热工课后题答案

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4. 锅炉烟道中的烟气常用上部幵口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角:=30 :，压力计中使用Y=0.8g/cm3的

2、煤油，斜管液体长度L = 200mm，当地 大气压力Pb =0.lMPa，求烟气的绝对压力（用 MPa表示）解：5. 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

3、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）5 =0.0247MPa; p2 =0.0039MPa8. 测得容器的真空度Pv =550mmHg，大气压力p0.098MPa，求容器内的绝对 压力。若大气压变为 Pb=0.102MPa，求此时真空表上的读数为多少 mmMPa ？p =0.0247MPa, 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

4、）.表压力为0.25MPa时的绝对压力（kPa）。（1）. Pg -17kPa ；（2）. p =13kPa ；（3）. Pv =33kPa ；（4）. p = 333kPa。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 T和212 T。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。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，得解该二元一次方程组，得：A=1.8,B=32。从而有 tF =1.8t - 32当 t - -27315 C 时，有11. 气体进行可逆过程，满足 p

5、V二C （ C为常数），试导出该气体从状态1变化到状 态2时膨胀功的表达式，并在 p-V图上定性画出过程线、示出膨胀功。答案：略12. 某气体的状态方程为pV，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）.止二乞；（2）.陀二E ；（ 3）.匕二 & oP1 V2V1P1T1第二章热力学第一定律1. 一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量为q =180 103kg/h，输出功率为P = 55000kW，全厂耗煤qm,c =19.5t/h，煤的发热量为 qc=30 103kJ / kg。蒸汽在锅炉中吸热量q = 2

6、680 kJ / kg。试求:（1）.该动力厂的热效率t ；（2）.锅炉的效率b （蒸汽总吸热量煤的总发热量）。解：（1）.锅炉中蒸汽吸热量热效率55000 5 = 41% H 1.34"0（2）.锅炉效率2. 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 W得对于返回初态的过程故需对系统做功28kj。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94kJ。此过程是膨胀过程还是压缩过程？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-40kj。4. 1kg 空气由

7、5 =5MPa,ti =0.5MPa 膨胀到 p0.5MPa,t 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，试填补表中的空缺数据表中括号内的过程序号125-12-92-858-16317-13(8)21418-117数为答案6.如图所示，某封闭系统沿a c b途径由 b ,吸入热量功40kj，试问：（1）至b

8、，若对外做收热量是多（2）线所a，若过程序号125-12(-46)-9(37)2-8(8)(74)58-163(38)17-13(8)21418-11(-22)7(29)状态a变化到90kj，对外做系统从a经d功10kj，则吸少？系统由b经曲 示过程返回 外界对系统左23kj，吸收热量为多少?（3）.设Uadb=5kj,Ud =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）. Qba =73kj ；（2）. Qad =50kj ；（4）. Qdb =10kj。7. 容积为1m3的绝热圭寸闭的气缸中装有完全不可压缩的流体，如图2-31所

9、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100m处幵始刹车，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 10 kj。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

10、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）.（2）. © =1200kj / kg（3）. P =1.332 104kW（4） .考虑进出口动能差后的相对偏差10. 进入冷凝器的泛汽的蒸汽为P =0.005MPa，比焓h2500kj/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匕二17 C，冷却水出口温度为t2二30 C，试求冷却水流量为多少？

11、水的比热容为 4.18kj/（kg.K）。答案 qm,w = 956.4 "0P2 JOMPa，vOMm/kg。设在压缩过程中每kg氮气热力学能增加Okj，同时 向外放出热量60kj。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;（kg/h）311. 某活塞式氮气压气机，压缩的氮气的参数分别为：p1 7.1MPa , v1 =0.88m /kg ；(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) . 5 = -312kj / kg ；(3) . P=93.6kW。12.流速为60

12、0m/s的高速空气突然受阻停止流动，即勺"，称为滞止。如滞止过程进行迅速，以致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？答案 rh =180kj/kg第三章理想气体及其混合物21. 把C°2压送到体积为0.5m的贮气罐内。压送前贮气罐上的压力表读数为3kPa，温度为20 :C，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 C°2的质量。大气压力为Pb =0-1MPa 。3p1 = Pb Pg1 =0.1 103 =103 kPaP2 二 PbPg2 =0.1 103 30 = 130 kPa甩二+二詈巾189&q

