工程热力学课后题答案

1、习题及部分解答第一篇 工程热力学第一章 基本概念1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量：答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。3. 用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。若水柱高200mm,水银柱高800mm，如图2-26所示。已知大气压力为 735mmHg,试求容器中气体的绝对压力为多少 kPa ？解：根据压力单位换算pH 2O 200 9.80665 1.961 103 Hg 800 133.32 1.006 105 Pa 106.6kPa

2、 p pb (pH O pHg ) 98.0 (1.961 106.6) 206.6kPa4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图 2-27 所示。若已知斜管倾角30 ，压力计中使用0.8g/cm3的煤油，斜管液体长度 L 200mm，当地大气压力pb 0.1MPa，求烟气的绝对压力(用 MPa 表示)解：p L gsin200 0.8 9.81 0.5784.8Pa 784.8 10 6 MPap pb pv 0.1 784.8 1060.0992MPa5. 一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28 所示，其中 C 为压力表，读数为110kPa，B为真空表，读数

3、为45kPa。若当地大气压pb 97kPa，求压力表A的读数(用kPa表示)pgA 155kPa6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。( 1). 取水为系统；2) . 取电阻丝、容器和水为系统；3) . 取图中虚线内空间为系统。答案略。7. 某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量， 起读数为 13.4MPa ；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量， 其读数为 706mmHg 。若大气压力为 0.098MPa ，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力 （用 MPa 表示）p1 0.0247MPa ; p2 0.0039 MPa8. 测得容器的真空度 pv 550mmHg

4、，大气压力 pb 0.098MPa ，求容器内的绝对压力。若大 气 压 变 为 pb 0.102 MPa ， 求 此 时 真 空 表 上 的 读 数 为 多 少 mmMPa ？ p 0.0247 MPa , pv 579.8MPa9. 如果气压计压力为 83kPa ，试完成以下计算：（1）. 绝对压力为 0.1MPa1 时的表压力；（2）. 真空计上的读数为 70kPa 时气体的绝对压力；3）.绝对压力为50kPa时的相应真空度（kPa）；4）. 表压力为 0.25MPa 时的绝对压力（ kPa）。1）. pg17kPa ；2）.p13kPa ；3）. pv33kPa ；4）.p333kPa

5、。10. 摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0 'C和100 c,而华氏温标则相应地取为 32下和212下。试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系，并求出绝对零度所对应的华氏温度。t F At B将水在标准大气压下的冰点值 32 F和0 C,以及沸点值292 F和 100 C代入，得32 0 B212 100A B解该二元一次方程组，得： A 1.8, B 32 。从而有 tF 1.8t32当t 273.15 时，有tF1.8 ( 273.15_) 32459.7( F)11. 气体进行可逆过程，满足 pV C ( C为常数)，试导出该气体从状态1变化到状态2时膨胀功的表 达

6、式，并在 p V图上定性画岀过程线、示岀膨胀功。答案：略12. 某气体的状态方程为 pVRgT，试导出：(1) .定稳下气体 p,v之间的关系；(2) .定压下气体v,T之间的关系；(3) .定容下气体p,T之间的关系。答案：(1).匹v ； (2). V2E; (3).匕T2。P1V2V1T1P1T1第二章热力学第一定律31. 一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量为q 180 10 kg /h，输出功率为 P 55000kW，全厂耗煤3qm,c 19.5t/h，煤的发热量为qc 30 10 kJ / kg。蒸汽在锅炉中吸热量 q 2680kJ/kg。试求：(1) .该动力厂的热效率 *；(2) .锅

7、炉的效率 B (蒸汽总吸热量煤的总发热量)解：(1).锅炉中蒸汽吸热量h qm q 180 103 26804.82 108(kj/h) 1.34 1 05(kW)热效率PH550001.34 105(2).锅炉效率蒸汽总放热量 煤的总放热量51.625 10 (kW)3600H 1.34 105H582.5%1.625 1052.系统经一热力过程，放热8kj对外做功26kJ。为使其返回原状态,对系统加热 6kJ，问需对系统作功多少?解：由Q U2634(kj)对于返回初态的过程34kj6 34 28kj3319.5 1030 10B qb,c qc故需对系统做功28kj。94kJ。此过程是膨

