 有一離心式壓氣機(jī)，每分鐘吸入p10.1MP

21、a，t1=16的空氣400 m3，排出時(shí)p20.5MPa，t2=75。設(shè)過(guò)程可逆，試求：(1)此壓氣機(jī)所需功率為多少千瓦？(2)該壓氣機(jī)每分鐘放出的熱量為多少千焦？解：（1） =8.04kg/s =1.131183KW （2） =-712.3kJ/s 417 三臺(tái)空氣壓縮機(jī)的余隙容積均為6，進(jìn)氣狀態(tài)均為0.1MPa、27，出口壓力均為0.5MPa，但壓縮過(guò)程的指數(shù)不同，分別為：n1=1.4，n2=1.25，n3=1。試求各壓氣機(jī)的容積效率（假設(shè)膨脹過(guò)程的指數(shù)和壓縮過(guò)程的指數(shù)一樣）。解：n=1.4:0.87n=1.25：=0.84n=1：=0.76第五章 熱力學(xué)第二定律5-1 5-2 該循環(huán)發(fā)動(dòng)

22、機(jī)不能實(shí)現(xiàn)5-3 5-4 5-5 5-6 由得5-7 5-8 5-9 可逆絕熱壓縮終態(tài)溫度K可逆過(guò)程，不可逆過(guò)程且，則K=0.00286 kJ/kg.K5-10 理論制冷系數(shù)：制冷機(jī)理論功率：散熱量：冷卻水量：5-11 熱源在完成不可逆循環(huán)后熵增0.026kJ/kg.K則第二個(gè)過(guò)程熱源吸熱：工質(zhì)向熱源放熱：5-12 可逆定溫壓縮過(guò)程熵變：可逆過(guò)程耗功：實(shí)際耗功：因不可逆性引起的耗散損失：總熵變：5-13 ，5-14 ，5-15 ，5-16 5-17 5-18 5-19 環(huán)境熵變：空氣熵變：孤立系統(tǒng)熵變：5-20 排開(kāi)環(huán)境所作的功為作功能力損失（51.2kJ/kg）5-21 5-22 5-23

23、5-24 符合！第六章習(xí)題解答6-1 6-2 6-3 積分：，6-4 6-5 （濕蒸氣區(qū)T恒定）6-6 6-7 6-8 6-9 與v無(wú)關(guān)，僅與T有關(guān)6-10 6-11 6-12 Pa第七章 水蒸氣7-1當(dāng)水的溫度t=80，壓力分別為0.01、0.05、0.1、0.5與1MPa時(shí)，各處于什么狀態(tài)并求出該狀態(tài)下的焓值。解：查表知道 t=80時(shí)飽和壓力為0.047359MPa。因此在0.01、0.05、0.1、0.5與1MPa時(shí)狀態(tài)分別為過(guò)熱、未飽和、未飽和，未飽和、未飽和。焓值分別為2649.3kJ/kg，334.9 kJ/kg，335 kJ/kg，335.3 kJ/kg，335.7 kJ/kg。

24、72已知濕蒸汽的壓力p=1MPa干度x=0.9。試分別用水蒸氣表和h-s圖求出hx，vx，ux，sx。解：查表得：h2777kJ/kgh=762.6 kJ/kgv0.1943m3/kgv0.0011274 m3/kgu= hpv=2582.7 kJ/kguhpv=761.47 kJ/kgs=6.5847 kJ/(kg.K)s2.1382 kJ/(kg.K)hxxh+(1-x)h=2575.6 kJ/kgvxxv+(1-x)v=0.1749 m3/kguxxu+(1-x)u=2400 kJ/kgsxxs+(1-x)s=6.14 kJ/(kg.K)7-3在V60L的容器中裝有濕飽和蒸汽，經(jīng)測(cè)定其溫

25、度t210，干飽和蒸汽的含量mv=0.57kg，試求此濕蒸汽的干度、比容與焓值。解：t210的飽和汽和飽和水的比容分別為：v0.10422m3/kgv0.0011726 m3/kgh2796.4kJ/kgh=897.8 kJ/kg濕飽和蒸汽的質(zhì)量：解之得：x=0.53比容：vxxv+(1-x)v=0.0558 m3/kg焓：hxxh+(1-x)h=1904kJ/kg74將2kg水盛于容積為0.2m3的抽空了的密閉剛性容器中，然后加熱至200試求容器中（1）壓力；（2）焓；（3）蒸汽的質(zhì)量和體積。解：（1）查200的飽和參數(shù)h2791.4kJ/kgh=852.4 kJ/kgv0.12714m3/

