沈维道热力习题解

1、精选优质文档-倾情为你奉上第二部分 例题和习题是非题1 Tp-(k-1)/k=常数的适用范围为：理想气体可逆绝热过程，且比热容取定值。（对）2 绝热节流后气体温度升高。答：错。绝热节流后气体温度的变化取决于气体的性质、节流前气体的状态、节流压降的大小等因素，所以绝热节流后气体温度可能升高、降低或不变。3 绝热节流后气体温度可能升高。（对）4 理想气体的音速C=。（对）5 余隙窖的存在使压气机生产量下降，但对实际耗功无影响。答：错。余隙容积的存在不仅使压气机生产量下降，而且使单位生产量实际耗功增大，故是有害的。6 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。（错）7 收缩喷管出口截面上等

2、熵流动的气体流速愈来愈大，而当地音速则愈来愈小，所以收缩喷管某截面上流体总可达到临界压力。（错）8 收缩喷管出口截面上工质的压力最低可达临界压力。答：对。当喷管的背压小于等于喷管临界压力时，其出口截面上工质的压力最低可达临界压力。9 喷管内稳定流动气体在各截面上的流速不同，但各截面上的流量相同。（对）10余隙容积是必需的但又是有害的，所以设计压气机的时候应尽可能降低余容比。（对）11若实施等温缩生产高压气体，可不必分级压缩、中间冷却。（错）12任何气体都可以在室温下通过绝热节流而降温。答：错。若某种气体的最高转回温度低于室温时，该气体在室温下绝热节流将升温。13若缩放喷管进口截面上工质的参数不

3、变，背压提高，则流经喷管的工质流量下降。（错）选择题和填空题1 某理想气体自状态1经历一个可逆多变过程到达状态2，其温度下降、熵增大，则气体A压力升高、比体积增大，对外作正功B压力降低、比体积增大，对外作正功C压力升高、比体积减小，对外作负功D压力降低、比体积减小，对外作负功答：B。2某理想气体自状态1经历一个过程到达状态2，见图3-3，则气体A温度升高、熵增大、自外吸热B温度升高、熵减少、向外界放热C温度降低、熵增大、自外吸热D温度降低、熵减少、向外界放热答：A。2 定量的某种理想气体经历某种可逆过程，过程中不可能同时发生A吸热、升温又对外作正功 B吸热、降温又对外作负功C吸热、升温又对外作

4、负功 D吸热、降温又对外作正功答：B。3绝热过程的状态方程式pvk=const，（其中k=cp/cv）适用于A理想气体绝热过程B理想气体可逆绝热过程C理想气体定比热容可逆绝热过程D任意气体定比热容可逆绝热过程答：C。5工质绝热节流后A焓不变，压力下降，温度不变，熵增大B焓不变，压力下降，温度不变，熵不变C焓不变，压力不变，温度不定，熵增大D焓不变，压力下降，温度不定，熵增大答：D。6压力p1=1MPa，温度T1=473K的空气流可逆绝热流经一个缩放喷管，已知该喷管喉部截面上温度Tc=394K，出口截面上温度T2=245K，空气的比定压热容可取定值为1004J/（kg·K），则喷管各截

5、面上最大流速cf,max为：Acf,max=313m/sBcf,max=399m/sCcf,max=974 m/sDcf,max=677 m/s7缩放喷管进口参数P1和T1和背压Pb(Pb<Pcr)一定时，在渐扩段切去一段管子，因而出口面积较原来稍为减小，这时：A出口流速cf2不变，流量qm不变Bcf2不变，qm减小Ccf2减小，qm不变Dcf2增大，qm减小答：C。8已知氢气的最大转回温度约为-80。则压力为10MP，温度为60的氢气绝热节流后温度A升高B降低C不变DA、B、C都有可能答：A。9已知氮气的最大转回温度约为630K，最低转回温度约为100K，则压力极高的常温氮气的绝热节流

6、后，其温度A升高B降低C不变DA、B、C都有可能答：D。10对一定大小气体的活塞式压气机，因余隙容积的存在A使压缩每kg气体的理论耗功增大，压气机生产量下降B使压缩每kg气体的理论耗功增大，压气机生产量不变C使压缩每kg气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量下降D使压缩每kg气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量不变答：C。简答题1在p-v图及T-s图上画出空气的n=的膨胀过程1-2和n=的压缩过程1-3，并确定过程1-2和1-3中功和热量的正负号及初终态热力学能的大小。2一台空气压缩机，进气为环境大气，t0=21，p0=，贮气筒上压力表读数为。该压缩机分二级压缩，中间完全冷却

7、，在耗功最小前提下，确定该压缩机第一级排气压力和第二级进气温度。（、21）3试问：状态方程为p(v-b)=RgT的气体，录b为正值时，经绝热节流后温度是否降低为什么答：因焦汤系数aJ=(T/p)h=T(v/T)p-v/cp。而据状态议程p(v-b)=RgT，(v/T)p=Rg/p，故T(v/T)p-v=-b。由于b为正值，cp也是正值，故aJ<0，因节流后压力降低，即T为正值，即节流后温度升高。4某压缩空气贮气罐内温度随环境温度变化，冬天平均温度为2，夏天平均温度为20，贮气罐内压力则维持不变。如果由该气源边接喷管产生高速气流，试问夏天和冬天喷管出口流速的比值是多少背压不同而采用不同嘞管