8、胀过程还是压缩40kj。3. 气体在某一过程只能感吸收了54kJ的热量，同时热力学能增加了过程？系统与外界交换的功是多少?答案：此过程为压缩过程；此过程中系统与外界交换的功是4. 1kg 空气由 p1 5MPa, t1 0.5MPa 膨胀到 p2 0.5MPa,t2 500 °c,得到热量 506kJ，对外做膨胀功506kJ。接着又从终态被压缩到初态，热出热量390kJ，试求:(1) .膨胀过程空气热力学能的增量；(2) .压缩过空气热力学能的增量；(3) .压缩过程外界消耗的功。答案：(1) . U 0; (2). U 0; (3).W 390kj。5. 闭口系统中实施以下过程，试

9、填补表中的空缺数据。过程序号Q/JW/JU1 / JU2/JU / J125-12-92-858-16317-13（8）21418-117表中括号内的数为答案。过程序号Q/JW/JU1/JU2/JU / J125-12（-46）-9（37）2-8（8）（74）58-163（38）17-13（8）21418-11（-22）7（29）6.如图所示，某封闭系统沿a c b途径由状态a变化到b，吸入热量90kj，对外做功40kj，试问:（1）.系统从a经d至b，若对外做功10kj，则吸收热量是多少?（2）.系统由b经曲线所示过程返回a，若外界对系统左贡 23kj，吸收热量为多少?（3）.设Uadb 5

10、kj,u d 45kj,，那么过程a d和d b中系统吸收的热量各为多少?答案（1）. Qadb 60kj ；（2）. Qba73kj ；（2）. Qad50kj ； （ 4） . Qdb 10kj。7.容积为1m3的绝热封闭的气缸中装有完全不可压缩的流体，如图2-31所示。试问：（1）.活塞是否对流体做功？2）. 通过对活塞加压，把流体压力从 p1 0.2MPa 提高到 p3 3MPa ，热力学能变化多少？焓变化多少？答案 （1）.W 0；（2）. U 0, H 2.8 103kj 。8. 一质量为45°°kg的汽车沿坡度为15的山坡下行，车速为300m/s。在距山脚10

11、0m处开始刹车， 且在山脚处刚好刹住。若不计其它力，求因刹车而产生的热量。5Q 2.04 105kj 。9. 某蒸汽动力装置， 蒸汽流量为 40t/h ，汽轮机进出口处压力表读数为 9MPa ，进口比为 3440kj /kg， 汽轮机出口比焓为2240kj/kg，真空表读数为95.06kPa，当时当地大气压力为98.66kPa，汽轮机 对环境放热为 。试求：（1）.汽轮机进出口蒸汽的绝压各为多少？（2）. 单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？（3）. 汽轮机的功率为多少？答案 （ 1） .p19.099MPap2 3.6MPa（2）. sh 1200kj /kg（3）. P 1.332 10

12、4kW（4）.考虑进出口动能差后sh的相对偏差sh 0.67%10. 进入冷凝器的泛汽的蒸汽为P 0-005MPa，比焓A 2500kj/kg，出口为同压下的水，比焓为 h2 137-77kj /kg ,若蒸汽流量为22t/h，进入冷凝器的冷却水温为b 17 c,冷却水出口温度为 t2 30 c,试求冷却水流量为多少？水的比热容为4.18kj /（kg.K）。答案 qm,w 956.4 103（kg/ h）311. 某活塞式氮气压气机， 压缩的氮气的参数分别为： P1 0.1MPa ， v1 0.88m /kg ；p2 1.0MPa , v OWm /kg。设在压缩过程中每kg氮气热力学能增加

13、180kj，同时向外放出热量6°kj。压气机每min生产压缩氮气18kg，试求：（1）.压缩过程对每kg氮气所做的功;（2）.生产每kg压缩氮气所需的功；（3）.带动比压气机至少要多大的电动机。答案（1）.240kj / kg ；（2）. sh 312kj/kg ；（3）. P 93.6kW。12.流速为600m/s的高速空气突然受阻停止流动，即C2 0，称为滞止。气流受阻过程中与外界的热交换可以忽略，问滞止过程空气的焓变化了多少？如滞止过程进行迅速，以致答案 h 180kj / kg第三章理想气体及其混合物1.把C°2压送到体积为0.5m3的贮气罐内。压送前贮气罐上的压力

