工程熱力學計算題

工程熱力學計算題工程熱力學計算題工程熱力學計算題.1、1kg氧氣置于圖所示的氣缸內(nèi)，缸壁能充分導熱，且活塞與缸壁無摩擦。初始時氧氣壓力為、溫度為27℃。若是氣缸長度為2L，活塞質(zhì)量為10kg，試計算拔掉銷釘后，活塞可能達到的最大速度。氧氣的比熱容cp0.918kJ/(kgK)，，Rg0.260kJ/(kgK)t=27℃

p0t0=27℃l銷釘2l解：取氣缸內(nèi)的氧氣為研究對象。依照熱力學第必然律QUW知道，參加系統(tǒng)的熱量一局部用于增加系統(tǒng)的熱力學能，一局部用于對外做功。依照題意：活塞若是要到達最大速度，那么氧氣膨脹過程中吸入的熱量所實用于對外做功，所以氧氣的熱力學能不發(fā)生變化。由于氧氣能夠看作理想氣體，而理想氣體的熱力學能是溫度的單值函數(shù)，所以氧氣膨脹過程為可逆定溫膨脹過程。設環(huán)境溫度為T0，環(huán)境壓力為P0，氧氣的質(zhì)量為m，活塞的質(zhì)量為M，活塞最大速度為Vmax。氧氣初始狀態(tài)的壓力為P1，溫度為T1，容積為V1，氧氣膨脹后的容積為V2，膨脹過程的膨脹功為W。1MV2WPV2max0WRgT1lnV1P1V1mRgT1VV2V1V2V22V1所以有：WRgT1ln2P0VRgT1/P1代入數(shù)據(jù)：110Vmax2RgT1ln2P0RgT1(273.1527)(ln20.2)2602p1Vmax87.73m/s2、空氣等熵流經(jīng)一縮放噴管，入口截面上的壓力和溫度分別是、440K，出口截面..上的壓力。噴管入口截面面積為2.6×10-3m2，空氣的質(zhì)量流量為2，試求噴管喉部面積及出口截面的面積和出口流速?？諝獾谋葻崛輈p1.005kJ/(kgK)，，Rg0.287kJ/(kgK)解：依據(jù)題意知道，入口參數(shù)為p10.58MPa，T1440K。出口截面上的壓力p20.14MPa。噴管入口截面-32Q為。A1面積2.6×10m，空氣的質(zhì)量流量qA1cf,1cf,1125.61(m/s)v1v1RgT12874400.2177(m3/kg)p1106T0c2f,1T12cpkp0p1(T0)k1T1pcr(2kc)k1p0k1pcrp00.6170.32579(MPa)k11TcrT0(pcr)k447.9(0.528)373.2(K)p0vcrRgTcr0.32876(m3/kg)pcr106cf,crkRgTcr287373.2387.2(m/s)噴管喉部面積AminQvcr1.273103(m2)cf,crT2T0p2kk144041()()293.18(K)p0v2RgT22870.60103(m3/kg)p20.14106..出口流速cf,22cp(T0T2)21005(447.9293.18)557.7(m/s)A2Qv21032)出口截面的面積cf,2(m3、汽油機定容加熱理想循環(huán)進氣參數(shù)為t127C,p10.09MPa，假設循環(huán)壓縮比16，定容增壓比。假設工質(zhì)是空氣，比熱可取定值，cp1.005kJ/(kgK)，Rg=287J/(kgK)，(1)畫出循環(huán)p-v圖及T-s圖；(2)求循環(huán)的最高溫度和最高壓力；(3)計算循環(huán)的放熱量、循環(huán)凈功及循環(huán)的熱效率。解：〔1〕pT3324421100vsV116V2v1V10.957(m3)v13m1v20.0598(m)kg16kgv1kkp2p1(v2)p1164.365(MPa)p3p3p26.984(MPa)(2)p2v3v20.0598(m3)kgT2p2v2106909.5(K)Rg287T3p3v31061455.2(K)Rg287T3、p3為循環(huán)的最高溫度和壓力(3)..v4v10.957(m3kg)p4(v3)kp4(v3)kp3(v2)kp301.44(MPa)p3v4v4v1T4p4v4106480.17(K)Rg287q1CV(T3T2)909.5)391.8(kJ/kg)q2CV(T4T1)300)129.36(kJ/kg)q2t1q14、兩個質(zhì)量為m的比熱容為定值的同樣物體，處于同一溫度T，將兩物體作為制冷機的冷、熱源，使熱從一物體傳出并交給另一物體，其結(jié)果是一個物體溫度高升，一個物體溫度降低。證明當被冷卻物體溫度降到T0〔T0T〕時所需最小功2Wminmc(TT02T)T0證明：要使得整個系統(tǒng)完成這一過程所需功量最小，那么必定有一可逆制冷機在此工作，保證所組成的孤立系統(tǒng)有Si,s0Si,smclnT0mclnTt0獲取TtT2t為另一物體在過程TTT0式中T終了所擁有的溫度。由于過程中冷源傳出熱量Q2mc(TT0)熱源吸取熱量Q1mc(TtT)所以有WminQ1Q2mc(TtT)mc(TT0)mc(TtT02T)mc(T2T02T)T05、以以下圖，氣缸內(nèi)空氣p1=2×105Pa，彈簧剛度k=40kN/m，活塞直徑，活塞重可忽略不計，而且活塞與缸壁間無摩擦。大氣壓力p2=5×105Pa。求該過程彈簧的位移及氣..Q體作的膨脹功。圖.解：以彈簧為系統(tǒng)，其受力τ=kL，彈簧的初始長度為L1