8、形式时此比值如何变化、不随喷管形式而变)5两股湿空气稳定绝热流动汇合，两股湿空气的参数分别是：mA1，p1，t1，h1，s1，cf1，ma2，p2，t2，h2，s2，cf2汇合后参数用脚标3表示，写出：质量方程、能量方程和熵方程。（答案：略）计算题和证明题1 若一礼堂里的容积是800m2，室温为10，今欲使室温升高到20需要加热量多少(kJ)设礼堂墙壁保温良好，空气比热容可取定值，比定热容cp=(kgK)，Rg=287J/(kgK)，当地大气压为760mmHg。2 设空气处于一个刚性绝热容器中，该容器有一小孔与大气相通。试问为使容器内空气从0升温到20，通过电热丝需对它加入多少热量已知初态时容

9、器内空气的热容量C1=K。解：因容器有一小孔与大气相通，故加热过程近似为压力不变过程，过程中容器内空气压力不变，且体积不变。加热过程每一时刻容器内空气质量为m=pV/(RgT)，因初态时m1= pV/(RgT1)故m=m1T1/T。据题义C1= m1cp。而Q=mcpdT Q=C1T1ln(T2/T1) =×2731n(293/273)=3空气从初压p1=，t1=300定容放热，使温度下降到T2=，随后空气进行定压加热，再在定温下压缩，使空气回到初态。（1）将全部过程画在p-v图及T-s图上；（2）求循环净功Wnet。（）解：（1）过程线见图35。 （2）（略）。4有一理想气体可逆A

10、BCD，过程AB的延长线经过坐标原点（见图36），已知状态参数列于下表，试填满表中空缺。（答案见表中下划横线者）状态p/MPaV/m3T/KA50B200C10052kg质量的某种理想气体按可逆多变过程膨胀到原有体积的三倍，温度从300降到60，膨胀过程中作功，吸热。求该气体的比定压热容cp及比定容热容cv。解：多变过程中有T1v1(n-1)=T2v2(n-1)，n=1+ln(T1/T2)/ln(v2/v1)，所以本题 n=1+ln(300+273)/(60+273)/ln(3v2/v1)=据定质量系能量方程Q=U+WU =Q-W= cv=U/m(T2- T1)=2(60-300) =(kgK

11、) q=cn(T2- T1)=(n-k)/(n-1) cv(T2- T1)所以 k=-(n-1)q/ cv (T2- T1)+n =-×2)/×(60-300)+ =cp=k cv=×=(kgK)6某种理想气体比热容可取为定值，试证明：该气体分别由定压和定容过程从T1变化到T2时定压过程的熵变Sp大于定容过程的熵变Sv；该气体分别由定温和定容过程从p1变化到p2时气体熵变值的符号相反。证明：据题意 Sp=mcp ln(T2/T1) Sv= mcvln(T2/T1) Sp/Sv=cp/cv=k>1故 Sp>Sv据题意 ST=- mRgln(P2/P1)S

12、v= mcvln(T2/T1)定容过程有 P2/P1= T2/T1故 Sp/Sv= -Rg/ cv<0即 Sp和Sv异号 证毕。7大容器内空气通过一个缩放喷管可逆绝热流入大气，喷管出口截面积为A2，喉部截面积为Acr。若容器内温度及压力近似可认为维持常数，喷管外的环境压力为p0。当喉部截面流速为音速时试用喉部截面与出口截面的参数表示喉部截面积与出口截面积之比。（提示：ccr=，cf2=，qm,cr=qm,2。）8空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为，初、终态温度分别为20和200，若空气作理想气体，比热容定值，Rg=287J/(kgK)。试计算绝热机的绝热效率及压缩过程的熵变。解：设定

13、容熵压缩终点为2s（见图37），则T2s=T1(p2/p1)(k-1)/k =(273+20)/ =(或)=wcs/w /c=cp(t2s-t1) cp(t2/-t1) =/(200-20) = s12/=s12s+s2s2/ =s2s2/ =cpln(T2/ /T2s)-Rgln(p294/1000+=11一个绝热活塞把刚性绝热密封气缸分成A和B两室，A室与B室内装有同种理想气体。其Cp,m=(molK)，Cv,m=(molK)。活塞面积为，气缸长度为1m。初始时A室占（1/3）V，pA1=，T A1=400K；B室内pB1=，TB1=300K，活塞两侧的压力差与通过活塞杆上作用的外力F保持