14、表读数为压送终了时压力表读数为30kPa，温度为50 C。试求压送到罐内的3kPa，温度为20 C，C°2的质量。大气压力为pb 0.1 MPa解3p1 pb pg1 0.1 103 103 kPa3p2pbpg2 0.1 1030 130 kPaRg 8314 0.189 kJ kg.Kg M 44a由 pVmRgTP2Vp2VP2P1mRgT2RgT1Rg T2T1330.5130 10103 1030.143 kg0.189 10350 27320 27332.体积为0.03m的某钢性容器内盛有了700kPa,20 C的氮气。瓶上装有一排气阀，压力达到875kPa时发门开启，压

15、力降到 840kPa时关闭。若由于外界加热的原因造成阀门开启，问：（1）阀门开启时瓶内气体温度为多少？（2）因加热造成阀门开闭一次期间瓶内氮气失去多少？设瓶内空气温度在排气过程中保持不变。答案 （1） t293.3 c；（2） m 0.0097kg3. 氧气瓶的容积V 0.30m3瓶中氧气的表压力为Pgl 1.4MPa,tl 30 C。问瓶中盛有多少氧气？若气焊时用去一半氧气，温度降为t2 20 C，试问此时氧气的表压力为多少（当地大气压力pb 0.1 MPa）答案 m 7.86kg; pg2 0.625MPa4. 某锅炉每小时燃煤需要的空气量折合表准状况时为66000 m h。鼓风机实际送入

16、的热空气温度为250 C，表压力为20.0kPa，当地大气压为pb0.1MPa，求实际送风量 m3/h。解 p Pb Pg0.1 20 10 3 0.12 MPa由 pqV qmRgTpqV0p0qV0T得qVT。p0qV0 T1T。 R0.101325 66000273250 2730.121.068 105 m3h5.某理想气体比热比k cp cV1.4，定压比热容 cp 1.042 kJ kg.K求该气体的摩尔质量。cp解由 k及cpcVRgCVRcp 11 k8.3141.0421 1 1.427.93 g. mol36. 在容积为0.1m的封闭容器内装有氧气，其压力为 300kPa，

17、温度为15 C ,问应加入多少热量可使 氧气温度上升到800 C ?(2)按平均比热容计算。RRg M0.26 kJ kg.k32(1)(2)m心RgTQ mcv查得c1508000300 103 0.30.26 103155m2Rgt2 t10.656kJ kg.K0.756J kg.Kt2 tm CV 0 .t2CV2731g1.21.2-0.26800 15612.3 kJ20.756 800 0.656 15714.0 kJ7.摩尔质量为30kg的某理想气体，在定容下由275 C ,加热到845 C ,若热力学能变化为400 kJ kg，问焓变化了多少?答案 h 557.9kJ kg8

18、.将1kg氮气由t130 C定压加热到400 C，分别用定值比热容，平均比热容(表)计算其热力学能和焓的变化。用定值比热容计算U 274.7kJ,384.6 kJ用平均比热容计算U 281.7kJ,391.6kJ9. 2kg 的 CO2，由 P1800kPa,b 900 C 膨胀到 P2 120kPat 600 C，试利用定值比热容求其热力学能、焓和熵的变化。RgCpCVR 8.314M 440.189 kJ kg.K99Rg0.189 0.850 kJ kg.K2277Rg0.189 0.661 kJ. kg.K2 g 2mcv t 2 0.661600 900396.6 kJmcp t 2

19、 0.850600 900510 kJSRg lnP2P187312020.85ln0.189l n 117380010.在体积为V1.5m3的钢性容器内装有氮气。初态表压力为Pg1 2.0MPa应加入多少热量才可使氮气的温度上升到750 C ?其焓值变化是多少？大气压力为0.215 kJ K，温度为230 C ,问0.1MPa。(1) 按定值比热容计算；(2) 按真实比热容的多项式计算；(3) 按平均比热容表计算；按平均比热容的直线关系式计算。 解R 8.314.Rg0.297 kJ kg.Kg M 28p1V2.0 0.1 106 1.5m3RgT10.29 10230 27321.09

