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1、38 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，空气迅速膨胀充满整个容器。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征：绝热，自由膨胀根据闭口系统能量方程绝热自由膨胀W0因此U=0对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得根据理想气体状态方程100kPa3-9一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500 kPa，25。充气开始时，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：开口系统特征：
2、绝热充气过程工质：空气（理想气体）根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。没有流出工质m2=0dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1终态工质为流入的工质和原有工质和m0= mcv2-mcv1mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0(1)h0=cpT0ucv2=cvT2ucv1=cvT1mcv1=mcv2 =代入上式(1)整理得=398.3K312压力为1MPa和温度为200的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道与它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设（1）容器开始时是真空的；（2）容器装有一个用弹簧控制的活塞，活塞的位移与施加在活
3、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。求每种情况下容器内空气的最终温度？解:（1）同上题662K=389（2）h=cpT0L=kpT=552K=279同（2）只是W不同T=473K2003-17.温度t1=500，质量流率m1=120kg/h 的空气流I，与温度t2=200质量流率m2=210kg/h的空气流相混合，设混合前后的压力都相等，试求和两股气流混合后的温度解：代入得：582K例4-3 空气的容积=2，由 =1MPa，t=40，压缩到 =1MPa，=0.5 ，求过程的多变指数、压缩功、气体在
4、过程中所放出的热量，以及气体的熵的变化。取定值比热计算。解：多变指数 压缩功：气体终态温度：气体质量：热力学能变化：热量：熵变化：4-66kg空气由初态p10.3MPa，t1=30，经过下列不同的过程膨胀到同一终压p20.1MPa：（1）定温过程；（2）定熵过程；（3）指数为n1.2的多变过程。试比较不同过程中空气对外所作的功，所进行的热量交换和终态温度。解：（1）定温过程573.2 kJ T2=T1=30（2）定熵过程351.4 kJQ0221.4K（3）多变过程252.3K436.5 kJ218.3 kJ4-81kg理想气体由初态按可逆多变过程从400降到100，压力降为，已知该过程的膨胀
5、功为200kJ，吸热量为40 kJ，设比热为定值，求该气体的和解：kJ533J/(kg.k)=200 kJ解得：n1.49R=327 J/(kg.k)代入解得：533+327=860 J/(kg.k)4-9将空气从初态1，t1=20,定熵压缩到它开始时容积的1/3，然后定温膨胀，经过两个过程，空气的容积和开始时的容积相等。求1kg空气所作的功。解：-116 kJ/kg454.7K143.4 kJ/kgw=w1+w2=27.4 kJ/kg4-10 1kg氮气从初态1定压膨胀到终态2，然后定熵膨胀到终态3。设已知以下各参数：t1=500，v2=0.25m3/kg ，p30.1MPa，v3=1.73
6、m3/kg。求（1）1、2、3三点的温度、比容和压力的值。（2）在定压膨胀和定熵膨胀过程中内能的变化和所作的功。解：(1)1.5 MPa1263Kp1=p2=1.5 MPav1=0.15 m3/kg=583 K(2) 定压膨胀364 kJ/kg145.4 kJ/kg定熵膨胀505 kJ/kg-505 kJ/kg或者：其q=0,= -505 kJ/kg4-16有一离心式压气机，每分钟吸入p10.1MPa，t1=16的空气400 m3，排出时p20.5MPa，t2=75。设过程可逆，试求： (1)此压气机所需功率为多少千瓦？ (2)该压气机每分钟放出的热量为多少千焦？ 解：（1） =8.04kg/
7、s =1.13 1183KW （2） =-712.3kJ/s =(H+W)=-1183*60+28460例4-5已知空气的初态=0.1MPa,t1=20,经过三级压缩后，压力提高到12.5MPa.假定气体进入各级气缸时的温度相同，各级间的压力按最有利情况确定，且各级多变指数n=1.25.试求生产1kg压缩空气所需的压缩功和各级排气温度。如果改用单级压气机，一次压缩到12.54MPa，压缩=指数也是1.25，那么所需的压缩功和各级排气温度将是多少?解：三级压气机各级压力比是：各级气缸的排气温度：三级压气机所需轴功：/kg单级压气机排气温度：单级压气机消耗的轴功：5-2一循环发动机，工作于热源=1