14、平衡。后来外力F缓慢减小，直至两室压力相等。已知活塞与缸壁之间无磨擦，求：终态时两室压力、温度和系统对外力作的功。（、3546K、3242K、10kJ）12一个气球，原装有20、的空气，体积为，今将之置于日光下照射，气球体积增大到，试求球内气体所吸收的热量。空气取定值比热容，cp= J/(kgK)，不计气球壁张力，pb=01013MPa解：Q=U+W气球排斥大气作功W= pb(V2-V1)因不计气球壁张力，故气体压力恒定不变，维持与pb相同，所以Q=(U2-U1)+p0(V2-V1)=m(h-h)=mc(T-T)m=p1V1/(RgT1)=过程中压力不变，所以T1/V1=T2/V2T2=T1(

15、V2/V1)=Q=柴油机将吸入的空气在气缸内进行绝热压缩，使温度升高到600以上，而后交柴油喷入气缸自燃。设压缩前气缸内空气压力为009MPa，温度为80。若压缩过程每kg空气的熵产为 J/(kgK)，求：（1）压缩到多高压力时，才能使空气温度升高到600（2）若可逆绝热压缩到同样温度，压力是多少（3）两种压缩过程分别耗功多少（空气作理想气体，比热容取定值，；环境温度）（1514MP、214MP、-J/、-J/）1401MP、20的空气在绝热压缩机中压缩后流经换热器再进入喷管膨胀到01MP、20，测得喷管出口截面积A=0324M2，气体流速2=300M/S。已知压缩机消耗功率710KW，问：需

16、从换热器中移走多少热量（空气作理想气体，比热容取定值）（-1898KW）15某应急辅助发电装置主要由高压容器、调压阀及气轮机和发电机构成（见图39），压力容器中储有p1=138MPa、t1=21的氮气。工作时由于调压阀的作用，进入气轮机的氮气压力维持在p2=17MPa，氮气在气轮机内作绝热膨胀，从气轮机排出的氮气在进入大气。若要求发电机在1小时内保持输出功率为75W，求容器的最小容积。假设容器内温度保持与环境温度一致，容器内压力为07MPA时，气轮机停止工作。已知氮气Rg=297J，cp=1038，p0=，t0=21，（）16两股空气流，其参数分别为t1=20、p1=、Qv1=1m3/min；

17、t2=20、p2=、Qv2=min，在绝热流动中混合，求混合后气流的温度t3、最大可能达到的压力p3及达最高压力时的容积流量Qv3。空气作理想气体，比热容取定值，Rg=287。（293K、1088m3/min）17容器内盛有p1=、t1=115的空气（见图310），容器顶端通过阀门与一个气缸相连，气缸内装有活塞，开始时阀门关闭，活塞处于气缸底部（假定阀门与活塞之间的容咱们可忽略）。将阀门徐徐打开后，容器内空气进入气缸，使活塞底部压力达到时即可将活塞举起，经过一段时间后活塞处于稳定位置，此时容器内空气的温度为t2,r=19。假定整个过程中气体与外界无热量交换，试求当时气缸内气体的温度。解：取容器

18、内空气为系统，并用下标c和r分别表示气缸和容器内参数，则Q=U2-U1+W据题意，Q=0，所以W=U1-U2，即pcVc=mcvT1-(m2,rcvT2,r+mccvTc)因pcVc=mcRgTc且cp=cv+Rg，故上式可改写为mccpTc=mcvT1-m2,rcvTw,rTc=(mTq-m2,rT2,r)/(kmc)其中：m=p1V/(RgT1)=15106V/Rg (273+115) =3866V/Rgm2,r=p2,rV/(RgT2,r)=pcV/(RgT2,r) =06106V/Rg(273+19)=20548V/Rgmc=m-m2,r=3866V/Rg-20548V/Rg=1811

19、2V/Rg所以Tc=3866(273+115)-20548(19+273) (V/Rg)/ (V/Rg) =181kg水蒸汽，初态为,260,分别经定压过程和定容过程冷却到160，求两种过程中蒸汽与外界交换的功量和热量。 （,kg;）19.绝热良好的圆筒内装气密而又无磨擦的活塞的活塞，活塞下方有压力为0。8 MPa，干度为0。9的湿蒸汽0。5kg，活塞上方空间含有空气以保持压力。缓缓压送空气进入活塞上方空间，下压活塞，使蒸汽压气压力上升并使蒸汽干度变为1。求（1）此时蒸汽的压力；（2）压缩中对蒸汽作的功。 解：由 图得 1=kg;h1=2567kj/kgu1=h1-p11=据题意蒸汽被等熵压缩

20、，故在图上没S1垂直向上作直线与X=1相交，交点为终态，得 h2=2804kj/kg ; p2= ; t2=232 ; u2=kgu2= h2- p2 u2=汽缸活塞系统内贮有，压力为0。5 mpa，温度为260的蒸汽，（1）试确定缸内蒸汽分别经可逆等温及可逆绝热膨胀到0。2mpa时作的功及与外界的换热量；（2）分析两部分功不同的原因。已知：u/(m3/kg)h/(kj/kg)s/kj/(kg*k)P1=,t1=260P2=,t2=260P2=,s2=(kg*k)t2=21.压力为3 mpa的饱和蒸汽置于容积为0。001M3的刚性容器中，计算要使所有含蒸汽的一半冷凝为水所需导出热量（忽略液态水