1〔p1p0〕Akk(21)1054240103彈簧位移L(12)/k〔p1p0〕A/k(52)1054240103氣體作的膨脹功原那么上可利用可用功計算，但此時p與V的函數(shù)關系不便確定，顯然，氣體所作的膨脹功W應該等于壓縮彈簧作的功W1加戰(zhàn)勝大氣阻力作的功W2，所以假設能求出W1與W2，那么W也就可以確定。W12L21k(L22L12)1dLkLdLL121400.942)22]2W2p0AL110524118401=W1+W26、壓氣機空氣由P1=100kPa，T1=400K，定溫壓縮到終態(tài)P2=1000kPa，過程中實質(zhì)耗資功比可逆定溫壓縮耗資軸功多25%。求：壓縮每kg氣體的總熵變。解：取壓氣機為控制體。按可逆定溫壓縮耗資軸功：WSORTlnv2RTlnP1400ln100264.3kJ/kgv1P21000實質(zhì)耗資軸功：WSkJ/kg..由張口系統(tǒng)能量方程，忽略動能、位能變化：WSh1qh2由于理想氣體定溫過程：h1=h2故：qWS330.4kJ/kg孤立系統(tǒng)熵增：SisoSsysSsur穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流：Ssys0SsurS2S1qRlnP1qT0P2T00.287ln1000.44kJ/kgk30010007、由不變氣體源來的壓力p11.5MPa，溫度T127oC的空氣，流經(jīng)一噴管進入壓力保持在pb0.6MPa的某裝置中，假設流過噴管的流量為3kg/s，來流速度可忽略不計，試設計該噴管？解;求滯止參數(shù)因cf10，所以初始狀態(tài)即能夠為是滯止狀態(tài)，那么p0p1,T0T127273300K②選型Pbcrp0所以，為了賭氣體在噴管內(nèi)實現(xiàn)完好膨脹，需選宿放噴管，那么p2pb0.6MPa。③求臨界截面及出口截面參數(shù)〔狀態(tài)參數(shù)及流速〕pcrrcrp0pcr(k1)/kTcr300KT0p0vcrRgTcr287J/(kgK)m3/kgpcr106Pacf,crkRgTcr316.9m/s或cf,cr2cp(T0Tcr)..p2pb(k1)/kT2T0p2p0300Kv2RgT2287J/(kgK)3/kgp2106Pacf22cp(T0T2)21004J/(kgK)(300230.9)K④求臨界截面和出口截面面積及漸擴段長度qmvcrAcrcf,cr8.57610qmv2A2cf28.88910取頂錐角10oC

33kg/s0.09059m/kgm223kg/s3/kg4m22ld2dmin4A2/4Amin/2tan/22tan/24104m2104m20.343102m2tan58、內(nèi)燃機混雜加熱循環(huán)的pV及TS圖如以以下圖所示.已知p97kPa28oC,V1215，循環(huán)最高壓力p36.2MPa，循1,t1,壓縮比環(huán)最高溫度t41320oC，工質(zhì)視為空氣。試計算：循環(huán)各狀態(tài)點的壓力，溫度和容積。解各狀態(tài)點的根本狀態(tài)參數(shù)點1：p197kPa，t128oC，V13點2：V2V13315kV11.4p2p1V297kPa154298kPa..k1T2T1V1301K151.41V2點3：p36.2MPa，V3V23T3p3106PaT2103Pap2點4：T4(1320273)K1593K，p4p3V4V3T431593K3T3點5k3p5p4V46.2106Pa103V53k13T5TV41593KV534V5V139、將100kg、溫度為20℃的水與200kg溫度為80℃的水在絕熱容器中混雜，求混雜前后水的熵變及做功能力損失。水的比熱容c4.187kJ/(kgK)，環(huán)境溫度t020C。解對于閉口系統(tǒng)，W0，Q0，所以U0。設混雜后水的溫度為t,那么有：m1c(tt1)m2c(t2t)，獲取tm1t1m2t21002020080m1m210020060T1(20273)K293K，T2(80273)K353K，T(60273)K333KS12S1S2m1clnTm2clnT1004.187ln3332004.187ln3334.7392(kJ/K)T1T2293353絕熱過程熵流等于零，由熵方程知，熵產(chǎn)等于熵變，所以火用損失為IT0SgT0S121388.6(kJ)10、壓力p11.5MPa，溫度T127oC的空氣，流經(jīng)一噴管進入壓力保持在..pb0.6MPa的某裝置中，假設流過噴管的流量為3kg/s，Rg0.287kJ/kgK，cp1.004kJ/kgK，求：噴管的形狀，出口截面積，最小截面及出口處的流速。解求滯止參數(shù)因cf10，所以初始狀態(tài)即能夠為是滯止狀態(tài)，那么p0p1,T0T127273300K選型Pbcrp0所以，為了賭氣體在噴管內(nèi)實現(xiàn)完好膨脹，需選縮放噴管，那么p2pb0.6MPa。求臨界截面及出口截面參數(shù)〔狀態(tài)參數(shù)及流速〕pcrrcrp0(k1)/kTcrpcr300KT0p0vcrRgTcr287J/(kgK)m3/kgpcr106Pacf,crkRgTcr287J/(kgK)316.9m/s或cf,cr2cp(T0Tcr)p2pbp2(k1)/kT2T0p0300Kv2RgT2287J/(kgK)3/kgp2106Pacf22cp(T0T2)21004J/(kgK)(300230.9)K出口截面面積qmv2A2cf28.88910

3kg/s3/kg4m22..11、某氣體可作定比熱容理想氣體辦理。其摩爾質(zhì)量M0.028kg/mol，摩爾定壓熱容Cp0,m29.10J/(molK)為定值。氣體從初態(tài)p10.4MPa，T1400K，在無摩擦的情況下，經(jīng)過n1.25的多變過程，膨脹到p20.1MPa。試求終態(tài)溫度、每千克氣體所作的技術功、所吸取的熱量及熵的變化。解：多變過程〔n1.25〕1〕終態(tài)溫度T2〕Rg

(p2n11T1)n400K()p1R8.31451J/(molK)296.95J/(kgK)M0.028kg/mol每千克氣體所作的技術功為nRgT1[1n11wt,nn(p2)n]0.29695kJ/(kgK)400K[1( )1.25]1p11.251143.8kJ/kg〕所吸取的熱量ncV0cp0n(Cp0,mR)Ccn1M(n1)n8.31451)29.10(1)445.45J/(kgK)