13、uot; kgX1pV = mRgTP2VRgT2P1VRgT1V ，Zp2103 1020273/30.5130"00.189 "03 i50 +2733= 0.143 kg2. 体积为003m3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时发门幵启，压力降到840kPa时关闭。若由于外界加热的原因造成阀门幵启，问:(1) 阀门幵启时瓶内气体温度为多少？(2) 因加热造成阀门幵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)t2 =93.3 °C; (2)0.0097kg3. 氧气瓶的容

14、积V =0.3叶3瓶中氧气的表压力为Pgi= 30C。问瓶中盛有多少氧气？若气焊时用去一半氧气，温度降为t2 =20C，试问此时氧气的表压力为多少(当地大气压力Pb二°.1MPa )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 m3 h。鼓风机实际送入的热空气温度为250 C，表压力为20.0kPa，当地大气压为p0.1MPa，求实际送 风量m3. h 。解 p 二 Pb Pg=0.1 20 10： =0.12 MPa由 pqv 二 qmRgTpqv 0p°qV0T。p0qV0 TT。P°.10

15、1325 660002732502730.12-1.068 105 m3 h5. 某理想气体比热比k二cpcv = 1.4，定压比热容cp = 1.042kJ kg.K，求该气体的摩尔质量解由k及Cp-q =RgRCvpg M得 M =R=8.314 .= 27.93(g/mol )cp(1 1 k )1.042 "1 11.4 )6. 在容积为0.1m3的封闭容器内装有氧气，其压力为300kPa，温度为15 C，问应加入多少热量可使氧气温度上升到800 C ?(1) 按定值比热容计算；(2) 按平均比热容计算。解RgR 二83!4 =o.26kJ kg.k 1M 3255(1) Q

16、 =mq ：t nmRg t2 -1, A1.2 0.26800 -15 A612.3 kJ(2) 查得 c 05 = 0.656kJ/(kg.K )7. 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400kJ kg，问焓变化了多少？答案：h =557.9kJ. kg8. 将1kg氮气由t1 =30C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。用定值比热容计算用平均比热容计算9. 2kg 的 CO2，由 P1 =800kPa,t1 =900 C 膨胀到 p2 = 120kPa,t2 = 600 C，试利用定

17、 值比热容求其热力学能、焓和熵的变化。解10. 在体积为V =1.5m3的钢性容器内装有氮气。初态表压力为Pg1 =2.0MPa，温度为230 C，问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0.1MPa。(1) 按定值比热容计算；(2) 按真实比热容的多项式计算； 按平均比热容表计算; 按平均比热容的直线关系式计算。解(1)(2)查得2C p,m 二 a。dT a?Ta0 =27.3146, a, =5.2335 1O，a2 = 0.42 10 "M 21.09n0.7532 kmolm 282 2 2 2 2 2Q = 1 nCV,mdT =

18、n J (Cp,m _ R dT = n nCp,mdT nR 1 dT = n (a0 + a/ + aT JdT _ nRAT=n a°T 理T2 +弩3 岸nRg -h )l 23 丿1-0.7532 27.31461023-5035.2335 10110232 -5032 -0.42 10$ 10232 -5032 -0.7532 8.314 1023-503 = 9.005 103 kJ32H = 1 nCp,mdT = Q +nRAT= 9.005 1030.7532 8.314 1023-503 =1.226 104 kJ(3) 查得(4) 查得11. 某氢冷却发电机的

19、氢气入口参数为Pm =0.2MPa,t1 =40：C ,出口参数为pg2 =0.19MPa,t2 =66C。若每分钟入口处体积流量为1.5m3，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 =0.1MPa。(1) 按定值比热容计算；(2) 按平均比热容直线关系式计算。(1)按定值比热解Cp =fRg =7 4.157 =14.55kg. kg.K 1cV 二Cp-Rg =14.55 -4.157 =10.39 kJ kg.K 1，U =qmcV ：t =0.3459 10.3966 - 40= 93.44 kJ min.二二 qmcp ：t =0.3459 14.556