21、的容积）。（-13。28KJ）22容积为1M3的容积内充满压力为2。5 mpa，干度X=0。90的水蒸汽，现欲使其压力降到1。5 mpa，求需从容器移走多少热量 （-8931KJ）已知：p/ mpa ts/ u/(m3/kg)h”/( m3/kg )h/(kj/kg)h”/(kj/kg)u/(kj/kg)u”/(kj/kg) 1972 23.容积为2。8M3的容器内充满有1350Kg水和与水平衡的蒸汽，其温度和压力分别为230和2。79505 C，现将温度为65的水900kg用泵送入容器中，试问为维持容器内初始温度和压力值，该过程中应加入多少热量已知：ts/u/(m3/kg)U”(m3/kg)

22、h/(kj/kg)h”(kj/kg)s/kj(kg/.k)s”kj/23065解: 取容器为CV,列能量方程: Q=d(mu)cv+ (h+c2f/2+gz)dmio+w忽略动能及位能变化并据题意有Q=d(mu)cv-hidmi 过程中hi是常数, Q=(mu)cv-himi据U=h-pu,所以 (mu)cv=(mh)cv-(mpu)cv=(mh)cv-(pv) cv由于过程中控制容积内压力和容积保持常数,故 (mu)cv=(mh)cv代入式(A),得 Q=(m2h2-m1h2)-mihi由于过程中原在容器内的水的焓值无变化;未冷凝的蒸汽焓值不变,控制体积内焓值的变化由加入的水和饱蒸汽冷凝成饱

23、和液体的焓变构成,所以 Q=mih-x(h”-h)-mihi又,控制体积内总容积不变,故 miu-x(u”-u”)=0x=miu/(u”-u)=代入式(B)得 Q=900 24. 在一个容积1M3刚性容器内有压力为 MPa的饱的水及饱和蒸汽,试问必须加入多少热量,才能使容器内的液态水正好完全汽化.已知:P= MPa,U=kg,u”=kg,h=kg;p=时,u”=kg,h=kg;p= 9MPa时u”=kg,h”=kg. (kj)(提示:容器内工质经历了定容加热过程,其终态为)某压力下的饱和干蒸汽，所以U2=V/M1=0。02063m3/kg=u2”) 25.有一容器容积为0。5M3（见图3-11

24、），其中一半为水，另一半为蒸汽，容器内压力为2 mpa，对容器加热使容器中水的一半蒸汽为蒸汽，加热进让饱和蒸汽通过一个自坳阀排出，以保持容器内压力不变，求过程的加热量。已知：P=2 mpa时，ts=,u=kg,u”= m3/kg,h”=kg,u=kg,u”=kg. (kj) 26. 一个容积为10M3的容器内存水0。1M3，蒸汽9。9M3。P容器内的压力为0。1 mpa，加热容器使其内水恰好完全汽化，若不计容器散热及容器热容量，试求所加入的热量。（2。） 27锅炉来的蒸汽P1=7 mpa，X=0。985，在过热器内被等压加热到t2=500,然后进入汽轮机智伯等到熵膨胀至P3=1 mpa，再进入

25、热用户换热器，把压力为0。3 mpa，温度为25的过冷水加热成0。3 mpa的干饱的蒸汽。求（1）过热器中加入每kg蒸汽的热量；（2）每kg蒸汽在汽在汽轮机智内作出的技术功；（3）若经用户换器后，蒸汽钱部冷凝成饱和水排出，求每kg蒸汽可产生多少低压（用户）蒸汽。已知：p=7 mpa,t=500时，h=kg,s=;p=1 mpa,t=220时,s=,h=kg;p=1 mpa,t=240时,s=,h=kg. p/ mpa 7 1 h/(kj/kg) h”/(kj/kg) kg, 28.汽缸内贮有100 Kpa，初容积为0。5M3，吸热后在定温下缓慢膨胀，直互终容积达到初从积的两倍为止，试确定吸热量

26、。已知：P=100 Kpa,TS=时,u=kg,h=kgj,s=;u”=kg,h”=kg,s”=. 解： 取缸内蒸汽为控制质量， u1= v1/m=1=,u<u1<u” x1=(u1-u)/(u”-u) = 因 t2=t1=,u2=2u2=kg,u<u2<u”，故仍在湿蒸汽区。 x2=(u1-u)/(u”-u) =/据能量方程 Q=u+W=m(u2-u1+ =m(u2-u1)+pm(u2-u1)=m(h2-h1) h2=h+x2(h”-h)=+ =kg h1=h+x1(h”-h)=+ （1749。7-1082。9）=666。8kj 29.初态干度为0。9，压力为2 mp