p0,mJ/(kgK))qncn(T2T1)0.44545kJ/(kgK)(303.14400)K43.15kJ/kg4〕熵的變化ss2s1cp0lnT2Rglnp2T1p129.10J(molK)ln196.96J/(kgK)ln0.028kg/mol400K123.50J/(kgK)..12、某正循環(huán)可逆熱機，在溫度為30℃的環(huán)境和4000kg的0℃的冰間工作，最后0℃的冰變成30℃的水，試求可逆機能對外作的凈功為多少？冰的溶解熱為333kJ/kg〔冰在溶解過程中溫度不變〕，水的比熱。解：取冰和與之相關的界線作為孤立系統(tǒng)，系統(tǒng)可逆時，熱機對外做的功最大。Siso0WWmax高溫熱源為環(huán)境，環(huán)境放熱為負Q0WQ2低溫熱源的吸熱分成冰的溶解和水的加熱，其中冰溶解時溫度不變Q2mmcT400033340004.1868301.834106kJSisoSTSiceQ0mmcwlnT000T0TiTiWmaxQ0Q2105kJT030CQ0W30CQ2Ti0CTw13、空氣進入壓氣機前的狀態(tài)為p11.0105Pa,t150C,V13，壓縮過程按多變壓縮辦理，壓縮終了的狀態(tài)是p2105Pa,V23求：〔1〕多變指數(shù)n；〔2〕壓氣機的耗功；〔3〕壓縮終了的溫度；〔4〕壓縮過程中傳出的熱量。設空氣的比熱容為定值，Rg0.287kJ/(kgK)cP1.004kJ/(kg.K)。解：〔1〕多變指數(shù)n..p2V1lnp2ln32.0105()np11.0105p1V2nV1lnlnV2〔2〕壓氣機的耗功Wtnn(p1V1p2V2)1[11053321053]1103J負號表示壓氣機耗資技術功〔3〕壓縮終了的溫度n1(50273)(321055T2T1(p2)n)677.6(K)p1110〔4〕壓縮過程中傳出的熱量mp1V11105102(kg)RgT1287323QHWtmcp(T2T1)Wt所以1021004323)16.44103103(J)14、某熱機工作于T1800K和T2285K兩個熱源之間，吸熱量q1600kJ/kg，環(huán)境溫度為285K，假設高溫熱源傳熱存在50K溫差，熱機絕熱膨脹不可以逆性引起熵增，低溫熱源傳熱存在15K溫差，試求這時循環(huán)作功量、孤立系熵增和作功能力損失。..800Kq1750Kq1’wq2300Kq2’285K解：建立如圖的模型，孤立系熵增由三局部組成：高溫熱源傳熱存在50K溫差而產(chǎn)生的熵增，絕熱膨脹不可以逆性引起熵增，低溫熱源傳熱存在15K溫差產(chǎn)生的熵增。s1q16000.75(kJ/kgK)800800s高差q1'q16006000.05(kJ/kgK)750800750800s不可以逆0.25(kJ/kgK)q2'300(s1s高差s不可以逆)0.25)315(kJ/kg)所以循環(huán)作功量wq1q2'600315285(kJ/kg)s低差q2q2'3153150.055(kJ/kgK)285300285300孤立系熵增sisos高差s不可以逆s低差0.355(kJ/kgK)作功能力損失T0siso285101.2(kJ/kgK)15、內(nèi)燃機混雜加熱理想循環(huán)，p1，t120oC，V11103m3，壓縮比17，定容增壓比1.8，定壓預脹比1.3，工質(zhì)視為空氣，比熱為定值。..cp1.004kJ/kgK，Rg0.287kJ/kgK試計算：1〕畫出循環(huán)T-s圖；2〕循環(huán)各狀態(tài)點的壓力，溫度和比體積；3〕計算循環(huán)的放熱量、循環(huán)凈功及循環(huán)的熱效率。解：各狀態(tài)點的參數(shù)2點V2V111031053)17(mp2p1k104171.45.18(MPa)T2T1k1293910(K)3點V3V25.88105m3p3p21.89.32(MPa)T3T29101.81638(K)4點V4V3105105(m3)p4p39.32MPaT4T316382129(K)..5點V5V11103m3T5T1kp5p19.811040.255(MPa)T1T1T5T1k761.3(K)循環(huán)吸熱量Q1Q1vQ1pm[cv(T3T2)cp(T4T3)]1041103[726(1638910)1004(21291638)]2931182(J)循環(huán)放熱量Q2mcv(T5T1)1041103293)716293391(J)循環(huán)凈功WnetQ1Q21182391791(J)循環(huán)熱效率Wnet791t1182Q116、有二物體質(zhì)量同樣，均為m；比熱容同樣，均為cp〔比熱容為定值，不隨溫度變化〕。A物體初溫為TA，B物體初溫為TB〔TA>TB〕。用它們作為熱源和冷源，使可逆熱機工作于其間，直至二物體溫度相等為止。試證明：二物體最后到達的平衡溫度為TmTATB[證明]T可由計算熵增方法證明。將熱源TA、冷源T和熱機考慮為一個孤立系，因mB整個過程是可逆的，所以S弧0S弧SASBS熱機QAmQB0TAmT即TTmdTTmdTQAmCpTTmCpTTABW0mCplnTmmCplnTm0TATBQBTB..lnTmlnTBTmTBTATmTATm所以TmTATB17、某熱機在每個循環(huán)中從T1=600K的高溫熱源吸取Q1=419kJ的熱量和可逆地向T2=300K的低溫熱源假設分別排出(1)Q2=209.5kJ；；熱量，請分別利用卡諾定理、孤立系統(tǒng)熵增原理、克勞休斯積分不等式計算證明，在這三種情況中，哪個是不可以逆的、哪個是可逆的和哪個是不可以能的？并對不可以逆循環(huán)計算出其不可以逆損失，大氣環(huán)境溫度T0=300K1．采用孤立系統(tǒng)熵增原理證明(1)(Q1Q2419，可逆S)孤T26000T1300(2)(Q1Q2419，不可以逆S)孤T26000.3492kJ/K0T1300(3)(Q1Q2419，不可以能S)孤T26000T1300(4)LT0(S)孤3002．采用卡諾定理證明(1)(2)(3)

tc1T21300T1600t1Q21tc可逆Q1419Q211tc，不可以逆t1Q1419Q21tc，不可以能t11Q14193．采用克勞修斯積分計算證明(1)Q1Q2419，可逆T1T26000300(2)Q1Q24190.3492kJ/K0,不可以逆T1T2600300(3)Q1Q2419T1T26000，不可以能30018、活塞式內(nèi)燃機定容加熱循環(huán)的進氣參數(shù)為p1=0.1MPa、t1=50℃，壓縮比6，參加的熱量q1=750kJ/kg。試求循環(huán)的最高溫度、最高壓力、壓升比、循環(huán)的凈功和理論熱效率。認為工質(zhì)是空氣并按定比熱容理想氣體計算。..[解]活塞式內(nèi)燃機定容加熱循環(huán)的圖示見a)、b)圖示(a)(b)1.4，理論熱效率由(6-5)式得：t,v111151.16%011.416循環(huán)凈功W0q1tv7500.5116387.7kJ/kg最高溫度T3須先求出T2，因12過程是等熵過程，由(3-89)式得1V1T2T1V(273.1550)62由于q1q1vCv0(T3T2)所以T3Tmaxq1T2750Cv0最高壓力P3須先求出P2和23過程是定容過程，所以P3T3P2T2即所以P3PmaxP2V10P2P116V2那么P319、一熱機的高溫熱源溫度為1000℃，低溫熱源溫度為100℃，工質(zhì)與高溫熱源間的傳熱溫差為100℃，與低溫熱源間的傳熱溫差為50℃，熱機效率等于卡諾熱機的效率，環(huán)境溫度為27℃，當熱機從高溫熱源吸入1000KJ的熱量時，求：1〕熱機的熱效率；2〕由于高溫熱源傳熱溫差而引起的做功能力損失和由于低溫熱源傳熱溫差而引起的做功能力損失；3〕由于傳熱溫差而引起的總的做功能力損失。..〔15分〕解：可知T1273.1510001001173.15K,T210050熱機的熱效率：1T2T1Q11000KJ,Q2360KJ,w640KJ以環(huán)境作為低溫熱源，由于高溫熱源傳熱溫差引起的做功能力損失：W1Q1Q227310001000T0T2271000273T190027320.10KJ由于低溫熱源傳熱溫差引起的做功能力損失：W2T0Q2Q227327360360T2T2100273150273總做功能力損失：WW1W220、有一絕熱剛性容器，有隔板將它分成A、B兩局部。開始時，A中盛有TA=300K，，VA=0.5m3的空氣；B中盛有TB=350K，，VB=0.2m3的空氣，求翻開隔板后兩容器到達平衡時的溫度和壓力?！苍O空氣比熱為定比熱〕15分〕解：QUW由于Q=0W=0所以U0UmACV(TTA)mBCV(TTB)0mAPAVAmBPBVBRTARTB所以T300350332K350300PmRT0.214paVVAB..21、空氣的初態(tài)為p1=150kPa，t1=27℃，今壓縮2kg空氣，使其容積為原來的1/4。假設分別進行可逆定溫壓縮和可逆絕熱壓縮，求這兩種情況下的終態(tài)參數(shù)，過程熱量、功量以及內(nèi)能的變化，并畫出p-v圖，比較兩種壓縮過程功量的大小?！部諝猓篶p=1.004kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK)〕〔15分〕解：1、定溫壓縮過程時：據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：pVmRT可知初狀態(tài)下體積：V1mRT2(27273)1148m3p150103據(jù)：p1V1p2V2，定溫過程，即T2T1，且V21V1287m3，T1T24所以有p2V1p14p14150600kPaV2即定溫壓縮終態(tài)參數(shù)為：T2300K，V2287m3，p2600kPa等溫過程，內(nèi)能變化為零，即：U0kJ壓縮功：WmRTlnp120.287300ln150p2600據(jù)熱力學第必然律：該過程放出熱量：