20、6 -40 i= 130.9 kJ. min" tp、f60 十 273029、S=qm CpI n-Rgl n 巴 =0.3459 汇 14.551n -4.1571 n09 l=0.4504lkj/(K.mi n )】I T1p1 丿、40 +2730.3 丿(2)按平均比热容的直线关系式12. 利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 o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。(1) 按定值比热容计算；(2) 按平均比热容(表)计算。答案(1)(2)13. 进入气轮机的

21、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 T0 =300K，试求：(1) 每千克空气通过气轮机输出的轴功；(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。(1)(2)解熵产.isg及有效能损失i如图3-36中阴影面积所示(3)14.由氧气、氮气和二氧化碳组成的混合气体，各组元的摩尔数为试求混合气体的体积分数、质量分数和在 p = 400kPa, t = 27时的比体积。解 15.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,Rgw = (Ti T2 )恒有

22、 k -1式中：T1和T2分别为过程初终态的温度。证明 对于理想气体的绝热过程，有RgCv :k -1Rgk -1T1 -T2证毕第四章理想气体的热力过程1. 某理想气体初温T1=470K，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Rg 74kJ kg.K ,k"35，并假定比热容为定值。Cp - CV =RgFp/cv =kRg0 4rtcv-1.143kJ kg.K 1k -11.351lU 二 mqT 二 mq T2 -T1得 U295.4T2T1470 = 573.3 Kmq2.5 1.143：S 二 m

23、qjn =2.5 1.1431 n 5734 = 0.568 kJ. K T14702. 一氧化碳的初态为P1 =4.5MPa,T1 =493K。定压冷却到T? =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, .二=5.82 104kJ3. 氧气由匕=30 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

24、图上，试在图上比较两者的耗功。解 Rg = 8.314 = 0.26kj kg.K 丨-M 32(1) WtT =R-T1 In P =0.26 汉 3031n 01 = 86.55P20.3(2)(3)两过程在p-v图和t -s图上的表示分别如图3-37(a)和3-37 (b)所示。图中过程线1 -2t为定温过程，1 -2s为绝热过程线。从p-v图中可以看到，绝热过程耗功比顒 3- 37定温过程耗功多出曲边三角1 -2t -2so4. 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.

25、8，膨胀；(3) 气体受压缩、降温又降压；气体的多变指数n =1.2，受压缩；(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t1 =60 C的空气2.5 10”m3，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 V2 =1.63 10m36. 有1kg空气，初态为 p0.6MPa,t27C，分别经下列三种可逆过程膨胀到P2 =0.1MPa，试

26、将各过程画在p-v图和t-s图上，并求各过程始态温度、做工量 和熵的变化量：(1) 定温过程；(2) n =1.25的多变过程；(3) 绝热过程。答案(1)(2)p-v图和T -s图如图3-39所示。7. 一容积为0.2m3的贮气罐，内装氮气，其初压力 p0.5MPa，温度ti =37C。若对氮气加热，其压力、温度都升高。贮气罐上装有压力控制阀， 当压力超过0.8MPa 时，阀门便自动打幵，防走部分氮气，即罐中维持最大压力为0.8MPa，问当贮气罐中氮气温度为287 C时，对罐内氮气共加入多少热量？设氮气比热容为定值。解 Rg R = 8.314 = 0.297 kJ kg.K 1M 28由

27、pV =mRgT幵始过程是定容过程，则8. 容积为V =0.6m3的空气瓶内装有压力P1 =10MPa，温度为T 300K的压缩空气，打幵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） T2 =271.1K,.：m =15.6kg（2）p3 =7.75MPa9. 是导出理想气体定值比热容的多变过程的初、终态熵变为解：主要步骤与公式得CpkRgk -110.