26、kgv0.0011565m3/kg飽和壓力1.5551MPa。剛性容器中水的比容：0.1 m3/kg0.2 MPa采用漸縮噴管。c1=20m/s較小忽略。因此2-2截面處是臨界點(diǎn)421K0.6m3/kg323m/s0.00185m39-3漸縮噴管進(jìn)口空氣的壓力p1= 2.53MPa，t180，c1=50m/s。噴管背壓pb= 1.5MPa。求噴管出口的氣流速度c2，狀態(tài)參數(shù)v2、t2。如噴管出口截面積f2=1cm2，求質(zhì)量流量。解:2.53=1.33pb所以漸縮噴管進(jìn)口截面壓力p2pc1.33 MPa由定熵過(guò)程方程可得：（按c10處理）294Kc2a344 m/s0.0634 m3/kg0.5

27、43 m3/s9-5空氣流經(jīng)噴管作定熵流動(dòng)，已知進(jìn)口截面上空氣參數(shù)p1= 0.7MPa，t1947，c1=0m/s。噴管出口處的壓力p2分別為0.5 MPa與0.12 MPa，質(zhì)量流量均為kg/s。試選擇噴管類型，計(jì)算噴管出口截面處的流速與出口截面積。解：（1）p20.5MPa0.7=0.37 MPa pb選縮放噴管。737K985 m/s1.76 m3/kg8.9cm29-6空氣流經(jīng)一斷面為0.1m2的等截面通道，在截面1-1處測(cè)得c1=100m/s，p1= 0.15MPa，t1100；在截面2-2處，測(cè)得 c2=171.4m/s，p20.14MPa。若流動(dòng)無(wú)摩擦損失，求（1）質(zhì)量流量；（2

28、）截面2-2處的空氣溫度；（3）截面1-1與截面2-2之間的傳熱量。解：（1）質(zhì)量流量0.71 m3/kg14.08 kg /s（2）1.22 m3/kg595K（3）3141kJ/s9-7有p1= 0.18MPa，t1300的氧氣通過(guò)漸縮噴管，已知背壓pb= 0.1MPa。噴管出口直徑d2=10mm。如不考慮進(jìn)口流速的影響，求氧氣通過(guò)噴管的出口流速與質(zhì)量流量。解： p20.1 MPa0.18=0.1 MPa =pb出口為臨界流速416.7 m/s質(zhì)量流量484K1.26 m3/kg0.026 kg /s98空氣通過(guò)一噴管，進(jìn)口壓力p1= 0.5MPa，t1600K，質(zhì)量流量為1.5kg/s。

29、如該噴管的出口處壓力為p2= 0.1MPa，問(wèn)應(yīng)采用什么型式的噴管？如不考慮進(jìn)口流速影響，求定熵膨脹過(guò)程中噴管出口氣流流速與出口截面積。如為不可逆絕熱流動(dòng)，噴管效率0.95，則噴管氣體出口速度與出口截面積各為多少？解：0.5=0.264 MPa p2所以應(yīng)采用縮放噴管。(1)出口流速：0.6314378.8K1.09 m3/kg667m/s24.5cm2(2)650 m/s390 K1.12 m3/kg25.8cm29-9某燃?xì)鈖1= 1MPa，t11000K，流經(jīng)漸縮漸擴(kuò)噴管。已知噴管出口截面上的壓力p2=0. 1MPa，進(jìn)口流速c1200m/s，噴管效率0.95，燃?xì)獾馁|(zhì)量流量50kg/s

30、，燃?xì)獾谋葻醟1.36，定壓質(zhì)量比熱cp1kJ/(kg.K)。求噴管的喉部截面積和出口截面積。解：進(jìn)口流速c1200m/s20 kJ/kg遠(yuǎn)小于燃?xì)獾倪M(jìn)口焓1000 kJ/kg忽略。出口流速：0.5436543.6K955m/s931 m/s566 K264.7 kJ/(kg.K)1.5 m3/kg出口截面積805cm2(2)喉部流速：0.535 MPa847.4K552m/s0.4193 m3/kg喉部截面積380cm29-10水蒸氣壓力p1= 0.1MPa，t1120以500m/s的速度流動(dòng)，求其滯止焓、滯止溫度和滯止壓力。解：p1= 0.1MPa，t1120時(shí)水蒸氣焓h1=2716.8