20、kg(1)cpRg | 0.297 1.04 kJ kg.K55cV Rg 0.297 0.742 kJ. kg.K3QmcV t 21.09 0.742750 2308.137 10 kJ4mcp t 21.09 1.04 7502301.141 10 kJ(2)查得Cp,m a0a2T2a。27.3146®M 21.095.2335 10 3,a20.42 10 8m 2821 nCv,mdT0.7532 kmolRdT2n 1 n Cp,mdT2nR dT1a1T aT2 dT nR Tn a°Ta1T22a23I30.7532 27.314610232 50323T

21、2T110230.42nRT25031085.2335 101023250320.75328.3141023 5039.005 103 kJ21 nCp,mdT Q9.005 1030.7532nR T8.3141023 5031.226 104 kJ3)查得2301.045kJ kg.K ,cp75001.092 kJ kg.KccQ23000.748kJ kg.K ,cVp cmCpO.t275000.796kJ kg.K21.090.796 750 0.748 23038.962 10 kJ21.091.092 750 1.045 2301.22 104 kJCp ；21.032 0.0

22、00089551.032 0.00008955 230 7501.120 kJ/ kg.Kq ；2 cp ；2 Rg 1.12 0.297 0.823kJ kg.KQ mcv . t 21.09 0.823 750 2309.026mcp：2. t 21.09 1.12750 2301.228 104 kJ11.某氢冷却发电机的氢气入口参数为pg1 0.2MPa,t140 C ,出口参数为3Pg2 0.19MPa,t2 66 C。若每分钟入口处体积流量为 1.5m，试求氢气经过发电机后的热力学能增量、焓增量和熵增量。设大气压力为pb 0.1 MPa。(2)按平均比热容直线关系式计算。RgqmM

23、8.314PbPg10.10.2PbPg20.10.19PE0.3106R0.3 MPaPi0.29 MPaP2RgTi4.1571.5(i)CPcv(2).K4.157 IQ340 273 Okg min按定值比热cp RgqmCVqmcpq m Cpln4.15714.55 kg kg.K14.55 4.1570.3459 10.390.3459 14.55按平均比热容的直线关系式CpcV10.39 kJ kg.K93.44 kJ min130.9 kJ. min664066 400.345914.551n 602734.157ln0.4504 kJ K.min0.340273143.30

24、.0005945664014.39 kJ/ kg.K10.120.0005945664010.18 kJ/ kg.KCV；2 t0.345910.18664091.55 kJ/kgcpT2Rg lnT1gP2P166 C40 C66 C40 CU qmS q m0.34596627314.39 ln4.157ln313090.4459 kJ0.3K.min12.禾U用内燃机排气加热水的余热加热器中，进入加热器的排气(按空气处理)温度为300 C，出口温度为80 C。不计流经加热器的排气压力变化，试求排气经过加热器的比热力学能变化，比焓变化和比熵 的变化。(2)按平均比热容(表)计算。答案u15

25、7.9 kJ kgh221.0kJ kgs 0.4866kJ kg.K(2)u162.1kJ kgh225.3kJ kgs 0.4966kJ kg.K13.进入气轮机的空气状态为600kPa，600 C ,绝热膨胀到100kPa，300 C，略去动能、位能变化, 并设大气温度为300K，试求：(1) 每千克空气通过气轮机输岀的轴功；(2) 过程的熵产及有效能损失，并表示在T s图上；(3) 过程可逆膨胀到100kPa输出的轴功。解(1)ws h h h2 cp t1 t21.004 600 300 301.4kJ kg(2)SgSCplnTlT11.0041n5730.2871 n1000.0

26、913 kJ kg.K873600i T0 Sg300 0.0913 27.39 kJ. kg熵产 Sg及有效能损失i如图3-36中阴影面积所示。k 10.4kRgT1P2 k1.4 0.287 873100 14WshWt11351.4 kJ kgk 1P11.4 160014.由氧气、氮气和二氧化碳组成的混合气体，各组元的摩尔数为门0.08mol, nN2 0.65mol, nCO20.3mol试求混合气体的体积分数、质量分数和在p 400kPa,t 27 C时的比体积。XqXn2ni0.08 0.65 0.31.03 mol0.081.03n0.650.631n1.031 x°