QUWQW2、可逆絕熱壓縮過程：同樣可知：V21V1287m34據(jù)絕熱過程方程式：p1v1kp2v2kp2p1(v1)k15041044.7kPav2T2v1k1k11據(jù)：kv1kT(v)，可知：T2T1(v)(27273)4212即可逆絕熱壓縮終態(tài)參數(shù)為：V2287m3，p21044.7kPa，T2由于該過程為可逆絕熱壓縮，所以：Q0kJ..Ucv(T2T1過程的壓縮功為：WU22、剛性容器中貯有空氣2kg，初態(tài)參數(shù)1a，1=293K，內(nèi)裝攪拌器，輸入軸功率PMPTW，而經(jīng)過容器壁向環(huán)境放熱速率為.1小時后孤立系統(tǒng)熵增。Q0.1kW。求：工作S〔15分〕..解：取剛性容器中空氣為系統(tǒng)，由閉口系能量方程：WsQU經(jīng)1小時，..3600Ws3600QmCvT2T1..3600WQT2T1mCv293544K2P2T2T2544由定容過程：T，P2P1T293P111取以上系統(tǒng)及相關外界組成孤立系統(tǒng)：SisoSsysSsurSsur1.2287kJ/KT0293Siso0.89061.22872.12kJ/K23、空氣由初態(tài)壓力為，溫度20℃，經(jīng)2級壓縮機壓縮后，壓力提高到2MPa。假設空氣進入各級氣缸的溫度同樣，且各級壓縮過程的多變指數(shù)均為1.2，求最正確的中間壓力為多少？并求生產(chǎn)1kg質(zhì)量的壓縮空氣所耗資的理論功？求各級氣缸的排氣溫度為多少？〔15分〕解：最正確中間壓力p2p1p20.120.447MPa；..n1n1nnp3np22wcRgT1p2n1p1理論比功：1287.06103202

12n1多變過程：T3T2p2nT2T1p1吸氣溫度T1T2n1n兩級排氣溫度T3T2T1p2p1

1.21376.25K24、某種氣體Rg=0.3183kJ/(kg·K)，Cp=1.159kJ/(kg·K)以800℃，0.6MPa及100m/s的參數(shù)流入一絕熱縮短噴管，假設噴管背壓Pb=0.2MPa，速度系數(shù)，噴管出口截面積為2400mm2，求：噴管流量及摩擦引起的作功能力損失?！箔h(huán)境溫度T0=300K〕..25、有一郎肯蒸汽動力循環(huán)，蒸汽進汽輪機初始狀態(tài)的壓力為：3MPa，蒸汽的過熱度為：300℃；汽輪機蒸汽出口狀態(tài)的壓力為：，冷凝器出來的冷凝水的焓值為137.7kJ/kg，不計水泵耗功，求每1公斤蒸汽：〔1〕在吸熱時吸入的熱量；〔2〕輸出的功；〔3〕向外界放出的熱量；〔4〕該蒸汽動力循環(huán)的熱效率；解：p1＝3MPa，p2＝，h3＝137.7kJ/kg，T1T6＝300K由?水蒸氣熱力性質(zhì)圖表?查得：h4＝140.62kJ/kg，h1＝3535kJ/kg，h2＝2415kJ/kg新蒸汽從熱源吸熱量：q1h1h4=3535－乏氣在冷凝器中的放熱量：q2h2h32415137.72277.3KJ/kg不計水泵耗功，輸出功率：wh1h2353524151120KJ/kg循環(huán)的熱效率：w1120q126、狀態(tài)P1，t1=27℃的空氣，向真空容器作絕熱自由膨脹，終態(tài)壓力為P2。求：作功能力損失。〔設環(huán)境溫度為T0=300K〕?！?5分〕解：取整個容器〔包括真空容器〕為系統(tǒng)，由能量方程得知：U1U2，T1T2T對絕熱過程，其環(huán)境熵變..SsysCPlnT2RlnP20RlnP2T1P1P1RlnP10.287ln0.199kJ/kgkP2WT0Siso300132kJ/kg27、恒溫物體A溫度為200℃，恒溫物體B的溫度為20℃，B從A吸取熱量1000KJ，當時大氣溫度為5℃，求此吸熱過程引起的作功能力損失。解：解法一：1000kJ熱能在物體A中所含的有效能。Qa(A)1000(1-5273)412.3(kJ)2002731000kJ熱能在物體B中所含的有效能Qa(B)1000(1-5273)51.2(kJ)20273此傳熱過程引起的有效能損失〔即作功能力損失〕Ex1412.3-51.2361.1(kJ)解法二：A的熵變量SA＝－1000＝－〔kJ/K)＋273200B的熵變量SB＝1000＝〔kJ/K)＋27320熵產(chǎn)1.299(kJ/K)作功能力損失Ex1=(5+273)×1.299＝361.1〔kJ〕28、如圖3.3所示的氣缸，其內(nèi)充以空氣。氣缸截面積2A=100cm，活塞距底面高度=10cm。H活塞及其上重物的總重量G=195kg。當?shù)氐拇髿鈮毫=771mmHg，環(huán)境i0溫度t0=27℃。假設當氣缸內(nèi)氣體與外界處于熱力平衡時，把活塞重物取去100kg，活塞將突然H上升，最后重新到達熱力平衡。假設活塞平和缸壁之間無摩擦，氣體能夠經(jīng)過氣缸壁和外界充分換熱，試求活塞上升的距離平和體的換熱量。解：〔1〕確定空氣的初始狀態(tài)參數(shù)p1=pb1+pg1G1=771×13.6×10-4×195=3kgf/cm2=+100A或p1=3×0.98665=2.942bar=294200PaV1=AH=100×10=1000cm3T1=273+27=300K〔2〕確定取去重物后，空氣的停止狀態(tài)參數(shù)由于活塞無摩擦，又能充分與外界進行熱交換，故當重新到達熱力平衡時，氣缸內(nèi)的壓力和..溫度應與外界的壓力和溫度相等。那么有p2=pb2G1=771×13.6×10-4×195100=2kgf/cm2+pg2=+100A或p2=2×0.98665=1.961bar=196100PaT2=273+27=300K由理想氣體狀態(tài)方程pV=mRT及T1=T2可得p12942003V2V1p210001961001500cm活塞上升距離H=〔V2－V1〕/A=〔1500－1000〕/100=5cm對外作功量W12=p2V=p2AH=196100〔100×5〕×10-6由熱力學第必然律Q=U+W由于T1=T2，故U1=U2，即U=0那么，Q12=W12〔系統(tǒng)由外界吸入熱量〕29、如圖3.4所示，氣缸內(nèi)氣體p1=2×105Pa，彈簧剛度k=40kN/m，活塞直徑，活塞重可忽略不計，而且活塞與缸壁間無摩擦。大氣壓力p2=5×105Pa。求該過程彈簧的位移及氣體作的膨脹功。解：以彈簧為系統(tǒng)，其受力τ=kL，彈簧的初始長度為1〔p1p0〕AL1kk(21)1054240103彈簧位移L(12)/k〔p1p0〕A/k(52)1054240103