8、000K及冷源=400K,之间，从热源取热1000KJ而做的功700K。问该循环发动机能否实现？假定利用一逆卡诺循环作为一住宅采暖设备，室外环境温度为-10度，为使宅内保持20摄氏度，每小时需供给10000KJ的热量。试求（1）该热泵每小时吸取多少热量;(2)热泵所需的功率；（3）如直接利用电炉采暖，则需要多大的功率？解：=10000KJ,，7-1当水的温度t=80，压力分别为0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa时，各处于什么状态并求出该状态下的焓值。解：查表知道 t=80时饱和压力为0.047359MPa。因此在0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa时状态分别为过热、未饱和、未
9、饱和，未饱和、未饱和。焓值分别为2649.3kJ/kg，334.9 kJ/kg，335 kJ/kg，335.3 kJ/kg，335.7 kJ/kg。72已知湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=0.9。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx，vx，ux，sx。解：查表得：h2777kJ/kgh=762.6 kJ/kgv0.1943m3/kgv0.0011274 m3/kgu= hpv=2582.7 kJ/kguhpv=761.47 kJ/kgs=6.5847 kJ/(kg.K)s2.1382 kJ/(kg.K)hxxh+(1-x)h=2575.6 kJ/kgvxxv+(1-x)v=0.1749 m3/k
10、guxxu+(1-x)u=2400 kJ/kgsxxs+(1-x)s=6.14 kJ/(kg.K)74将2kg水盛于容积为0.2m3的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200试求容器中（1）压力；（2）焓；（3）蒸汽的质量和体积。解：（1）查200的饱和参数h2791.4kJ/kgh=852.4 kJ/kgv0.12714m3/kgv0.0011565m3/kg饱和压力1.5551MPa。刚性容器中水的比容：0.1 m3/kgv因此是湿蒸汽。压力是饱和压力1.5551MPa。干度：0.78焓：hxxh+(1-x)h=2364.8kJ/kg蒸汽的质量和体积：mv=xm=0.782=1.56kg
11、V= mvv0.19834m379有一刚性容器，用一薄板将它分隔为A、B两部分。在A中盛有1kg、压力pA0.5 MPa的干饱和蒸汽，B中盛有2kg pB1 MPa，x0.80的湿蒸汽。当隔板抽去后，经过一段时间容器中的压力稳定在p30.7 MPa。求（1）容器的总容积及终了时蒸汽的干度；（2）由蒸汽传给环境的热量。解：（1）容器的总容积pA0.5 MPa的干饱和蒸汽参数v0.37481m3/kgh2748.5kJ/kguA2561.1kJ/kgA占容积：VA=mAv=0.37481 m3pB1 MPa的饱和蒸汽参数v0.1943m3/kg v0.0011274m3/kgh2777kJ/kgh
12、762.6kJ/kgvB=xv+(1-x)v=0.155 m3/kghBxh+(1-x)h=2374kJ/kguB2219kJ/kgB占容积：VA=mBv=0.31 m3总容积:V=VA+VB=0.685 m30.7MPa的饱和蒸汽参数v0.27274m3/kg v0.0011082m3/kgh2762.9kJ/kgh697.1kJ/kg蒸汽比容：0.228 m3/kg蒸汽干度：0.84（2）由蒸汽传给环境的热量终了时的焓：hxxh+(1-x)h=2502kJ/kgux2342.4kJ/kg-193.7 kJ7-11汽轮机进汽参数为：p1=3MPa，t1=450，蒸汽在汽轮机中绝热膨胀到p2=
13、5kPa后排入冷凝器。求：（1）可逆绝热膨胀时蒸汽的终参数及汽轮机所作的功；（2）若蒸汽在汽轮机中为不可逆绝热膨胀，引起的熵产为0.25kJ/(kg.K)，则汽轮机作的功将为多少？解：查表p1=3MPa，t1=450的参数h1=3344kJ/kgs1=7.083 kJ/(kg.K)则绝热膨胀到p2=5kPa，s2=7.083 kJ/(kg.K)时蒸汽的终参数t2=32.88h2=2160kJ/kgv2=23.52 m3/kg汽轮机所作的功1184 kJ/kg（2）不可逆绝热膨胀后的熵为s3=7.083 +0.257.333kJ/(kg.K)p3=5kPa蒸汽的终参数：h3=2236kJ/kg汽
14、轮机所作的功 1108 kJ/kg7-12有一台工业锅炉，每小时能生产压力p1=1.4MPa，t1=300的过热蒸汽10t。已知给水的温度25；从锅筒引出的湿蒸汽的干度x0.96；湿蒸汽在过热蒸汽中再加热至300；煤的发热值为29400kJ/kg。试求（1）若锅炉的耗煤量B1430kg/h，求锅炉效率；（2）湿蒸汽在过热器中所吸收的热量及内能的变化量。解：（1）煤的总发热量42.042MkJ/hp1=1.4MPa，t1=300的过热蒸汽的参数：h1=3040kJ/kgv10.1823m3/kg取水为定值比热，其的焓值：h0254.1868104 kJ/kg单位蒸汽吸热量：q=h1-h0=2936 kJ/kg总吸热量：29.36 MkJ/h锅炉效率：69.84（2）湿蒸汽的参数v20.136 m3/kgh22708kJ/kg定压过程吸收的热量q=m(h1-hx)= 3.32MkJ内能的变化:=2.65MkJ7-14湿蒸汽进入干度计前的压力p1=1.5MPa，经节流后的压力p2=0.2MPa