27、2Xn21 0.078 0.6310.291nO2n0.078Meqxi M i0.078 320.63 280.291 44wo2XO2 M O20.078 320.076Meq32.94wn2Xn2 M n20.631 280.536Meq32.94Wco21Wo2wN21 0.076 0.5360.388XCO2g,eqRMeq32.94 g. molR83140.252kJ kg.K32.94r Tg,eqP0.252 103 300400 1030.0189 m3 kg15.试证明：对于理想气体的绝热过程， 若比热容为定值,则无论过程是否可逆，恒有T1T2k 1式中：T1和T2分别为

28、过程初终态的温度。证明对于理想气体的绝热过程，有cv TCv T1T 2Cp CVRgCp.； C得故证毕Rg第四章 理想气体的热力过程1.某理想气体初温T1470K，质量为2.5kg，经可逆定容过程，其热力学能变化为U 295.4kJ求过程功、过程热量以及熵的变化。设气体Rg0.4kJ kg.K ,k 1.35，并假定比热容为定值。2pdV 01295.4kJU由cpcVcp. 5Rg得T2Rgk 1mcvU0.41.143 kJ kg.K1.35 1Tmcvmq T2 T1295.4470 573.3 K2.5 1.143mcv25倔聲TK2. 一氧化碳的初态为p1 4.5MPa,T1 4

29、93K。定压冷却到T2 293K。试计算1kmol的一氧化碳在冷却过程中的热力学能和焓的变化量，以及对外放出的热量。比热容取定值。答案 U 4.154 104kJ,5.82 104kJ3.氧气由t130 C, p1 0.1MPa被定温压缩至p2 0.3MPa。(1) 试计算压缩单位质量氧气所消耗的技术功;(2) 若按绝热过程压缩，初态与终态与上述相同，试计算压缩单位质量氧气所消耗的技术功;(3) 将它们表示在同一副 p V图和t S图上，试在图上比较两者的耗功。r 8 314解 Rg 8314 0.26 kJ kg.KPl(1)Wt,TRgTjnP20.26 303ln0.186.55(2)0

30、.3k 10.4kRgT1 彳P1 k1.4 0.26 3030.3 14Wt,s- ,11k 1P21.4 10.1101.7 kJ kg(3)两过程在P V图和TS图上的表示分别如图 3-37 ( a)和3-37 ( b)所示。图中过程线12T为定温过程，1 2S为绝热过程线。从 pv图中可以看到，绝热过程耗功比定温过程耗功多岀曲边三角形面积12t 2s。4.使将满足以下要求的理想气体多变过程在P V和t S图上表示出来(先画出 4个基本热力过程)(1) 气体受压缩、升温和放热；(2) 气体的多变指数n 0.8,膨胀；(3) 气体受压缩、降温又降压；(4) 气体的多变指数n 1.2，受压缩

31、;(5) 气体膨胀、将压且放热。答案 如图3-38 (a)和图3-38 ( b)所示的p V图和T S图上，1-1 , 1-2 , 1-3 , 1-4和1-5 分别为满足(1)，(2)，( 3 )，( 4)和(5)要求的多变过程线。5. 柴油机汽缸吸入温度t160 C的空气2.5 10 3m3，经可逆绝热压缩。空气的温度等于燃料的着火温度。若燃料的着火温度为 720 C，问空气应被压缩到多大的体积？答案V 1.63 10 4m36. 有1kg空气，初态为P1 0.6MPa,t127 C ,分别经下列三种可逆过程膨胀到p? 0.1MPa，试将各过程画在 p v图和t s图上，并求各过程始态温度、

32、做工量和熵的变化量：(1)定温过程；(2) n1.25的多变过程;答案(3)绝热过程t227 C;w 154.3kJ kgwt 154.3kJ kg; s 0.514kJ kg.K(2)t263.35 C,w 103.7kJ kgWt 129.6kJ kg, s 0.154kJ kgt293.2 C,w 86.2kJ kgWt 120.7kJ kg, s 0p V图和T s图如图3-39所示。p1 0.5MPa，温度t137 C。若对氮气加热,0.8MPa时，阀门便自动打开，防走部分氮其压力、温度都升高。贮气罐上装有压力控制阀，当压力超过气，即罐中维持最大压力为0.8MPa，问当贮气罐中氮气温