Q圖氣體作的膨脹功原那么上可利用可用功計算，但此時p與V的函數(shù)關系不便確定，顯然，氣體所作的膨脹功應該等于壓縮彈簧作的功1加戰(zhàn)勝大氣阻力作的功2，所以假設能WWW求出W1與W2，那么W也就可以確定。2L21k(L22L12)W11dLkLdLL121400.942)22]2..W2p0AL110524118401W=W1+W230、1kg空氣多變過程中吸取的熱量時，將使其容積增大10倍，壓力降低8倍，求：過程中空氣的內(nèi)能變化量，空氣對外所做的膨脹功及技術功。解：按題意qn41.87kJ/kgv210v1p21p15空氣的內(nèi)能變化量：由理想氣體的狀態(tài)方程p1V1RT1p2V2RT210得：T2T1多變指數(shù)ln(p1/p2)ln8nln10ln(v2/v1)多變過程中氣體吸取的熱量qncn(T2T1)cvnk(T2T1)1cvnkT1n14n1T1氣體內(nèi)能的變化量U12mcv(T2T1)8.16kJ/kg空氣對外所做的膨脹功及技術功：膨脹功由閉系能量方程w12qnu1233.71kJ/kg1(p2n1或由公式w12RT1[1)n]來計算n1p1技術功：w12nRT1[1(p2)nn1]nw1230.49kJ/kgn1p131、一氣缸活塞裝置如圖4.2所示，氣缸及活塞均由理想絕熱資料組成，活塞與氣缸間無摩擦。開始時活塞將氣缸分為A、B兩個相等的兩局部，兩局部中各有1kmol的同一種理想氣，其壓力和溫度均為p1=1bar，t1=5℃。假設對A中的氣體緩慢加熱〔電熱〕，賭氣體緩慢膨脹，推動活塞壓縮B中的氣體，直至A中氣體溫度高升至127℃。試求過程中B氣體吸取的熱量。設氣體Cv012.56kJ/(kmol·K)，Cp012.56kJ/(kmol·K)。氣缸與活塞的熱容量能夠忽略不計。..解：取整個氣缸內(nèi)氣體為閉系。按閉系能量方程U=Q－W由于沒有系統(tǒng)之外的力使其搬動，所以W=0那么QUUAUBnACv0TAnBCv0TB其中nAnB1kmol故QCv0(TATB)〔1〕在該方程TA中是的，即TATA2TA1TA2T1。只有TB是未知量。當向A中氣體加熱時，A中氣體的溫度和壓力將高升，并發(fā)生膨脹推動活塞右移，使B的氣體碰到壓縮。由于氣缸和活塞都是不導熱的，而且其熱容量能夠忽略不計，所以B中氣體進行的是絕熱過程。又由于活塞與氣缸壁間無摩擦，而且過程是緩慢進行的，所以B中氣體進行是可逆絕熱壓縮過程。按理想氣體可逆絕熱過程參數(shù)間關系k1ABTB2kp2T1p1〔2〕由理想氣體狀態(tài)方程，得圖初態(tài)時(nAnB)RMT1V1p1終態(tài)時V2(nARMTA2nBRMTB2)p2其中V1和V2是過程初，終態(tài)氣體的總?cè)莘e，即氣缸的容積，其在過程前后不變，故V1=V2，得(nAnB)RMT3(nARMTA2nBRMTB2)p3p2由于nAnB1kmol所以2p2TA2TB2〔3〕p1T1T1合并式〔2〕與〔3〕，得k1p2TA2kp22p1T1p1比值p2可用試算法求用得。p1..按題意：TA2273172=445K，T12735=278Kk1111Cvo1kkCp0p2445p2故2p1278p1計算得：p2p1代式入〔2〕得k1TB2T1p2k〔p1〕代入式〔1〕得Q=12.56[(445－278)+(315－278)]=2562kJ32、2kg的氣體從初態(tài)按多變過程膨脹到原來的3倍，溫度從300℃下降至60℃，該過程膨脹功為100kJ自外界吸熱20kJ，求氣體的cp和cv各是多少？現(xiàn)列出兩種解法：解1：由題：V1=3V2n1由多變過程狀態(tài)方程式T2V1T1V2lnT2即n1T1lnV2V1lnT2ln60273T11300273nlmV2ln1V13由多變過程計算功公式：Wm1R(T1T2)100kJn1故W(n1)1)RT2)2(573333)m(T1·K式中cvcpRkcvR..得cvkR代入熱量公式1nkRkQmn1k1(T2T1)21k1(333573)20kJ得kcvR∴k11.61751cp=cv·k=×·K解2：用解1中同樣的方法求同n·K由Umcv(T2T1)即QWmcv(T2T1)cv