27、a的非流动过程中绝热右逆膨胀0。5 mpa，然后在定容下加热成干饱和蒸汽，求每一过程中1kg蒸汽所作的功及与外界热泪盈眶量。已知p/ mpaTs/U/(m3/kg)H”/(m3/kg)H/(kj/kg)H”/(kj/kg)S/kj/ S”/kj/2(0, 30.利用绝热节流原理可测量管道中湿蒸汽的干度，若已测得绝热节流后蒸汽压力P=0。1 mpa，温度t2=140,节流前蒸汽压力P=1。5 mpa，试确定节流前湿蒸汽的干革命度X1。已知: p=,t=140 ,u=kg,h=kg:p=时,h=kg,h”=kg. 31.直径为3CM的气缸（见图3-12），内装有15压为7。0Kpa，温度为40的水

28、，若活塞上压力恒定，。求活塞外移3。5CM时需加入之热量及与外界交换的功量。已知：p= mpa时,ts=,u=kg,u”=kg,h=kg,h”=kg,s=,s”=;p= mpa,t=40时,u=kg,h=kg=(kg/k)., (提示：据终态比体积和压力确定终态参数)32两股压力都为0。8 mpa的蒸汽流，经绝热等压过程混合成湿蒸汽，若一股流量为m1=4kg/s,h=2951kj/kg;另一股流量m2=s,干度x1=.已知0。8 mpa时h=721kj/kg,汽化潜热=2048kj/kg. 求混合后的湿蒸汽的干革命度。（0。972）33一个容积为10M3R P容器内存有饱和水和蒸汽混合物，水和

29、汽的质量比为1：1。625。容器内的压力为0。1 mpa，加热容器使其内恰好宝剑汽化。若不计容器散热及容器热容量，试求所加入的热量。（2。05510kj。提示：过程为定容过程式，终态是干饱和蒸汽） 34一个绝热泪盈眶的贮气罐内装有M1=0。454KG，p1=2 mpa,t1=370的蒸汽，通过阀门与一个有无摩擦活塞的立式汽缸相联，汽缸现活塞均绝热，活塞上放有重物，起初活塞位于汽底部。开启阀门使蒸汽流入汽缸中，直至整个体系的压力一致为止。若罐中蒸汽温为温度t3。（444。提示：取所有蒸汽为系统，系统与外界仅交换功。）35.一个装有活塞的垂直气缸容器积为0。05M3，内贮有55，0。15Kpa，相

30、对温度为0。4的湿空气。冷却后，湿空气的温度等于大气温度（T0=14）过程中，气抿内压保持不变，活塞作无磨擦的运动，试求：（1）过程中含湿量的变化；（2）过程的放热量。已知：水t=55时,;t=14时,ps=;干空气的气体常数为Rg=287j/(kj*k);cp=1005 j/(kj*k);蒸汽的气体常数为Rg=461 j/(kj*k)。液态水的焓h= t(kj/kg). kg干空气，-6。41KJ。提示：空气终态为饱和空气，定压过程的热量等于焓差。)36在常压下将干球温度50相对温度=25%的空气冷却至15%，试计算每kg空气中凝结出多少分放出多少热量已知:t=50时,ps=;t=15时,;

31、干空气的比热容cp=(kgK)，当地大气压pb=100kpa;；凝水焓右忽略。（0。0090kg/kg干革空气,kg干空气）37一北方城市宾馆为保持房内空气清新，用加热系统将外界-20，?1=0。9的空气加热到25后作为新风送入客房，试求每kg干空气所需加入之热量及最终空气的相对温度。设当地大气压为98。08kpa.已知:t=-20,ps=;t=25,ps=,kg干空气，2。93%)38压力为0。1Mpa，干球温度t1=25的湿空气流等流经加热器，加热到t2=50，若入口气流流量为400m3/min，含湿量d1=kg干空气，求加热器加入湿空气流的热量。（197kj/s提示：定压过程的热量等到于

32、焓差）39.某干燥作业流程图3-13所于，现测得温度为30露点温度为20，流量为1000m3/h的湿空气在冷却器中除去水分2。5kg/h后，经预热到50进入干燥器，操作在常压下进行，试求：（1）流出冷却器的空气和温度和含湿量；（2）流出预热器的空气的相对温度。已知：t/503020Ps/kp解：设Pb=100kpa, 据题意有pu1=ps=。冷却器中： 1=pu1/ps1=Pa1=pb-pu1=d1=(pb-pu1)=干空气qma=pa1qu/(RgaT1)=/287(273+30)=hqm2=干空气；因 d2=(pb-pu2)所以pu2=pbd2/+d2)=+=pu2=ps2=,t2=预热器

33、中进行等d过程，d3=d2=kg干空气，因不变，所以pu2=pu33=pu3/ps3=% 40.某地夏季室外气温约为38，相对温度=0。4。若某建筑室内抽出气温为35，相对温度为0。75的空气，利用空调设备对之降浊去湿，降温去湿后空气温度是15。若将此空气以0。75：0。25的比例与室外空气混合后送入室内，试计算：（1）每kg干空气在空调设备中排出的水量；（2）混全后送入室内空气 的温度。已知： t/ 38 35 25 18 15 ps/kpa 解：室外空气参数用下标0表示；室内空气参数用下标1表示；室内空气降温去湿后参数用下标2表示；混合的空气参数用下标3表示。 pu1=1ps1= pu2=