33、度为 287 C时，对罐内氮气共加入多少热量?解Rg83140.297 kJ kg.KM28由 pVmRgTP1V0.5 106 0.2m1RgT10.297 107.容积为0.2m的贮气罐，内装氮气，其初压力37 273设氮气比热容为定值。1.086 kg开始过程是定容过程，则Po0.8T2TP10.5310496 KQVUST 15.0860.2972496300Q p32 m2CpdT3 P2VCpdT2 RgTP2VCp3dTRg2 T150 kJP2VcpT3In -RgT2670.8 10 0.2 -2_30.297 100.297In27827349667.96( kJ)Q QV

34、Qp 150 67.96 218.0(kJ)8.容积为V 0.6m3的空气瓶内装有压力 p1 10MPa，温度为T1300K的压缩空气，打开压缩空气瓶上的阀门用以启动柴油机。假定留在瓶中的空气进行的是绝热膨胀。设空气的比热容为定值，Rg 0.287kj /（kg.K）。（1）.问过一段时间后，瓶中空气从室内空气吸热，温度有逐渐升高，最后重新达到与室温相等，即又恢复到300K，问这时空气瓶中压缩空气的压力p3为多大？答案 （1） T2271.1K, m 15.6kg（2） p37.75MPa9. 是导岀理想气体定值比热容的多变过程的初、终态熵变为S2S1n(k 1) Rg lnP2P1解：主要步

35、骤与公式S2 S1CplnT2T1Rg lnP2P1n 1RgCpCVcpkRgk 110.压力为160kPa的1kg空气，450K定容冷却到300K，空气放出的热量全部被温度为17 的大气环境所吸收。求空气所放岀热量的饿有效能和传热过程、的有效能损失，并将有效能损失表示在 T s图上。2To2ToEx,q 1 Q 11 mcvdT 1t2mcV T2 T1To In -Ti3001 0.717300450290In23.2(kJ)450由于放岀的热量全部被环境吸收，使热量有效能全部变成了无效能，故有效能损失I 23.2kJ有效能损失如图3-40的T S图上阴影面积所示。11.空气进行可逆压缩

36、的多变过程，多变指数n 1.3,耗功量为67.95kj / kg，求热量和热力学能变化。答案 Q 16.95kJ, U 50.85kJ第六章水蒸气1. 湿饱和蒸汽，p 0.9MPa,x 0.85，试由水蒸气表求t, h, v,s,和u。答案 ts 175.389 C,h 2468.99kJ kgv 0.18284m3 kg,s 5.9431kJ kg.Ku 2304.43 kJ kg2. 过热蒸汽，'c,根据水蒸气表求 v,h,s,u和过热度 D，再用h s图求上述 参数。答案 查表：v 0.103638m kg,h 3286.7kJ kgs 7.00255kJ kg.K ,u 295

37、8kJ kgD t ts 191.107C查图：v 0.105ml kg,h 3290kJ kgs 7.00kJ kg.K ,u 2958kJ kgD 190 C;3. 开水房用开水的蒸汽与t 20 c同压下的水混合，试问欲得 5t的开水，需要多少蒸汽和水?设需蒸汽为 mVkg，则水为mwm mV。0.1MPa，查得 h 417.52kJ kg, h 2675.14 kJ kgt 20 C 时，h283.96 kJ kgxh 1 x h0.86 2675.14 0.14417.522359.07 kJ kg根据热力学第学一定律mhmVmvh2mm hh-imV h15000mwh1 h2m m

38、V 50007334267 kg417.52 83.96733 kg2359.07 83.964.已知水蒸气p 0.2MPa, h 1300kj / kg，试求其 v,t,s。答案 v0.3158m3. kg,t 120.30C,s 3.5452kJ kg.K5. 1kg蒸汽,p-i 2.0MPa ,x10.95，定温膨胀至 p2 0.1MPa，求终态v, h, s及过程中对外所做的功。解 w 683.0 kJ . kg6.进汽轮机的蒸汽参数为p13.0MPa,t1435 c。若经可逆膨胀绝热至 p2 .MPa，蒸汽流量为 4.0kg / s，求汽轮机的理想功率为多少千克:答案 P 4.66