QWm(T2T1)得

201002(333573)cpcvR33、1kg空氣分兩種情況進行熱力過程，作膨脹功300kJ。一種情況下吸熱380kJ，另一情況下吸熱210kJ。問兩種情況下空氣的內(nèi)能變化多少？假設兩個過程都是多變過程，求多變指數(shù)。按定比熱容進行計算。解：〔1〕求兩個過程的內(nèi)能變化。兩過程內(nèi)能變化分別為：u1q1w138030080kJ/kgu2q2w221030090kJ/kg〔2〕求多變指數(shù)。u180T1cvu290T2125Kcv由于w1RT1n所以，兩過程的多變指數(shù)分別為：..n1R(T)111w1300n2R(T)20.287(125)11300w234、壓氣機空氣由P1=100kPa，T1=400K，定溫壓縮到終態(tài)P2=1000kPa，過程中實質(zhì)耗資功比可逆定溫壓縮耗資軸功多25%。設環(huán)境溫度為T0=300K。求：壓縮每kg氣體的總熵變。解：取壓氣機為控制體。按可逆定溫壓縮耗資軸功：WSORTlnv2RTlnP1400ln100264.3kJ/kgv1P21000實質(zhì)耗資軸功：WSkJ/kg由張口系統(tǒng)能量方程，忽略動能、位能變化：WSh1qh2由于理想氣體定溫過程：h1=h2故：qWS330.4kJ/kg孤立系統(tǒng)熵增：SisoSsysSsur穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流：Ssys0SSSqPqsur2Rln11T0P2T00.287ln1000.44kJ/kgk100030035、狀態(tài)1，1=27℃的空氣，向真空容器作絕熱自由膨脹，終態(tài)壓力為2。PtP求：作功能力損失。〔設環(huán)境溫度為T0=300K〕解：取整個容器〔包括真空容器〕為系統(tǒng)，由能量方程得知：U1U2，T1T2T對絕熱過程，其環(huán)境熵變SsysCPlnT2RlnP20RlnP2T1P1P1RlnP10.287ln0.199kJ/kgkP2WT0Siso132kJ/kg36、三個質(zhì)量相等、比熱同樣且為定值的物體(圖5.3)。A物體的初溫為TA1=100K，B物..體的初溫TB1=300K，C物體的初溫TC1=300K。若是環(huán)境不供應功和熱量，只借助于熱機和致冷機在它們之間工作，問其中任意一個物體所能到達的最高溫度為多少。ABC100K300K300K熱機熱機圖解：因環(huán)境不供應功和熱量，而熱機工作必定W要有兩個熱源才能使熱量轉(zhuǎn)變成功。所以三個物體中的兩個作為熱機的有限熱源和有限冷源。致冷機工作必定要供應其機械功，才能將熱量從低溫熱源轉(zhuǎn)移到高溫熱源，同樣有三個物體中的兩個作為致冷機的有限冷源和有限熱源。由此,其工作原理如圖5.3所示。取A、B、C物體及熱機和致冷機為孤立系。若是系統(tǒng)中進行的是可逆過程,那么SisoSESE'SASBSC=0對于熱機和致冷機SEdS=0，那么TTTSisomcA2dTmcB2dTmcC2dT0TA1TTB1TTC1TlnTA2lnTB2lnTC20TA1TB1TC1TA2TB2TC21TA1TB1TC1TA2TB2TC2TA1TB1TC1=100×300×300=9×108K3〔1〕由圖可知，熱機工作于A物體和B物體兩有限熱源之間，致冷機工作于B物體和C物體兩有限熱源及冷源之間，熱機輸出的功供應致冷機工作。當TA2TB2時，熱機停止工作，致冷機因無功供應也停止工作，整個過程結(jié)束。過程進行的結(jié)果，物體B的熱量轉(zhuǎn)移到物體C使其溫度高升，而A物體和B物體溫度平衡。對該孤立系，由能量方程式得QAQBQC0mc(TA2TA1)mc(TB2TB1)mc(TC2TC1)0TA2TB2TC2TA1TB1TC1=100十300+300=700K〔2〕..依照該裝置的工作原理可知，TA2TA1,TB2TB1,TC2TC1,TA2TB2對式(1)與(2)求解,得TA2TB2=150KTC2=400K即可到達的最高溫度為400K.37、一剛性容器貯有700kg的空氣，其初始壓力p1=1bar，t1=5℃，假設想要使其溫度高升到t2=27℃〔設空氣為理想氣體，比熱為定值〕：1〕求實現(xiàn)上述狀態(tài)變化需參加的能量？2〕若是狀態(tài)的變化是從T0=422K的熱源吸熱來完成，求整體的熵增？3〕若是狀態(tài)的變化可是從一個功源吸取能量來完成，求整體的熵增？解1〕從熱力學第必然律：凈能量的輸入=Q12－W12=U2－U1=m(u2－u1)mcv(T2－T1)5=700×2(300－278)=11088kJ2〕S=Ssur+SsyssvsT2Rlnv2(v2v1)S=mcvlnT1v1T=mcvln2T1=700×0.72ln300(300－278)=700×0.72×278QSsur=T0既然空氣狀態(tài)的變化是由于從T0吸取的熱量，而系統(tǒng)與環(huán)境又無功量交換，所以Q12為凈能量輸入，可是對環(huán)境而言，=－12=－11088kJ代入上式那么得：QQS=Q11088==－26.275kJ/ksur422S－26.275=12.110kJ/K〔3〕由于沒有熱量參加∴Ssur=0S=Ssys=38.385kJ/K38、求出下述情況下，由于不可以逆性引起的作功能力損失。大氣p0=1013215Pa，溫度T0為300K。1〕將200kJ的熱直接從pA=p0、溫度為400K的恒溫熱源傳給大氣。2〕200kJ的熱直接從大氣傳向pB=p0、溫度為200K的恒溫熱源B。..3〕200kJ的熱直接從熱源A傳給熱源B。解：由題意畫出表示圖5.4。1〕將200kJ的熱直接從400K恒溫熱源A傳給300K的大氣時，Q200SA0.5kJ/KTA400Q200S00.667kJ/KT0300熱源A與大氣組成的系統(tǒng)熵變成S1SAS0此傳熱過程中不可以逆性引起的作功能力損失為T02〕200kJ的熱直接從大氣傳向200K的恒溫熱源B時，SBQ200TB1kJ/K200S0Q200T00.667kJ/K300S2S0SB0.6671此過程不可以逆引起的作功能力損失T0S2kJ3〕200kJ直接從恒溫熱源A傳給恒溫熱源B，那么SAQ200TA0.5kJ/K400SBQ200TB1kJ/K200S31kJ/K作功能力損失T0S33000.5150kJ..可見〔1〕和〔2〕兩過程的綜合收效與〔3〕過程同樣。39、p1=50bart14000C的蒸汽進入汽輪機絕熱膨脹至p2。設環(huán)境溫度t0200C求：1〕假設過程是可逆的，1kg蒸汽所做的膨脹功及技術功各為多少。2〕假設汽輪機的相對內(nèi)效率為0.88時，其作功能力損失為多少解：用h-s圖確定初、終參數(shù)初態(tài)參數(shù)：p1=50bart14000C時，h1=3197kJ/kgv1m3/kgs1=6.65kJ/kgK那么u1h1p1v1=2907kJ/kg6.65kJ/kgK終態(tài)參數(shù)：假設不考慮損失，蒸汽做可逆絕熱膨脹，即沿定熵線膨脹至p2，此過程在h-s圖上用一垂直線表示，查得h2=2021kJ/kgv2m3/kgs2=s1/kgKu2h2p2v2=1914kJ/kg膨脹功及技術功：wu1u2=2907-1914=993kJ/kgwth1h2=3197-2021=1177kJ/kg2〕由于損失存在，故該汽輪機實質(zhì)完成功量為wt'riwt=0.881177=1036kJ/kg此不可以逆過程在h-s圖上用虛線表示，膨脹過程的終點狀態(tài)能夠這樣計算，按題意wt'h1h2'，那么'h2'h1wt=3197-1036=2161kJ/kg這樣利用兩個參數(shù)p'2和h2'=2161kJ/kg，即可確定實質(zhì)過程終點的狀態(tài)，并在h-s圖上查得s2'=7.12kJ/kgK，故不可以逆過程熵產(chǎn)為sgs2's2=7.12-6.65=0.47kJ/kgK作功能力損失wT0sT0(sfsg)因絕熱過程sf0..那么wT0sg(27320)0.47137.7kJ/kg40、0.1kg水盛于一絕熱的剛性容器中，工質(zhì)的壓力的，干度為0.763。一攪拌輪置于容器中，由外面馬達帶動旋轉(zhuǎn)，直到水全變成飽和蒸汽。求：1〕完成此過程所需的功；2〕水蒸汽最后的壓力和溫度。解：取容器內(nèi)的工質(zhì)為系統(tǒng)，攪拌輪攪拌工質(zhì)的功變成熱，是不可以逆過程。1〕系統(tǒng)絕熱，q=0。系統(tǒng)的界線為剛性，所以沒有容積變化功，可是由于攪拌輪攪拌，外界對系統(tǒng)作了功。由熱力學第必然律WUm(u1u2)即外界耗資的功變了熱，工質(zhì)吸取熱內(nèi)能增加，所以只要計算初終態(tài)的內(nèi)能變化即可求得耗功量。對于初態(tài)，p1，x，于是v1(1x)v1xv1(10.4643m3/kgh1(1x)h1h1(1u1h1p1v11061032074kJ/kg由于容器是剛性的，終態(tài)和初態(tài)比容相等，所以終態(tài)是v23/kg的干飽和蒸汽。由飽和水與飽和蒸氣表可查得相應于v2=v2時的壓力p2，溫度t2℃。由查得的終態(tài)參數(shù)可計算出終態(tài)的內(nèi)能u2。所以，攪拌輪功為Wm(u2u1)