34、0ps0= d1=(pb-pu1)=干空气因 pu1>pu2 所以2=1,pu2=ps2/d2=(p-p)=干空气故 d1-d2=干空气d0=(p-p)干空气mu0=ma0d0=干空气h2=+d2(2501+=+(2501+=kg)干空气ma0:ma2=(h2-h3)(h3-h0)=(d2-d3)(d3-d0)=d3=(d2+/(1+=+干空气h3=(h2+/(1+=+干空气又 h3=+d3(2501+，所以t3=(h-2501d3)/+=在空调设备中将t1=30相对湿度1=的湿空气泠却备到t2=15，然后再加热到t3=20，送入房间。设空气调节设备进出口总压力保持不变，pb=若进入空调

35、设备的干空气为50kg/min，试：（1）在h-d图上表示出空调过程；（2）计算在冷凝器中湿空气 放出的热量和凝结水量；（3）计算送入房间的空气的湿度3；（4）加热器中加入的热量。（30。33kw，0。00685kg/s，0。729，4。27kw）42.压力100kpa温度35，相对湿度=的湿空气流经空调机后温度降为20，=若空气流的压力仍为100kpa：（1）进入空调机空气的绝对湿度u1(kg./m3)，含湿量d1(kg/kg干空气)焓h1(kj/kg干空气)；（2）空调机每处理1kg干空气的排水量mw(kg/kgj干空气)，已知t=35时ps=,t=20时ps=.m3,kg干空气,kg干空

36、气,kg干空气)43.压力为p1=，湿度为t1=20，相对湿度1=80%，流量v1=15m3/min的空气流，与同压但湿度为35，流量v2=20m3/min的十空气流混合，混合气之含湿润量及露点温度。求已知水与蒸气和温度的饱和压力关系如下：t/201086543Ps/kpa10228kg干空气,)44湿空气进入加热器时湿度t1=20，相对湿度1=。在空气加热器中被加热到130后，进入烘箱，从箱排出时温度为40，湿物料进入烘箱时含水率为20%，烘干革命物送出时要求含水不大于5%。若烘干装置每小时处理湿物料1500kg，问每小时需多少立方米空气已知当地大气压pb=；时ps=时,t=40ps=.h)

37、45。向容积为10m3的刚性绝热真空贮罐充入相寻湿度为0。7温度为30，压力为的湿空气，到罐内压力达为止。求：贮罐内空气的（1）干球温度；（2）含湿量；（3）露点温度。已知：干空气Rg=(kgk),cv=(kgk)；蒸汽Rg=(kgk),cv=(kgk);饱和水和蒸汽性质如下： ts/ 20 30 p/kpa （,kg干空气，提示：据干空气和蒸汽的质量分数求出混合气体的比定压热容和比定容热容再由充气能量方程可得干球温度） 46.将1kmol某种理想气体在127下进行定温不可逆压缩。压力由升到1mpa，压缩过程中气体向27的热源放热。过程耗功比同样情况下的可逆加大20%，试计算气体的熵变，热源熵

38、变及取气体和热源为系统的系统熵变。k,k,k) 47.有一台燃气轮机机组，其气轮机进口燃气温度为1100k，压力为，出口压力为。试求以下两种情况下每kg燃气所作的轴轼，膨胀终了温度及工质熵的变化：（1）膨胀过程为右逆过程；（2）膨胀过程为不可逆过程，工质所作轴功为可逆过程轴功的90%。设燃气Rg=287kj/(kgk),k=,cp=(kgk). (1)T2=t1(p/p) =1100/=wt=h1-h2=cp(1t-t2)= h2=h1-wt=cpT1-wt=.37=kgT2=h2/cp= S=cpln(T2-T1)-Rgln(p2-p1)=1100)=(kgk)48.引射器中一种用高压气流引

39、入低压气流使之压力提高的压缩设备，今有一台引射器，高压气流自进口1流入，被引射的低压气流自进口2进入，两股气流混合后从出口3流出。已知t1=20,p1=,t2=20,p2=。若流动稳定绝热，进出口截面上气流的动能可忽略不计。空气作理想气体，比热容取定什值Rg=287J/(kjk),cp=1004j/(kgk)，试求可达到的最大引射比m2/m1. 解：据稳流绝热流动能量方程 m1h1+m2h2=m3h3，考虑互质量守恒 m3=m2+m1 及理想气体的性质 h=cpT,T2=T1可得 T3=T1=.据稳流绝热流动熵方程 M1s1+m2s2-m3s3+Sf+Sf=0因绝热，所以Sf=0于是 Sg=m

40、3s3-m2s2-m1s1=m1(s3-s1)+m2(s3-s2)>=0所以M2/m1<=(s3-s1)/(s2-s3)=cpln(T3/T1)-Rgln(p3/p1)/cpln(T2/T3)-Rgln(p2/p3)=ln(p1/p3)/ln(p3/p2)=ln2/ln3=49压气机的空气进口温度为17，压力为0。1mpa，每分钟吸入空气5m3，经不可逆绝热压缩后其温度为207，压力为。若室内温度为17，大气压力为，求：（1）压气机压缩过程的绝热效率；（2）压气机实耗功率；（3）压缩过程的作功能力损失。设空气比热泪盈眶容为定值.cp=1004kj(kgk),Rg=(kgk), ,5