39、103kW7. 一刚性容器的容积为 0.3MPa，其中15为饱和水，其余为饱和蒸汽，容器中初压为0.1MPa。欲使饱和水全部汽化，问需要加入多少热量？终态压力为多少？若热源温度为500c,试求不可逆温差传热的有效能损失。设环境温度为 27 CoI 2.005 104 kJ38. 容积为0.36m的刚性容器中贮有t 350 c的水蒸气，其压力表度数为100kPa。现容器对环境散热使压力下降到压力表度数为 50kPa。试求：（1）.确定初始状态是什么状态？（2）.求水蒸气终态温度；（3）.求过程放岀的热量和放热过程的有效能损失。设环境温度为20c,大气压力为0.1MPa。答案（1）过热蒸汽；（2）

40、 t2 145.8 C （此结果为利用教材热工基础与应用后附录A-7所得。利用较详细水蒸气 热表或h s图答案应为191 C）（3）Q 82.6kJ, I 35.8kJ （同上，Q 59.1kJ,l27.2kJ ）9. 气轮机的乏汽在真空度为 96kPa干度为x 0.88的湿空气状态下进入冷凝器，被定压冷却凝结为饱和水。试计算乏汽体积是饱和水体积的多少倍，以及1kg乏汽2在冷凝器中放出的热量。设大气压力为0.1MPa。答案 Vl 3.05 104,q 2140 kJ kgV110. 一刚性绝热容器内刚性各班将容器分为容积相同的A, B两部分。设 A的容积为0.16m3，内盛有压力为0.1MPa

41、、温度为300 c的水蒸气；B为真空。抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨胀达到新的平衡态。试 求终态水蒸气的压力、温度和自由膨胀引起的不可逆有效能损失。设环境温度为20 c,并假设该蒸汽的自由膨胀满足pV 常数。解（1）由p2V2p1V1 常数得p2p1 V1 1.0 0.5 MPaV22（2）由 P1 1.0MPa,t1 300 C，查得v1 0.2579m kg,Sj7.1216kJ kg.KVVi0.160.25790.62kgV2 2V1 0.32m3V2m0.320620.5161 m3 kg由 p2 0.5MPa,v20.5161m3 kg，查得t2293.63 C,s27.4347 kJ.

42、 kg.KSgm s>s10.627.43477.12160.1941 kJ KI T0sg2930.194156.88 kJ11. 利用空气冷却蒸汽轮机乏汽的装置称为干式冷却器。瑞哦流经干式冷却器的空气入口温度为环境温度t1 20c,出口温度为t2 35 c。进入冷凝器的压力为7.0kPa，干度为0.8，出口为相同压力的饱和水。设乏汽流量为 220t/h，空气进出口压力不变，比热容为定值。试求:(1) .流经干式冷却器的焓增量和熵增；(2) .空气流经干式冷却器的熵变以及不可逆传热引起的熵产。解(1)由p 7.0kPa, x 0.8查算得h12089.91 kJ kg, $6.7307

43、kJ kg.Kh2 h 163.31 kJ kg, s> s 0.5589kJ kg.K对空气 Rg0.287kJ kg.K ,cp 1.004kJ kg.K根据热力学第一定律有q m,v h1 h2q m,ac p t2 t17.818 103kg sqm,v h1h2220 2089.91 163.31 c一 “4qm,a -2.814 10 t hCp t2 t11.004 35 20a qm,aCp t2 17.818 10 1.004 35 20 1.177 105 kWSa 39.18 kW KSv377.17 kW K Sg 14.63 kW Kp2 50kPa。汽轮机相对

44、39. p19.0MPa,t1500 c的水蒸汽进入气轮机中作绝热膨胀，终压为内效率 h2 h1 t 2 - 0.86hi h2s式中h2s为定熵膨胀到 p2时的焓。试求(1) 每kg蒸汽所做的功；(2) .由于不可逆引起熵产，并表示在 T s图上。答案由 p1 9.0MPa,t1500 C 查得 h13385kJ kg,s16.656 kJ kg.K由 s2 s16.656 kJ kg.K , p2 5.0kPa 查得 h2s 2030 kJ kg由 t hi h2hi h2s得h22220 kJ kg wsh1165 kJ kg(3)由 p2 5kPa, h22220 kJ kg 查得S2