28、 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 °C的大气环境所吸收。求空气所放出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Ts图上。解由于放出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

29、。答案ts -175.389 C,h =2468.99kJ kg2. 过热蒸汽，p =3.0MPa.t =425 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=0.103638m3 kg,h =3286.7 kJ kg查图：v =0.105m3 kg,h =3290kJ kg3. 幵水房用幵水的蒸汽与t =20 C同压下的水混合，试问欲得5t的幵水，需要多少蒸汽和水？解设需蒸汽为mV kg，贝卩水为mw二m-mv。由 p =0.1MPa，查得 h = 417.52 kJ kg, h = 2675.14kJ kgt =20 C 时，h2 =83.96kJ.

30、 kg根据热力学第学一定律4. 已知水蒸气 p =0.2MPa,h =1300kj/kg，试求其 v,t,s。答案 v=0.3158m3. kg,t =120.30 C,s =3.5452 kJ kg.K5. 1kg蒸汽，p1 = 2.0MPa, x 0.95 ,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 p1二3.0MPa出=435 C。若经可逆膨胀绝热至 p .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 103kW7. 一刚性容器的容积为0.3MPa，

31、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500 C,试求不可逆温差传热的有效能损失。设环境温度为27 Co8. 容积为0.36m3的刚性容器中贮有t二350 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 o试求：(1) .确定初始状态是什么状态？(2) .求水蒸气终态温度；(3) .求过程放出的热量和放热过程的有效能损失。设环境温度为20 °C，大气压力为0.1MPa o答案(1)过热蒸汽；(2) t2 =145.8 C (此结果为利用教材热工基础与应

32、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,I =27.2kJ )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O.IMPa。答案 £=3.05 104,q =2140kJ kg10. 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O.IMPa、温度为300 C的水蒸气

33、；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P2V2 npM =常数得p2 = P"i 亠=1.0 1 = 0.5 MPaV22(2) 由 p1.0MPa,t300 C，查得由 p2 =0.5MPa,v2 =0.5161m3 kg ,查得11. 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 = 20 °C,出口温度为t2 = 35 °C。进入冷凝器的压力为7.0kPa，干度为

34、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 查算得对空气 Rg =0.287kJ. kg.K ,cp =1.004kJ kg.K根据热力学第一定律有35(2)心Ha =qm,aCp(t2 b )=7.818x10 x 1.004汇(35 20)= 1.177x 10 (kW) ASa =39.18(kW/K ) = -377.17(kW/K )(3) . :Sg = 14.63 kW K39. 5

35、 =9.0MPa,t1 =500 C的水蒸汽进入气轮机中作绝热膨胀，终压为p50kPa。汽轮机相对内效率式中h2s为定熵膨胀到p2时的焓。试求(1).每kg蒸汽所做的功;答案(2).由于不可逆引起熵产，并表示在 T-s图上。由 P9.0MPa,t500 C 查得 h3385kJ kg,Si =6.656kJ kg.K 取烘干物体/从烘箱出来时空气温度为t3 = 35 C,试求从烘干物体中吸收1kg水分所由s2=4 =6.656kJ. kg.K , p2 =5.0kPa 查得 h2= 2030kJ. kgh - h?h1 - h2s得 h2 =2220 kJ kg Wsh =1165 kJ. k

36、g(3)由 p2 =5kPa,h2过程如图所示。第七章湿空气25 C,相对湿度为-2220 kJ kg 查得1.设大气压力为0.1MPa， 温度为法求湿空气的露点温度、含湿量及比焓,并查h -d图校核之。答案 解析法 td =14.8 C,d =0.011 kg kg a , h = 53.15kJ kg a= 55%，试用分析查h - d图：2.空气的参数为pb =0.1MPa,t =20 :C, S =30% ,在加热器中加热到85 C后送入烘箱消耗的赶空气质量和热量。解由1=20 0,=30%,查hd图得由d2 rd？ =85 C得3. 设大气压力为O.IMPa ,温度为30 C,相对湿

37、度为0.8。如果利用空气调节设备使 温度降低到10 c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 二32%5. 在容积为100m3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查得由 td -1