41、0.由于飞机表皮材料耐高温的限制，飞机的飞行速度有一定的限制。某一飞机在高空飞行，周围空气温度t=-45，压力p=，若飞机表面最大允许温度为370，飞机允许的最大飞行速度，假定空气作理想气体，比热容取定值，Rg=287j/(kgk)cp=1005j/(kgk).s) 52.初态为p1=2mpa,t1=130,cf1=120m/s的空气经一喷管流入压力为pb=的空调。（1）选择喷管的几何形状；（2）计算喷管出口截面上的流速及温度。假设空气为理想气体，比热容怪定值。Rg=287j/(kgk),cp=(kgk),vcr=（缩放喷管，s,） 53.某缩放喷管进口截面积为2。610-3m2。质量 流量为

42、s的空气流等熵流经罢工管，进口截面上的压力和温度分别为p1=440k，已知喷管出口截面上压力，求喉部及出口截面积和出口流速。空气作理想气体处理，比热容取定值，Rg=287kj/(kgk),c=1004kg/(kgk).解： u1=RgT1/p1=/=kgcf1=qmu1/A1=气体可逆热流经渐缩喷管，若p1=，t1=200,cf1=100m/s喷近背压pb=，质流量，试求管出口截面上气体的流速的流速及出口截面积。假定气体可作理想气体，比热容取定值，Rg=189J/(kgK),cp=855J/(kgK).s,提示：临界压力大于背压，出口截面达到临界。55.空气右逆绝流经收缩喷管时某截面上压力为2

43、80kpa，温度为345，速度是150m/s，该截面面种为，试求：（1）该截面上的马赫数ma；（2）滞止压力和滞止温度；（3）若出口截面上ma=1，则出口截面上压力，温度计，面积为多少空气作理想气体处理，比热容可取定值，Rg=287 J/(kgK)，cp= J/(kgK) 解： (1)cx=s ma=cfx/cx=150/= (2)T*=Tx+c2fx/(2cp)=345+1502/(21004)= p*=px(T*/Tx)k/(k-1)=)= (3)出口截面上ma=1，所以 p2=pcr=ucrp*=滞止压为，滞止温度为350k的空气逆x绝热流经收缩喷管，在喷管截面面积为处气流马赫数为，若喷

44、管背压为，试求喷管出口截面积，空气理想气体处理，比热容可取定值，Rg=287j/(kg*k),cp=(kgK) 提示：利用已知截面积的截面上的马赫数确定该截面上的温度，进而确定喷管质量的流量 。)57空气流经出口截面积为。的缩放喷管，其出口压力为p2=，出口截面上流速达ma=，已知空气流滞止温度为649. ，试求喷管喉部截面积及喷管质流量，假定空气 为理想 气体比热容取定值Rg=287J/(kgK),k=， s提示利用出口截面上马赫数与洹止温度的概念建立滞止温度和出口截面温度的关系，从而计算出口截面温度，喷管质流量。)58.有种玩具火箭内装满空气，其压力和温度分别为。工作时压缩空气经缩放喷管排

45、出进入大气，喷管喉部截面积为1mm2，出口截面上压力与喉部之比为1:0。在火箭开始运行后，因为初始压力较高而喉部截面积较小，故有一段时间可以认为处在稳定状况。试求稳定状况下火箭出口截面上的速度及火箭净推力。空气作理想气体，比热容取定值，RG=287，CP=，环境大气压力PB=MPA。解：据题意认为稳定状态时初压力138MPA，据题意59有一台压缩机将空气由01MPA、27绝热压缩到09MPA、6275K，试问该压缩过程是否可逆，为什么若不可逆，求该压缩机的绝热效率。设空气比热容取定值，RG=287，CP=1004。（不可逆、080。提示：比较可逆压缩终温与实际温度或计算实际过程的熵变。）60P

46、1=05MPA，T1=200、CN=02MPA，CO2的质量为QM=2KG/S，喷管的速度系数=095，环境温度为27，试求（1）喷管出口截面上的流速CF2及出口截面积A2；（2）因过程不可逆而造成的动能损失和作功能力损失。假定气体可作理想气体，比热容取定值，RG=189，CP=845。解：（1）据迈耶公式临界压力比因不计初速，所以因不PCR>PB，所以取（2）因不可逆绝热稳定流动，控制容积熵变及熵流均为零，所以61一个渐缩喷管，其出口截面积为22cm2，已知喷管进口截面上空气参数分别为p1=，t1=300，cf1=30m/s，喷管出口外的背压pb=，喷管速度系数=。若空气按理想气体计，