P21V圖2〕終態(tài)如圖7.1所示，為v2=v1、x=1的干飽和蒸氣，p2，t2=143.62℃。41、1kg水儲藏于有負載的活塞-氣缸裝置中，壓力為3Mpa，溫度為240℃。定壓下對工質(zhì)慢慢加熱直至其溫度達320℃，求：〔1〕舉起負載活塞作多少功？〔2〕外界需參加多少熱量？解：取裝置中的工質(zhì)水為系統(tǒng)，由飽和水與飽和蒸氣表查得對應于3Mpa的飽和溫度為233.84℃?，F(xiàn)初態(tài)溫度高于此值，可知初態(tài)為剛高于飽和溫度的過熱蒸氣，故工質(zhì)在整個加熱過程均為過熱蒸氣。..〔1〕在緩慢加熱的條件下，能夠為熱源與工質(zhì)溫差很小而視過程為可逆過程故2wpdvp(v2v1)1比容值可由“未飽和水與過熱蒸汽表〞查出，代入上式得w3106(0.0850.06818)106〔2〕對可逆定壓加熱過程qhh2h1由過熱蒸氣表查得焓值后代入上式得42、壓力為30bar，溫度為450℃的蒸汽經(jīng)節(jié)流降為5bar，爾后定熵膨脹至0.1bar，求絕熱節(jié)流后蒸汽溫度變成多少度？熵變了多少？由于節(jié)流，技術功損失了多少？解：由初壓p1=30bar，t1=450℃在水蒸氣的h-s圖上定出點1，查得1h=3350kJ/kgs1=7.1kJ/(kg·K)因絕熱節(jié)流前、后焓相等，故由h1=h2及p2可求節(jié)流后的蒸汽狀態(tài)點2，查得t=440℃；s=7.49kJ/(kg·K)22所以，節(jié)流前后熵變量為=2-s1－7.1=0.84kJ/(kg·K)sss＞0，可見絕熱節(jié)流過程是個不可以逆過程。假設節(jié)流流汽定熵膨脹至0.1bar，由h1=2250kJ/kg，可作技術功為h1h1335022501100kJ/kgh30bar5bar假設節(jié)流后的蒸汽定熵膨脹至同樣壓力0.1bar，由圖查1450oC2得h2=2512kJ/kg，可作技術功為h2h233502512838kJ/kg1'2'絕熱節(jié)流技術功變化量為s(h1h1)(h2h2)1100838262kJ/kg結(jié)果說明，由于節(jié)流損失了技術功。43、氣體燃燒產(chǎn)物的cp·K和k，并以流量m=45kg/s流經(jīng)一噴管，進口p1=1bar、T1=1100K、c1=1800m/s。噴管出口氣體的壓力p2，噴管的流量系數(shù)cd；噴管效率為=0.88。求合適的喉部截面積、噴管出口的截面積和出口溫度。解：參看圖9.2所示。..21P1=1barT1=1100K2C1=180m/s1圖2：d，c=0.88，k假設氣體為理想氣體，那么：h0h1cp(T0c12T1〕2T0c12T12cp18021001.08910001114.871115K應用等熵過程參數(shù)間的關系式得：kp0T0k1p1T1kk1p0p1T011115T11100