38、8 C 查得 pv =0.002064MPa所以；：=65%(2) -100%6. 一股空气流压力为0.1MPa ,温度为20 C,相对湿度为30% ,流量为每分钟15m3 另一股空气流压力也为 0.1MPa，温度为35 C,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 t, =20 C, .- =30% 查得 由 t2 =35 C, =80% 查得由热力学第一定律由 h3 =73.3kJ kg a , d3 = 0.0181kg kg a 查得q 0.6kg/s，

39、燃气参数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ti =600 C,压力5 =0.6MPa，燃气在喷管出口的压力为 p 0.4MPa，喷管进口流 速及摩擦损失不计，试求燃气在喷管出口处的流速和出口截面积，设燃气的热力性质与空气相同，取定值比热容。答案： c2 = 438m/s, A2 = 7.65m/s2. 空气流经一出口截面积为A2=10cm3的渐缩喷管，喷管进口的空气参数、为P1 =2.0MPa,t1 =80C,C1 =150m/s，背压为p 0.8MPa，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？22

40、_3G15010=333344.2( K)2c p2 1.0041.4k1.4解: (1)所以(¥)刁=2 (442)04 =2.246(MPa)p。080.356 Ver =0.5282.246erp2 二 Per = Ver p0 = 0.528 2.246 = 1.186(MPa)(2).3. 水蒸气经汽轮机中的喷管绝热膨胀，进入喷管的水蒸气参数P1 =9.0MPa,t1 =525 °C，喷管背压力为p4.0MPa，若流经喷管的流量为qm =6kg/s，试进行喷管设计计算。解： 由匹二40 =0.44 ：ver =0.546Pi 9.0知喷管形状应选缩放型的。由 p9

41、.0MPa,t525 C, h -s图得由 Per = p1vcr =9.0 0.546 = 4.914(MPa), s = S|,和p2 = Pb = 4.0MPa,s2 = S|,查得4. 空气以200m/s的速度在管内流动，用水银温度计测得空气的温度为70 C,假设气流在温度计壁面得到完全滞止，试求空气的实际温度。答案 tf =50.1 C5. 压力P1 =100kPa、温度为t27 C的空气，流经扩压管时压力提高到P2 =180kPa ,问空气进入扩压管是至少有多大流速？这时进口马赫数是多少？答案 g = 332m/s, M1 = 0.9566. 某单级活塞式压气机每小时吸入温度右=1

42、7 °C、压力p1 =0.1MPa的空气120m3 ,输出空气的压力为P2 =0.64MPa。试按下列三种情况计算压气机所许的理想功率：(1) .定温压缩；(2) .绝热压缩；(3) .多变压缩(n =1.2 )。答案 (1) . Pc,T=6.19kW ；(2) . Pc,s=8.2kW ;( 3) . Pc,n=7.3kW7. 一台两级压气机，几如压气机的空气温度是 t1 =17 C，压力为5 =0.1MPa，压气 机将空气压缩至p3 =2.5MPa，压气机的生产量为50m3 / h (标态下)，两级压气机 中的压缩过程均按多变指数 n =1.25进行。现以压气机耗功最小为条件，

43、试求：(1) .空气在低压气缸中被压缩后的饿压力为p2;(2) .空气在气缸中压缩后的温度；(3) .压气机耗功量;(4) .空气在级间冷却器中放出的热量。gpt -25 =50.1解(1) . 5 1 P1P2 二 PE opt 二 0.1 5 二 0.5(MPa)n-0.25R "-290 5125 =400(K)PT2 =T,T3 二T2 =400Kp°qv0 0.101325x500x106心 c “/ x% =颐二 0.287 103 273 = 646.6(kg /0.180(kg / s)(3).巳22qmRL(二乞1)n 10 2521.25 7.18 7.