31、kJ/kg，s1=7.4681 kJ/(kg.K)滯止焓h0= h1+c2/2=2841.8 kJ/kg查表得p0=0.19 MPat0=185.79-11水蒸氣的初參數(shù)p1= 2MPa，t1300，經(jīng)過(guò)縮放噴管流入背壓pb= 0.1MPa的環(huán)境中，噴管喉部截面積20cm2。求臨界流速、出口速度、質(zhì)量流量與出口截面積。解：h1=3023 kJ/kg，s1=6.765 kJ/(kg.K)pc= 0.5462=1.092 MPahc=2881 kJ/kg，vc=2.0 m3/kgh2=2454 kJ/kg，v2=1.53 m3/kgcc=532.9 m/sc2=1066.7 m/s質(zhì)量流量0.53

32、3 kg /s76.4cm29-12解：h1=3231 kJ/kg，節(jié)流后s=7.203 kJ/(kg.K)h2=3148 kJ/kg，v2=0.2335 m3/kgpb/p0.546漸縮噴管c2=407.4 m/s0.35 kg /s9-13解：查表得h2=2736 kJ/kg由p1= 2MPa等焓過(guò)程查表得x10.97t1=212.443.4K/MPa9-14解:查表得：h1=3222 kJ/kgh2=3066 kJ/kgc2=558.6 m/s519 m/s動(dòng)能損失：21 kJ/kg9-15解：0.199 kJ/(kg.K)（理想氣體的絕熱節(jié)流過(guò)程溫度相等）用損59.7 kJ/kg9-1

33、6解：由得355K337m/s第十章 動(dòng)力循環(huán)10-1蒸汽朗肯循環(huán)的初參數(shù)為16.5MPa、550，試計(jì)算在不同背壓p2=4、6、8、10與12kPa時(shí)的熱效率。解：朗肯循環(huán)的熱效率h1為主蒸汽參數(shù)由初參數(shù)16.5MPa、550定查表得：h1=3433kJ/kgs1=6.461kJ/(kg.K)h2由背壓和s1定查h-s圖得：p2=4、6、8、10、12kPa時(shí)分別為h2=1946、1989、2020、2045、2066 kJ/kgh3是背壓對(duì)應(yīng)的飽和水的焓查表得。p2=4、6、8、10、12kPa時(shí)飽和水分別為h3=121.41、151.5、173.87、191.84、205.29 kJ/k

34、g故熱效率分別為：44.9、44、43.35、42.8%、42.3510-2某朗肯循環(huán)的蒸汽參數(shù)為：t1500、p21kPa，試計(jì)算當(dāng)p1分別為4、9、14MPa時(shí)；（1）初態(tài)焓值與循環(huán)加熱量；（2）凝結(jié)水泵消耗功量與進(jìn)出口水的溫差；（3）汽輪機(jī)作功量與循環(huán)凈功；（4）汽輪機(jī)的排汽干度；（5）循環(huán)熱效率。解：（1）當(dāng)t1500，p1分別為4、9、14MPa時(shí)初焓值分別為：h1=3445、3386、3323 kJ/kg熵為s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)p21kPa(s2=s1)對(duì)應(yīng)的排汽焓h2：1986、1865、1790 kJ/kg3點(diǎn)的溫度對(duì)應(yīng)于2點(diǎn)的飽和溫度t3=

35、6.98、焓為29.33 kJ/kgs3=0.106 kJ/(kg.K)3點(diǎn)壓力等于p1，s3=s3，t3=6.9986、7.047、7.072則焓h3分別為：33.33、38.4、43.2 kJ/kg循環(huán)加熱量分別為：q1=h1-h3=3411、3347、3279.8 kJ/kg（2）凝結(jié)水泵消耗功量： h3-h3進(jìn)出口水的溫差t3-t3（3）汽輪機(jī)作功量h1-h2循環(huán)凈功h1-h2-( h3-h3)（4）汽輪機(jī)的排汽干度s2=s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)p21kPa對(duì)應(yīng)的排汽干度0.79、0.74、0.71（5）循環(huán)熱效率初焓值h1排汽焓h2焓h3焓h3循環(huán)加熱

36、量q1=h1-h3凝結(jié)水泵消耗功量h3-h3進(jìn)出口水的溫差t3-t3汽輪機(jī)作功量h1-h2循環(huán)凈功循環(huán)熱效率（）3445198633.3329.33341140.01861459145542.783386186538.429.3333479.070.0671521151245.173323179043.229.333279.813.870.0921533151946.7410-3一理想朗肯循環(huán)，以水作為工質(zhì)，在循環(huán)最高壓力為14MPa、循環(huán)最高溫度540和循環(huán)最低壓力7 kPa下運(yùn)行。若忽略泵功，試求：（1）平均加熱溫度；（2）平均放熱溫度；（3）利用平均加熱溫度和平均放熱溫度計(jì)算循環(huán)熱效率。