45、7.32kJ. kg.Ksg0.664 kJ kg.K过程如图所示第七章湿空气湿量及比焓，并查hd图校核之。答案解析法td14.8 C,d0.011kg kg a ,h53.15kJ kg a查hd图:td15 C,d0.0108kg. kg a ,h53kJ kg a2.空气的参数为Pb0.1MPa,t20 C, 130%，在加热器中加热到 85 c后送入烘箱取烘干物i.设大气压力为O.iMPa，温度为25 °c,相对湿度为55%，试用分析法求湿空气的露点温度、含体/从烘箱出来时空气温度为t335 c,试求从烘干物体中吸收ikg水分所消耗的赶空气质量和热量。解由t120 C, 13

46、0%,查h d图得h| 31kJ kg a , d14.3 10 3 kg kg a由 d2 d1,t285 C 得h296.86 kJ. kg ah3 h2135 Ch31.005t3 d3 25011.86t3d30.024 kg kg ama 50.7 kgQ 3.34 103 kJ3. 设大气压力为0.1MPa，温度为30c,相对湿度为0.8。如果利用空气调节设备使温度降低到10c去湿，然后再加热到 20 c,试求所的空气的相对湿度。答案 53%4. 一房间内空气为0.1MPa，温度为5 c,相对湿度为80%。由于暖气加热使房间温度升至18 c。试求放暖气后房内空气的相对湿度。答案 3

47、2%35.在容积为100m的封闭室内，空气的压力为 0.1MPa，温度为25 c,露点温度为18 c，试求室内 空气的含湿量，和相对湿度。若此时室内放置若干盛水的敞口容器，容器的加热装置使水能保持25 c定温蒸发至空气达到室温下饱和空气状态。试求达到饱和空气状态的空气含湿量和水的蒸发量。解（1）由t 25 C查得Ps 0.0031687MPa由 td 18 C 查得 pV 0.002064MPa所以 65%d10.0131 kg. kg a(2)d20.0204kg kg ama 114.5 kgmV 0.8359 kg6. 一股空气流压力为0.1MPa，温度为20 °c,相对湿度为

48、30%，流量为每分钟15m3。另一股空气流 压力也为0.1MPa，温度为35c,相对湿度为80%，流量为每分钟20m3。混合后压力仍为0.1MPa , 试求混合后空气的温度、相对湿度和含湿量。解：水蒸气的 Rg,v 0.462 kJ kg.K由右 20 C, ,30%查得hi 28.5kJ. kg a , pv1 7.02 10 4MPa由 t235 C, 280%查得h2110kJ kg a , pV2 0.0045MPaqm,a117.1 kg aqm,v10.0778 kgqm,a221.61kg aqm,v20.632 kgqm,a339.1 kg a由热力学第一定律4皿詁3 q m,

49、a1 h1 q m,a2 h2h373.3 kJ. kg ad30.018 kg kg a由 h373.3kJ kg a ,d30.0181 kg kg a 查得t326.9 C82%第八章气体和蒸汽的流动1.燃气经过燃气轮机中渐缩喷管绝热膨胀，流量为qm 0.6kg/s，燃气参数t1 600 c,压力p1 0.6MPa，燃气在喷管出口的压力为p20.4MPa，喷管进口流速及摩擦损失不计，试求燃气在喷管岀口处的流速和岀口截面积，设燃气的热力性质与空气相同，取定值比热容。答案:c2438m/s,A27.65m/s2.空气流经一岀口截面积为A210 cm3的渐缩喷管，喷管进口的空气参数、为p1 2.0MPa,t|80 C, c1150m/ s，背压为pb0.8MPa，试求喷管出口处的流速和流经喷管的空气流量。若喷管的速度系数为0.96，喷管的出口流速和流量又为多少?ToTi2G2Cpk3331502 103344.2(K)2 1.004解：（i） . p0(丝肩 2.246(MPa)333所以Po0.80.3562.246Ver0.528P2PerVerp00.528 2.2461.186(MPa)2)P1RgT2k 1T°Ver