47、比热容取定值，cp=(kgK)，k=，Rg=(kgK)。环境温度为。求：（1）喷管质流量及出口截面上流速；（2）气流流经喷管制作功能力损失（kW）。（s、s、）62一氧化碳气体绝热流经收缩喷管，其进口截面上参数分别为p1=05MPa、t1=200，cf1=100m/s，喷管背压为pb=。若CO的质量流量qm=2kg/s，喷管速度系数=，试求：（1）喷管出口截面上流速cf2；（2）喷管出口截面面积A2；（3）不可逆造成的动能损失和气流作功能力损失。已知：CO作理想气体处理，比热容取定值，cp= J/(kgK)，Rg= J/(kgK)，临界压力比取，环境温度T0=300K。（s、，）63由输送管送

48、来的空气，进入到一出口面积A2=10cm2的喷管。进口处的空气压力p1=25MPa、温度t1=80，进口流速可忽略。喷管出口外的背压pb=10MPa，设cp= J/(kgK)，k=，试设计喷管（形状、截面积）并计算喷管出口截面上空气的速度及流量。（缩放喷管、A喉=、s、s）64进入渐缩喷管的空气的参数为p1=，t1=327、cf1=150m/s。若喷管的背压pb=270KPa，出口截面积A2=30cm2，（1）求空气在管内作定熵流动时，喷管出口截面上气流的温度t2；流速cf2及喷管的质量流量qm；（2）马赫数Ma=处的截面积A。空气作理想气体处理，比热容取定值，Rg=287 J/(kgK)，c

49、p=1005 J/(kgK)。（、4526m/s、s、）65用活塞式压气机将qm=1kg/d，、27的氧气加压到，（1）若采用一级压缩，压气机的余隙容积比=，压缩过程的多变指数n=，求压气机的容积效率V和理论消耗功率N（kW）；（2）若采用二级压缩，中间冷却，每级缸的余隙容积比相等，即1=h =，多变指数也相等，n1=nh=，再求压气机的容积效率V和理论消耗功率N（kW）。已知氧气可作理想气体，比热容取定值，Rg=260 J/(kgK)。（%、）66一个缩放喷管经可调阀门与贮气罐相连，罐中空气压力和温度可看成恒定，p0=，t0=47，喷管处大气压为pb=，喷管最小截面积为8cm2，（1）试求阀

50、门完全开启（即无阻力）时，流经喷管的流量及出口截面上的流速；（2）关小阀门，使空气经阀门后压力降到，求流经喷管的流量并简述喷管中发生的现象。空气的比热容取定值，Rg=287J/(kgK)，cp=(kgK)。（s、s、s）67有一台单缸活塞式压气机吸气量为qv1=200m3/h，已知进气参数p1=100KPa、t1=20，终压p2=600KPa，压缩过程n=，空气的气体常数Rg=(kgK)。（1）若不考虑余隙容积求压缩机所需理论功率NC；（2）若有余隙容积，且其余隙容积与活塞排量之比为VC/Vh=，求容积效率V、每小时吸气量V1以及压缩机所需理论功率c。12kW、h（进气状态）、68某活塞式空气

51、压缩机采用二级压缩中间冷却工艺，使温度T1=300K，压力p1=01MPa的空气压缩到终压p3=，设低压缸和高压缸中均按n=的可逆多变过程压缩，（1）求最佳中间压力p2；（2）若产气量qm=100kg/h，求低压压缩机的功率N1和高压压缩机的功率N2。（、405kW、405kW）69某两级压缩机将空气从p1=、t1=21压缩到p2=输出，若每级压缩均为绝热，且绝热效率均为，级间充分冷却，求当空气流量为3m3/min时（进气状态）所需的功率（见图3-14）。假定空气作理想气体，比热容取定值Rg=287J/(kgK)、cp=1005J/(kgK)。解：据题意T1=T3=273+21=294K，p1

52、=P2= =Pa=p3=Ta=T2=T1(p2/p1) (k-1)/k =294/=487K据绝热效率定义cs=(ha-h1)/()，所以=(ha-h1)/ cs=cp(Ta-T1)/ cs =(487-294)/ =277kJ/(kgK)同理=277k J/(kgK)=+=2772=544kJ/(kgK)W=qm=p1qv1/(RgT1) =544/3/()70某活塞式空气压缩机转速为N（r/min），每分钟从环境吸进温度为21的空气14m3，将之压缩到输出。设压缩过程为可逆绝热过程（见图3-15），压缩机容积效率V=，求：（1）余隙容积比及活塞排量；（2）所需输入压缩机的功率。空气作理想气

53、体，比热容取定值，RG=287J/(kgK)，cp=1005J/(kgK)，环境大气压Pb=。、N（m3）、第四章 势力学第一定律和第二定律第一部分 理论概要势力学第一定律的实质势力学第一定律是能量转换与守恒定律在热过程中的应用，它确定了势力过程中势力系与外界进行能量交换时各种形态能量数量上的守恒关系。可表述为：“热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能的时候，它们间的比值是一定的。”或：“热可以变为功，功也可以变为热；一定量的热消失时，必产生相应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之对应的一定量的热。”自然界中一切热过程都必须遵守热力学第一定律。膨胀功、技术功和流动功功是传递过程中的机械能，容积变化功称为膨胀功，可逆过程的容积变化功可由计