44、287 汉 290 心伐 小八(5-1) =56.9( kW)(2). T2 二T11.25-1(4) . G =qmcp T2 -T2 =qmcp TT2 =0.18 1.004 290 - 400 =-19.9 kW8. 某轴式压气机，每秒生产20kg压力为0.5MPa的压缩空气。若进入压气机的空气 温度为t1 =20 C,压力为p10.1MPa，压气机的绝热效率C,厂0.92，求出口处压缩空气的温度及该压气机的耗功率。k X解-T诗-2931.4 41.4= 464.1(K)由H c,s=写虹=卑互得9. 一离心式压气机每分钟吸入压力为P1 =100kPa、h = 20 C 的空气 20

45、0m3。空气离幵压气机的温度为t2=50 C ,出口截面上的流速为50m/S ,空气的比热容Cp =1.004kJ/ kg.K，假定与外界无热量交换。试求压气机的耗功率。答案 P=124.4kW10.定容加热汽油机循环在每千克空气加入热量1000kJ，压缩比；二v/v2 = 5,压缩过程的初参数为100kPa,15 C。试求：(1) .循环的最高压力和最高温度;(2) .循环的热效率。答案 (1) . Tmax =1943K , Pmax =3.37MPa ；(2) . c,s =52.6%11. 一混合加热理想内燃机循环，工质视为空气，已知Pi =0.1MPa，l = 50 C, ; =v&

46、lt;|/v2 =12,' = P3/P2 =1.8,= V4/V3 =1.3，比热容为定值。试求在此循环中单位质量工质的吸热量、净功量和循环热效率。 解循环T - s图如右图所示。1点:2点：3 点12. 在相同的初态及循环最高压力与最高温度相同的条件下， 定容加热、定压加热及混合加热的内燃机理想循环的热效率。试在T - s图上利用平均温度的概念比较答案T -s图如图所示。若定容加热理想循环热效率为nt,V，定压加热理想循环热效率为nt,p，混合加热理想循环热效率为叫，则有ntV <nnt,P1 =27 C，压力 5 =0.1MPa，循13. 在燃气轮机的定压循环中，工质视为空

47、气，进入压气机的温度环增压比理=2/5=4。在燃烧事中加入热量，经绝热膨胀至P4二O.IMPa。设比热为定值。(1) .画出循环的T - s图；(2) .求循环的最高温度；(3) .求循环的净功量和热效率；.若燃气轮机的相对内效率为 0.91，循环的热效率为多少? 答案(1).T -s图如图所示；(2). Tmax = T3 = 1176K ；(3) . 0 = 239.8kJ /kg, t = 32.7% ；(4) . t =28%P1 =0.1MPa , b =27 C，燃气轮机进出口处燃气温度t3 =1000 c,试向增压比二最高为多少时，循环净功为0 ?答案14. 对于燃气轮机定压加热

48、理想循环，若压气机进出口空气参数为心 max = 15715.某锅炉每小时生产4t水蒸气。蒸汽出口的表压为Pg2 =12MPa，温度t2 =350 C。设给水温度t40 C,锅炉效率b =0.8，煤的发热量(热值)qp =2.97 104kJ/kg，试求每小时锅炉的耗煤量。答案 耗煤量qm,c = 448kg / h16、填空题:(1) 用水银温度计测量高速流动的气流温度,设温度计上读数为t ,气流温度为t f ,则二者的大小关系为 (2) 在喷管的气体流动中，气体压力不断 ,流速,马赫数17. 压力为O.IMPa、温度为150C的空气，分别以100m/s , 200m/s，和400m/s的流

49、速流动，当空气滞止时，问空气的滞止温度和滞止压力各为多少？18. 某减缩喷管进口氮气压力为Pi=6.6MPa，温度t = 9600C，背压为Pb =4.0MPa试求出口截面流速。19. 某减缩喷管出口截面积为25mm2，进口空气参数 p1 =0.5Pa,t 3000C，初速C1 =178m/s，问背压为多大时达到最大质量流量？该值是多少？20. 压力为0.1MPa，温度300C的空气经扩压管后压力升高至 0.16MPa，问空气进入 扩压管的初速是多少？21. 压力p9.0MPa、温度t1 =550°C的水蒸气，经节流阀后压力降为P2 =8.6MPa，然后进入喷管作可逆膨胀至压力为P3

