工程热力学与传热学第3章习题PPT

1、工程热力学与传热学工程热力学与传热学工程热力学工程热力学第三章第三章 理想气体的性质和热力过程理想气体的性质和热力过程习习 题题习题习题课课理想气体状态方程的应用理想气体状态方程的应用1. 启动柴油机用的空气瓶启动柴油机用的空气瓶, 体积体积v=0.3m3, 装有装有p1=8mpa，tl=303k 的压缩空气。的压缩空气。 启动后启动后, 瓶中空气压力降低为瓶中空气压力降低为p2=4.6mpa, 这时这时t2=303k。 求用去空气的量求用去空气的量 (mol) 及相当的质量及相当的质量 (kg)。2. 某活塞式压气机向容某活塞式压气机向容积为积为9.5m3的的储储气箱中气箱中 充入充入空气。

2、压气机每分钟从压力为空气。压气机每分钟从压力为p0=750mmhg, 温度为温度为t0=15的大气中吸入的大气中吸入0.2m3的空气的空气。 若充气前储气箱压力表读若充气前储气箱压力表读数为数为0.5 bar, 温度为温度为t1=17。 问经过多少分钟后压气机才能使问经过多少分钟后压气机才能使储气箱内储气箱内气体的气体的 压力提高到压力提高到p2=7bar，温度升为温度升为t2=50。习题习题课课理想气体状态方程的应用理想气体状态方程的应用3. 某电厂有三台锅炉合用一个烟囱某电厂有三台锅炉合用一个烟囱，每台锅炉每台锅炉 每秒产生烟气每秒产生烟气73m3（已已折算成标折算成标准状态下的准状态下的

3、 体积体积），），烟囱出口处的烟气温度为烟囱出口处的烟气温度为100， 压力近似为压力近似为101.33 kpa，烟气烟气流速为流速为30m/s。 求烟囱的出口直径。求烟囱的出口直径。习题习题课课理想气体状态方程的应用理想气体状态方程的应用习题习题课课理想气体的性质和计算理想气体的性质和计算4. 一绝热刚一绝热刚性性气缸气缸, 被一导热的被一导热的无无摩擦活塞分成两部分。摩擦活塞分成两部分。 最初活塞被固定在某一位置上最初活塞被固定在某一位置上, 气缸的一侧储有压力为气缸的一侧储有压力为 0.2mpa，温度为温度为300k的的0.01m3的空气的空气，另一侧储有另一侧储有 同容积同容积，同温度

4、的空气同温度的空气，其压力为其压力为0.1mpa。去除销钉去除销钉, 放松活塞任其自由移动放松活塞任其自由移动, 最后两侧达到平衡。设空气的最后两侧达到平衡。设空气的 比热容为定值。比热容为定值。试计算试计算 （1）平衡时的温度为多少？）平衡时的温度为多少？ （2）平衡时的压力为多少？）平衡时的压力为多少？ （3）两侧空气的熵变值及）两侧空气的熵变值及 整个气体的熵变值为多少？整个气体的熵变值为多少？ a0.2 mpa300k0.01m3 b0.1 mpa300k0.01m3习题习题课课理想气体的热力过程理想气体的热力过程5. 在一个承受一定重量的活塞下有在一个承受一定重量的活塞下有27的空气

5、的空气 0.4kg，占据容积占据容积0.25m3。试问。试问 （1）当加入）当加入25kj热量后热量后,其温度上升到多少其温度上升到多少? 并作了多少功并作了多少功? （2）若活塞到达最后位置后予以固定若活塞到达最后位置后予以固定，此后此后 再继续加入再继续加入25kj热量热量, 则其压力上至多少则其压力上至多少?习题习题课课理想气体的热力过程理想气体的热力过程6. 空气以空气以qm=0.012kg/s的流量流过散热良好的的流量流过散热良好的 压缩机，入口参数压缩机，入口参数p1=0.102mpa，t1=305k， 可逆压缩到出口压力可逆压缩到出口压力p2=0.51mpa，然后进入，然后进入

6、储气罐。求储气罐。求1kg空气的焓变量空气的焓变量h和熵变量和熵变量s， 以及压缩机消耗的功率以及压缩机消耗的功率p和每小时的散热量和每小时的散热量qq。 （1）设空气按定温压缩；）设空气按定温压缩； （2）设空气按可逆绝热压缩；）设空气按可逆绝热压缩； （3）设空气按）设空气按n=1.28的多变过程压缩的多变过程压缩。 比热容取定值。比热容取定值。习题习题课课理想气体的热力过程理想气体的热力过程7. 1kg 空气在多变过程中吸取空气在多变过程中吸取 41.87kj的热量时的热量时, 将使其容积增大将使其容积增大10倍倍, 压力降低压力降低 8 倍。倍。求求： （1）过程中空气的过程中空气的热

7、力学能热力学能变化量变化量； （2）空气对外所作的膨胀功及技术功。空气对外所作的膨胀功及技术功。 设设空空气气 cv=0.716kj/(kgk)，k=1.4 。 习题习题课课理想气体的热力过程理想气体的热力过程8. 在一具有可移动活塞的封闭气缸中在一具有可移动活塞的封闭气缸中, 储有温度储有温度 t1=45, 表压力表压力为为pgl=10kpa 的氧气的氧气0.3m3。 在定压下对氧气加热在定压下对氧气加热, 加热量为加热量为40kj；再经过再经过 多变过程膨胀到初温多变过程膨胀到初温45, 压力为压力为18kpa。 设环境大气压力为设环境大气压力为0.1mpa, 氧气比热容为定值氧气比热容为

8、定值。 求求：（1）两过程的两过程的焓焓变变量量及所作的功及所作的功； （2）多变膨胀过程中气体与外界交换的热量。多变膨胀过程中气体与外界交换的热量。习题习题课课理想气体的热力过程理想气体的热力过程9. 有一汽缸和活塞组成的系统，汽缸壁和活塞均由绝热有一汽缸和活塞组成的系统，汽缸壁和活塞均由绝热 材料制成，活塞可在汽缸中无材料制成，活塞可在汽缸中无摩擦摩擦地自由地自由移动移动。初始时。初始时 活塞位于汽缸中间，活塞位于汽缸中间，a,b两侧各有两侧各有1kg空气空气, 压力均为压力均为 0.45mpa，温度同为，温度同为900k。现对。现对a侧冷却水管通水冷侧冷却水管通水冷 却，却，a侧压力逐渐降低。侧压力逐渐降低。求：求： （1）压力降低到）压力降低到0.3mpa时，时， a，b两侧的体积是多少？两侧的体积是多少？ （2）冷却水从系统带走的热量是多少？）冷却水从系统带走的热量是多少？