37、解：1點(diǎn)焓和熵分別為：3433kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)2點(diǎn)焓和熵分別為：2027kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)3點(diǎn)焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為：163.38kJ/kg、0.5591 kJ/(kg.K)平均加熱溫度547.7K平均放熱溫度312.17K循環(huán)熱效率4310-4一理想再熱循環(huán)，用水作為工質(zhì)，在汽輪機(jī)入口處蒸汽的狀態(tài)為14 MPa、540，再熱狀態(tài)為3 MPa、540和排汽壓力7 kPa下運(yùn)行。如忽略泵功，試求：（1）平均加熱溫度；（2）平均放熱溫度；（3）利用平均加熱溫度和平均放熱溫度計(jì)算循環(huán)熱效率。解：1點(diǎn)焓和熵分別為：3433kJ/kg、6.5

38、29 kJ/(kg.K)3點(diǎn)焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為：163.38kJ/kg、0.5591 kJ/(kg.K)再熱入口焓B：壓力為3 MPa，熵為6.529 kJ/(kg.K)，hB=2988 kJ/kg再熱出口焓A：hA=3547 kJ/kg，sA=7.347 kJ/(kg.K)2點(diǎn)焓和熵分別為：2282kJ/kg、7.347 kJ/(kg.K)平均加熱溫度564K平均放熱溫度312K循環(huán)熱效率44.710-5某回?zé)嵫h(huán)，新汽壓力為10 MPa，溫度為400，凝汽壓力50kPa，凝結(jié)水在混合式回?zé)崞髦斜? MPa的抽汽加熱到抽汽壓力下的飽和溫度后經(jīng)給水泵回到鍋爐。不考慮水泵消耗的功

39、與其他損失，計(jì)算循環(huán)熱效率與每千克工質(zhì)的軸功。解：1點(diǎn)焓和熵分別為：h1=3096kJ/kg、s1=6.211 kJ/(kg.K)排汽2點(diǎn)焓為：h2=2155kJ/kg3點(diǎn)焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為：h3=340.57kJ/kg抽汽點(diǎn)4的焓（查2 MPa和s4=s1）：h4=2736 kJ/kg2 MPa對(duì)應(yīng)的飽和溫度212.37，h5=908.6 kJ/kg求抽汽率0.237循環(huán)功量：794 kJ/kg熱效率：36.210-6某廠的熱電站功率12MW，使用背壓式汽輪機(jī)p13.5MPa ，t1435、p20.8 MPa，排汽全部用于供熱。假設(shè)煤的發(fā)熱值為20000kJ/kg，計(jì)算電廠的

40、循環(huán)熱效率與耗煤量。設(shè)鍋爐效率為85。如果熱、電分開(kāi)生產(chǎn)，電能由p27kPa的凝汽式汽輪機(jī)生產(chǎn)，熱能（0.8 MPa的230的蒸汽）由單獨(dú)的鍋爐供應(yīng)，其他條件一樣，試比較耗煤量。設(shè)鍋爐效率同上。解：1點(diǎn)的焓h1=3303 kJ/kg、s1= 6.957kJ/(kg.K)排汽點(diǎn)焓（s2=s1）h2=2908 kJ/kg鍋爐進(jìn)口水焓（0.8 MPa對(duì)應(yīng)的飽和水焓）h3=720.9 kJ/kg熱效率：15.3總耗煤量：4.61kg/s=16.6t/h有15.3的熱能發(fā)電，發(fā)電煤耗為：m1=m=0.705 kg/s2.54 t/hp27kPa對(duì)應(yīng)的排汽焓和鍋爐進(jìn)口水焓：h2=2161 kJ/kg h3

41、=163.38 kJ/kg電的耗煤量：1.96 kg/s7.06 t/h供熱煤耗量一樣14.06 t/h?？偯汉模簃=7.06+14.06=21.12 t/h10-7小型供熱、供電聯(lián)合電站，進(jìn)入汽輪機(jī)新蒸汽的壓力為1 MPa、溫度為200，汽輪機(jī)供熱抽汽壓力為0.3 MPa，抽汽通過(guò)熱交換器后變成0.3 MPa的飽和液體，返回動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)。汽輪機(jī)乏汽壓力為40kPa。汽輪機(jī)需要輸出1MW的總功率，而熱交換器要求提供500kW的供熱率。設(shè)汽輪機(jī)兩段（即抽汽前后）的相對(duì)效率都為0.8。試計(jì)算進(jìn)入汽輪機(jī)的總蒸汽量和進(jìn)入熱交換器的抽汽量。解：0.3 MPa的飽和液體、飽和汽、汽化潛熱的焓：561.4