50、 =6MPa。设环境温度为 T。= 300K，流量qm =32kg/s 问：（1）该喷管为何形状；（2）喷管出口流速及截面积为多少；（3）因节流引起的熵产及有效能损失为多少？第九章蒸汽动力循环1. 蒸汽动力循环的主要设备是什么？各起什么作用？2. 提高蒸汽动力循环热效率的主要措施与方法有那些？3. 在蒸汽压缩制冷循环中，如果用膨胀代替节流阀，有何优缺点？4. 试画出蒸汽再循环的T -s图。5. 某朗肯循环，水蒸气初参数为p4MPa,t 5000C，背压为p2 = 0.004MPa。试求循环吸热、放热量、汽轮机做功和循环热效率。6. 某蒸汽动力循环，水蒸气的初参数为p4.5MPa,t5300C，

51、背压为P2 =0.005MPa，汽轮机相对内效率t = 0.88，试求循环吸热量、放热量、汽轮机做功量和循环热效率。7. 某蒸汽压缩制冷循环，制冷剂为氟里昂134a,蒸发器的出口温度为一26.45叱，冷凝器的出口温度300C。试求：（1）循环制冷量和压气机耗功量；（2）制冷系数；（3）循环热效率。8. 某蒸汽动力循环装置为郎肯循环。蒸汽的初压为p 4.0MPa，背压为p2 = 0.005MPa，若初温分别为300C和500C，试求蒸汽在不同初温下的循环热效率t及蒸汽的终态干度x2。解：（1）.由口 =4.0MPa，ti =300 C，查过热蒸汽表得由p2 =0.005MPa，查饱和水和饱和蒸汽

52、表得由S2 = q得又h3=h2 =137.22kJ/kg忽略泵功h4 = h3（2）.过程和上一问相同，最后结果是t =39%，X2 =0.8329. 某朗肯循环，水蒸气初温为t 500 C，背压为p2 = 0.005MPa，试求当初压分别为 4.0MPa和6.0MPa时的循环热效率及排汽干度。答案10. 某蒸汽动力 厂按再热循环工作，锅炉出口蒸汽参数为1 =500 °C39%p1 JOMPat =500 C,汽轮机排汽压力 P2 =0.004MPa。蒸汽在进入汽轮机膨胀至 1.0MPa时,设汽轮机和水泵中的t -15 C ,在冷凝器被引出到锅炉再热器中再热至 500 C,然后又回

53、到汽轮机继续膨胀至排汽压力。 过程都是理想的定熵过程，试求：(1) .由于再热，使乏汽干度提高多少？(2) .由于再热，循环的热效率提高了多少？解：(1).由 5 =10MPa,t! =500查得由 pa = 1.0MPa ,sa = S| = 6.5954kJ/(kg.K)查得由 Pb =1.0MPa,tb =500 C查得由 p2 = 0.004MPa, s2 = sb = 7.7597 kJ (kg ? K)且h2 =121.3kJ kg由 p2 =0.004MPa,sa = si = 6.5954kJ. (kg ? K)查得忽略泵功h4 =h3 =h2 =121.3kJ kg(2)忽略

54、泵功 w0 二 Wt 二 mha亠hb -h2=3372.8 -28073476.8 -2337.0= 1706(kJ. kg)=3372.8 -121.33476.8 - 2807=3921.3(kJ kg)无再热时第十章制冷循环1.某蒸气压缩制冷装置如图 5-26所示。制冷剂为氨，蒸发器出口氨的温度为中冷凝后的氨为饱和液，温度 t 25 C。试求：蒸发器中氨的压力和冷凝器中氨的压力；循环的制冷量qL，循环净功w0和制冷系数；若该装置的制冷能力为 l =42 104kJ h，氨的流量为多大？解 (1) T-s图参阅图5-26 (b)蒸气压堀制冷龜环(a)装置号紙程示竄图1 (b) T-jSTW卜L -由匕=15 C，查氨的lg p -h图得由匕=25 C，查lg p - h图得由 s2 二» p2 =1.01MPa ,查得(2) qL = g -h4 = 1570 一 450 = 1120(kJ kg)(3) :-： =