1.361噴管出口狀態(tài)參數(shù)也可依照等熵過程參數(shù)之間的關系求得：kp0T0k1p1T1即：11151T2即噴管出口截面處氣體的溫度為828.67K。c22h0h22c221000(h0h2)21000cp(T0T2)44.72cp(T0T2)由于噴管效率c2c22..所以c2(789.67)2740m/s噴管出口處氣體的溫度T2T1(T1T2)=861K噴管出口處氣體的密度：由R=287J/kg·K105322878610.139kg/m由質(zhì)量流量mc2f2v2出口截面積：f2452740m喉部截面處的溫度〔候部的參數(shù)為臨界參數(shù)〕：pc2k2k()k1,pcp0()k1p0k1k12∴pc1.0525()10.5632bar1TCpck0.56320.36()k1()0.847T0p01.0525T0T0喉部截面處的密度：0p0105RT0287=0.2077kg/m2喉部截面處的流速：c0cp(T0TC)1.089(1115944.8)=608.8m/s流量系數(shù)ccm0fccccdfccdm452cc0fc2求得噴管喉部截面0.321m44、氣罐內(nèi)空氣狀態(tài)恒為t1=15℃,p1，經(jīng)過噴管向大氣環(huán)境〔pb=1MPa〕發(fā)射，流量為m2，噴管入口速度近似為零，分別采用漸縮噴管和拉伐爾噴管。求噴管出口截面的速度c2、面積A2和馬赫數(shù)M2。解:由題意..pb=0.1MPa,p1=0.25MPa,T1=15+273.15=288.15K;m2=0.6kg/s,k=1.4,R=287J/kg·K,c1=02kk1c1TTT1T1pp1p10.25MPa2CpT1計算臨界壓力比βc2k2k11.41c11.41kpbcp采用漸縮噴管由于pb/p*,βc,那么出口截面為臨界截面，有M2=1c2a22kRT2287310.6m/sk111RT12871v2vvcrkvvcrk0.5283p1060.522m/kgA2mv2104m22c210.08cm(2)采用拉伐爾噴管pb/p*<βc,喉部截面為臨界截面，在設計工況下，出口壓力等于背壓，即p2=pb=0.1MPa,出口速度c2，有k1c22kRT1p2kk1p228711

4411kRT1kv2p2p2v1p1p1p1287106

10.6365m3/kgmv2104m22A2c2由等熵過程方程，有.k1kp2T2T1p1

.41a2kRT2M2c2a2計算結(jié)果說明，在同樣的流量、入口條件和環(huán)境條件下，*<p時，采用漸縮噴管出p/pbc口速度最大只能到達當?shù)匾羲?，而采用拉伐爾噴管出口速度那么可到達超音速。由此例的計算，我們能夠領悟到臨界壓力比p在噴管參數(shù)計算中的重要性。所以，涉及到噴管的選型和計c算問題，第一要計算pc，再比較pb/p*和β，確定流動狀態(tài)，爾后再選型和求解出口參數(shù)。c45、某蒸汽動力循環(huán)。汽輪機入口蒸汽參數(shù)為p1=13.5bar，t1=370℃,汽輪機出口蒸汽參數(shù)為p2=0.08bar的干飽和蒸汽，設環(huán)境溫度t0=20℃,試求：〔1〕汽輪機的實質(zhì)功量、理想功量、相對內(nèi)效率；〔2〕汽輪機的最大適用功量、熵效率；〔3〕汽輪機的相對內(nèi)效率和熵效率的比較。解：先將所研究的循環(huán)表示在h-s圖〔圖10.3〕上，爾后依照參數(shù)在水蒸氣圖表上查出相關參數(shù)：h11=7.2244kJ/(kg·K)

hP1h2h2h22577.1kJ/kgs2s2s28.2295kJ/(kg·K)

1hrhr1-1-hh12'2h1-hrx2s2s2s1-srss2s2h2kJ/kgs20.5926kJ/(kg·K)h2h2x2(h2h2)0.8684(25771173.9)2259.9kJ/kg圖汽輪機的實質(zhì)功量w12=h1-h2=3194.7-2577.1=617.6kJ/kg汽輪機的理想功量w12h1h23194.72259.9934.8kJ/kg汽輪機的相對內(nèi)效率w12riw12..2〕汽輪機的最大適用功和熵效率汽輪機的最大適用功wnmaxex1ex3(h1T0s1)(h2T0s2)2937.2244)(2577.12932.2295)912.1kJ/kg汽輪機的熵效率w123xwnmax〔3〕汽輪機的相對內(nèi)效率和熵效率的比較計算結(jié)果說明，汽輪機的對內(nèi)效率ri小于熵效率exo。由于這兩個效率沒有直接聯(lián)系，它們說明汽輪機完滿性的依照是不同樣的。汽輪機的相對內(nèi)效率ri是衡量汽輪機在給定環(huán)境中，工質(zhì)從狀態(tài)可逆絕熱地過渡到狀態(tài)2所完成的最大適用功量〔即兩狀態(tài)熵的差值〕利用的程度，即實質(zhì)作功量與最大適用功量的比值。由圖10.3可見，汽輪機內(nèi)工質(zhì)實現(xiàn)的不可以逆過程1-2，可由定熵過程1-2’和可逆的定壓定溫加熱過程2’-2兩個過程來實現(xiàn)。定熵過程1-2’的作功量為w12h1h2934.8kJ/kg在可逆的定壓定溫加熱過程′中，使2′的濕蒸汽經(jīng)加熱變成同樣壓力下的干飽2-2和蒸汽，其所需熱量為q=h-h。由于加熱過程是可逆的，故能夠想象用一可逆熱泵從環(huán)境222′〔T=293K〕向干飽和蒸汽〔T=314.7K〕放熱。熱泵耗資的功量為02q2(h2h2)T0(s2s2)22.7kJ/kg。w2′2=q2-T0T2故1-2過程的最大適用功為wnmaxw12w22kJ/kg與前面計算結(jié)果同樣。顯見，ri與ex的差異為w12riw12而w12w12exw12w22wnmax..46、一理想蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，制冷量為20冷噸，以氟利昂22為制冷劑，冷凝溫度為30℃，蒸發(fā)溫度為-30℃。求：〔1〕1公斤工質(zhì)的制冷量q0;(2)循環(huán)制冷量；〔3〕耗資的功率；〔4〕循環(huán)制冷系數(shù)；〔5〕冷凝器的熱負荷。解參照圖10.4所示：〔1〕1公斤工質(zhì)的制冷量q0從1gp-h圖查得：h1=147kcal/kg,h5=109kcal/kg,q0=h1-h5=147-109=38kcal/kg該裝置產(chǎn)生的制冷量為20冷噸〔我國1冷噸等于3300kcal/h〕(2)循環(huán)制冷的劑量m4冷凝器

lgp2432電動機s=01515蒸發(fā)器h(a)(b)圖Q0mq0m(h1h5)203300mq0m38m2033001736.8kg/h38壓縮機所耗資的功及功率wh2h1158.514711.5kcal/kgWmw1736.811.519973.2kcal/hNth19973.223.22kW860循環(huán)制冷系數(shù)Q0q038W〔5〕冷凝器熱負荷QK因h4=hs,Qk=mqk=m(h2-h4)=1736.8×(158.5-109)=85971.6kcal/h47、空氣的溫度t=12℃，壓力p=760mmHg，相對濕度=25%，在進入空調(diào)房間前，要求辦理..到d2=5g/kg干空氣，進入