42、kJ/kg，2725.5 kJ/kg、2181.8 kJ/kg進(jìn)入熱交換器的抽汽量：0.23kg/s新汽焓h1=2827 kJ/kg，s1=6.693 kJ/(kg.K)排汽焓(s2=s1)h2=2295 kJ/kg抽汽焓(s3=s1)h3=2604 kJ/kg乏汽量：2.25 kg/s總蒸汽量：m=m1+m2=2.48 kg/s10-8奧托循環(huán)壓縮比8，壓縮沖程初始溫度為27，初始?jí)毫?7kPa，燃料燃燒當(dāng)中對(duì)工質(zhì)的傳熱量為700 kJ/kg，求循環(huán)中的最高壓力、最高溫度、循環(huán)的軸功與熱效率。設(shè)工質(zhì)k=1.41，0.73 kJ/(kg.K)。解：熱效率57.4軸功：401.5kW703.7

43、K最高溫度1662.6K1.82MPa最高壓力（定容）4.3MPa10-9狄塞爾循環(huán)壓縮比15，壓縮沖程初始?jí)毫?05kPa，初始溫度為20，循環(huán)吸熱量為1600 kJ/kg，設(shè)工質(zhì)k=1.41，1.02kJ/(kg.K)。求循環(huán)中各點(diǎn)壓力、溫度、熱效率。解：2點(diǎn)的壓力和溫度：889K4.78 MPa3點(diǎn)壓力和溫度：p3=p2 2458K4點(diǎn)的壓力和溫度：5.40.443 MPa1231K熱效率：4.2 521010燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣參數(shù)為p10.1MPa、t117、8，工質(zhì)定壓吸熱終了溫度t3600，設(shè)k=1.41，1.02kJ/(kg.K)。求循環(huán)熱效率、壓氣機(jī)消耗的功與燃?xì)廨啓C(jī)裝置的軸功。解

44、：循環(huán)熱效率=45.3%p2=0.8 MPa 530K壓氣機(jī)消耗的功：245 kJ/kg478K燃?xì)廨啓C(jī)作功：403 kJ/kg燃?xì)廨啓C(jī)裝置的軸功158 kJ/kg 350 kJ/kg4第十一章 制冷循環(huán)11-1空氣壓縮致冷裝置致冷系數(shù)為2.5，致冷量為84600kJ/h，壓縮機(jī)吸入空氣的壓力為0.1MPa，溫度為-10，空氣進(jìn)入膨脹機(jī)的溫度為20，試求：壓縮機(jī)出口壓力；致冷劑的質(zhì)量流量；壓縮機(jī)的功率；循環(huán)的凈功率。解：壓縮機(jī)出口壓力故：0.325 MPa T3=20+273=293K 209K致冷量：1.01（263-209）54.5kJ/kg致冷劑的質(zhì)量流量0.43kg/s 368K壓縮功

45、：w1=cp(T2-T1)=106 kJ/kg壓縮功率：P1=mw1=45.6kW膨脹功：w2= cp(T3-T4)=84.8 kJ/kg膨脹功率:P2=mw2=36.5kW循環(huán)的凈功率:P=P1-P2=9.1 KW11-2空氣壓縮致冷裝置，吸入的空氣p1=0.1MPa，t1=27，絕熱壓縮到p2=0.4MPa，經(jīng)冷卻后溫度降為32，試計(jì)算：每千克空氣的致冷量；致冷機(jī)消耗的凈功；致冷系數(shù)。解：已知T3=32+273=305K446K205K致冷量：1.01（300-205）96kJ/kg致冷機(jī)消耗的凈功: W=cp(T2-T1)cp(T3-T4)=46.5kJ/kg致冷系數(shù)：2.06113蒸氣

46、壓縮致冷循環(huán)，采用氟利昂R134a作為工質(zhì)，壓縮機(jī)進(jìn)口狀態(tài)為干飽和蒸氣，蒸發(fā)溫度為-20，冷凝器出口為飽和液體，冷凝溫度為40，致冷工質(zhì)定熵壓縮終了時(shí)焓值為430kJ/kg，致冷劑質(zhì)量流量為100kg/h。求：致冷系數(shù)；每小時(shí)的制冷量；所需的理論功率。解：在lgp-h圖上查各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)。,p1=0.133MPah1=386kJ/kgs1=1.739 kJ/(kgK),p2=1.016 MPah2=430 kJ/kg,h3=419 kJ/kgh5=h4=256 kJ/kg致冷量：q2=h1-h5=386-256=130 kJ/kg每小時(shí)的制冷量:Q2=mq2=12900kJ/h壓縮功：w=h2-h1=430-386=44 kJ/kg致冷系數(shù):2.95理論功率P=mw=10044/360