3516 第4章作業(yè)參考答案

工程熱力學(xué)第4章作業(yè)參考答案題4-7已知空氣的初態(tài)p1=0.6MPa，v1=0.236m3/kg，經(jīng)過(guò)一個(gè)多變過(guò)程后狀態(tài)變化為p2=0.12MPa，v2=0.815m3/kg。求該過(guò)程的多變指數(shù)，以及每千克氣體所作的功，所吸收的熱量以及熱力學(xué)能，焓和熵的變化。解：多變過(guò)程的方程為，所以則該過(guò)程的多變指數(shù)為：該多變過(guò)程耗功可由下式計(jì)算由理想氣體狀態(tài)方程，該過(guò)程初態(tài)和終態(tài)的溫度分別為該過(guò)程熱力學(xué)能的變化：該過(guò)程焓的變化：該過(guò)程吸收的熱量：該過(guò)程熵的變化：題4-81kg理想氣體由初狀態(tài)按可逆多變過(guò)程從400℃降為100℃，壓力降為p2=1/6p1，已知該過(guò)程的膨脹功為200kJ，吸熱量為40kJ，設(shè)比熱容為定值，求該氣體的cp和cv。解：由熱力學(xué)第一定律由多變過(guò)程方程與理想氣體狀態(tài)方程，該過(guò)程膨脹功題4-9如圖4-17所示，將空氣從初狀態(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)這兩個(gè)過(guò)程后，空氣的容積和開(kāi)始時(shí)相等，求1kg空氣所作的功。解：1到2過(guò)程過(guò)程空氣所作的功為：該過(guò)程所作的功，同樣可以表示為2到3過(guò)程空氣所作的功為：兩個(gè)過(guò)程，1kg空氣所作的功為：題4-10如圖4-18所示，1kg氮?dú)鈴某鯛顟B(tài)1定壓膨脹到狀態(tài)2，然后定熵膨脹到狀態(tài)3。已知以下各參數(shù)：t1=500℃，v2=0.25m3/kg，p3=0.1MPa，v3=1.73m3/kg。求（1）1、2、3點(diǎn)的溫度，比體積和壓力。（2）兩個(gè)過(guò)程中熱力學(xué)能的變化和所作的功。解：氮?dú)鉃殡p原子分子，其絕熱指數(shù)k=1.4，氣體常數(shù)R=0.297（1）2到3為定熵過(guò)程1到2過(guò)程為定壓過(guò)程根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可求得各點(diǎn)剩余狀態(tài)參數(shù)。狀態(tài)點(diǎn)123溫度K7731262.6582.5壓力kPa15001500比體積m3/kg0.150.251001.73（2）根據(jù)梅耶公式1-2過(guò)程的熱力學(xué)能變化和功：2-3過(guò)程的熱力學(xué)能變化和功：題4-11標(biāo)準(zhǔn)1m3空氣從狀態(tài)1（p1=0.6MPa，t1=300℃）定熵膨脹到狀態(tài)2，且v2=3v1?？諝庥蔂顟B(tài)2繼續(xù)被定溫壓縮，知道比體積的值與初態(tài)相等，求1,2,3點(diǎn)的參數(shù)和氣體所作的總功。解：（1）由理想氣體狀態(tài)方程，初狀態(tài)的比體積：所以狀態(tài)2和3的比體積：1-2為定熵過(guò)程：2-3為定溫過(guò)程，狀態(tài)點(diǎn)123溫度K573369壓力MPa0.60.13比體積m3/kg0.270.823690.390.27（2）兩個(gè)過(guò)程所作總功：題4-13活塞式壓氣機(jī)吸入溫度t1=20和壓力p1=0.1MPa的空氣，壓縮到p2=0.8MPa，壓氣機(jī)每小時(shí)吸氣量為600標(biāo)準(zhǔn)m3。如壓縮按等溫進(jìn)行，問(wèn)此壓縮機(jī)所需的理論功率為多少千瓦，若壓縮按等熵進(jìn)行，壓縮機(jī)所需的理論功率為多少千瓦？解：600標(biāo)準(zhǔn)m3的空氣質(zhì)量為壓氣機(jī)等溫壓縮軸功：壓氣機(jī)等熵壓縮耗功：題4-16有一離心式壓氣機(jī)，每分鐘吸入p1=0.1MPa,t1=16℃的空氣400m3，排出時(shí)p2=0.5MPa，t2=75℃，設(shè)過(guò)程可逆，試求：（1）壓氣機(jī)所需功率為多少千瓦？（2）該壓氣機(jī)每分鐘放出熱量多少千焦？解：利用理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，吸入氣體的比體積v1=0.83m3/kg，每分鐘吸入空氣的質(zhì)量為m=V/v1=482kg，排出時(shí)