2022年工程热力学课后作业答案(第三章)第五版

1、优秀学习资料欢迎下载3 1 寂静状态下的人对环境的散热量大约为400kj/h ，假设能容纳2000 人的大礼堂的通风系统坏了：（1） 在通风系统显现故障后的最初20min 内礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和全部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？如何说明空气温度的上升；解：（1）热力系：礼堂中的空气；闭口系统依据闭口系统能量方程quw由于没有作功故w=0 ；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热；q200040020 / 60 2.67×105kj（1） 热力系：礼堂中的空气和人；闭口系统依据闭口系统能量方程quw由于没有作功故w=0 ；对整个礼

2、堂的空气和人来说没有外来热量， 所以内能的增加为 0；空气温度的上升是人体的散热量由空气吸取，导致的空气内能增加；3 5，有一闭口系统，从状态1 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 1 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；过程热量q（ kj）膨胀功 w（ kj）1-a-210x12-b-1-7-41-c-2解：闭口系统；x22使用闭口系统能量方程(1) 对 1-a-2 和 2-b-1 组成一个闭口循环，有qw即 10 （ 7） x1+（ 4） x1=7 kj(2) 对 1-c-2 和 2-b-1 也组成一个闭口

3、循环x2（ 7） 2+ （ 4） x2=5 kj(3) 对过程 2-b-1 ，依据 quwuqw7 43 kj3-6 一闭口系统经受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 30100-1003 4-9500-9504 5解：同上题050-503-7 解：热力系： 1.5kg 质量气体闭口系统，状态方程：pavbu1.51.5 p2v2851.5 p1v18590kj由状态方程得1000a*0.2+b200=a*1.2+b解上两式得： a=-800 b=1160就功量为2w1.51pdv1.5 1 2800v1.22116

4、0v0.2 900kj过程中传热量quw 990 kj3 8 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kpa，温度为 27的空气，右边为真空，容积为左边5倍；将隔板抽出后，空气快速膨胀布满整个容器；试求容器内最终压力和温度；设膨胀是在绝热下进行的；解：热力系：左边的空气系统：整个容器为闭口系统过程特点：绝热，自由膨胀依据闭口系统能量方程quw绝热 q0自由膨胀 w0因此u=0对空气可以看作抱负气体，其内能是温度的单值函数，得mcv t 2t 10t 2t1300k依据抱负气体状态方程rt2p1v11p2p1 100kpav 2v 263-9一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定

5、，为500 kpa ，25；充气开头时，罐内空气参数为 100 kpa ，25；求充气终了时罐内空气的温度；设充气过程是在绝热条件下进行的；解：开口系统特点：绝热充气过程工质：空气（抱负气体）依据开口系统能量方程，忽视动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递；0m2h2m0h0de没有流出工质 m2=0 de=du=mucv2 -mu cv1终态工质为流入的工质和原有工质和m0= mcv2 -mcv1 mcv2 ucv2 - m cv1 ucv1 =m0h01h0=cp t0 ucv2 =c vt2 ucv1 =cvt1p1vmcv1=mcv2 =rt1p 2vrt 2代入上式 1整理得kt1t

6、 2t 2=398.3kt 1kt 0t 1 p1p23 10供暖用风机连同加热器，把温度为t10 的冷空气加热到温度为t 2250，然后送入建筑物的风道内，送风量为0.56kg/s ，风机轴上的输入功率为1kw，设整个装置与外界绝热；试运算： （1） 风机出口处空气温度； （ 2）空气在加热器中的吸热量；（3）如加热器中有阻力，空气通过它时产生不行逆的摩擦扰动并带来压力降，以上运算结果是否正确？ 解：开口稳态稳流系统（1）风机入口为 0就出口为mcptqtqmcp0.5610001.00610 31.78t 2t1t1.78 空气在加热器中的吸热量qmcpt0.561.0062501.78

7、138.84kw3 如 加 热 有 阻 力 ， 结 果 1仍 正 确 ； 但 在 加 热 器 中 的 吸 热 量 减 少 ； 加 热 器 中qh 2h1u 2p2v2u1p1v1 ，p2 减小故吸热减小；3 11一只 0.06m3 的罐，与温度为 27、压力为 7mpa 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5mpa 时，把阀门关闭；这一过程进行很快速，可认为绝热；储罐的阀门关闭后放置较长时间，最终罐内温度回复到室温；问储罐内最终压力是多少？解：热力系：充入罐内的气体由于对真空罐充气时，是焓变内能的过程mhmucptt 0cvkt 01.4300420k罐内温度回复到室温过程

8、是定容过程t 2p2p1t3004205 3.57mpa3 12压力为 1mpa 和温度为 200的空气在一主管道中稳固流淌；现以一绝热容器用带阀门的管道与它相连，渐渐开启阀门使空气从主管道流入容器；设（1）容器开头时是真空的； （ 2）容器装有一个用弹簧掌握的活塞，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）容器装在一个活塞，其上有重物，需要1mpa 的压力举起它；求每种情形下容器内空气的最终温度？解:（1）同上题tkt01.4473662k=389 （2） hh=cpt0 l=kpwuwpadlpakdp1 kpap21 pv21 r

9、t2cpt=t 0cv0.5r552k=279 同（ 2）只是 w 不同wpdvpvrtcpt=cvrt 0t 0473k 200 3 13解： wh对抱负气体 hc ptucvt3 14解：（1）抱负气体状态方程t 2t 1 p 2p12 * 293 586k（2）吸热：p1vrqmcvtrt1 kt 2500kj13-15 解：烟气放热等于空气吸热1m3 空气吸取 1.09 m3 的烟气的热q1.09245 267kjq267t 205vc1.2931 1.01t2=10+205=215 3-16 解：m1h1m2h 2m1m2h3hc pt代入得：m1ct 1m2ct 2120 * 773 210473t582k m1m2c330309 3 17解：等容过程cpkcprqm cvt1.4mrt2krt1 1p2vkp1v 1 37.5kj3-18 解：定压过程p1vt1=mr2068.411032870.03