《西南交大机械类热工基础问题详解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西南交大机械类热工基础问题详解（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实用标准文案1.3题略解： p g hPg3(93 78) 1031.2 9.811274.2 m精彩文档1.5题略已知:0.8 g / cm3 800 kg/m3l 200 mm 0.2 mh Isin30 0.2 0.5 0.1 m烟气的真空度为:Pvg h 800 9.81 0.2sin30 784.8 Pa/ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa1 Pa = 0.10197 mmH2Opv 784.8 Pa 80.027 mmH 2O烟气的绝对压力为:PbPv745 133.3224784.898540.388 Pa 98.540 kPa1.10题略解：锅内表压力PgPg Ag3
2、6100 104 109.810.04077 kg40.77 g2.2填空缺数据（蓝色）：过程Q/kJW/kJU/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-552.9 题略已知：D 1 = 0.4 m , pi =150 kPa，且气球内压力正比于气球直径，即p=kD，太阳辐射加热后D2 = 0.45 m求：过程中气体对外做功量解：由 Di=0.4 m ， pi=150 kPa，可求得：k =375 kPa/m33dW pdV kD d( D3)kD3dD6 2D2344WkD3dDk(D； D；)D1 282.27 kJ答：过程中气体对外做功量为
3、 2.27 kJ2.12题略解:(1 )确定空气的初始状态参数4 no3195 9.8 10p1bg1b1024厶93.丨 kiaA100 10V1AH100410 1010 23310 mT1(27327)300 K(2 )确定拿去重物后，空气的终了状态参数由于活塞无摩擦，又能与外界充分换热，因此终了平衡状态时缸内空气的压力和温度与外界的压力和温度相等。则P2PbPg2Pbmg102(195 100) 9.8 10100 10195.1 kPaT2 T1300 Kv2 y 邑 10 3P2293.1195.11.5023 10-3 m3活塞上升距离3（V2 V1）（1.5023 1） 10H
4、 2-40.05023 m 5.023 cmA100 10对外做功量W p2 V 195.1 103 （1.5023 1） 10 3 97.999 J由闭口系能量方程，Q= J+W，因T2 = T1，故= 0。所以求得气体与 外界的换热量为Q =W= 97.999 J2讨论：（1）本题活塞上升过程为不可逆过程，其功不能用 W 1 pdV计算, 本题是一种特殊情况，即已知外界压力，故可用外界参数计算功（多数情况下外 界参数未予描述，因而难以计算）。（2）系统对外做功97.999 J,用于提升重物的功量为Pg2 V （有用功）， 另一部分Pb V是克服大气压力所做的功。3.3题略解：（1 ）泄漏的
5、气体量为mmim2lP1Vlp2V 20.8 106 3RgT1RgT223.81 kg 0.541 kmol8314.3/44 (47 273)0.3 106 38314.3/44 (27 273)（2）泄漏的气体在1bar及17 C时占有的容积为mRgT 23.81 誉(17273)彳V :44?1305m3.6题略解：由题意： AJ = 0f T2 = T1 = 600 K由理想气体气体状态方程， 有:PiV ip 2V23 P2Mp2 - p1 2.0 105 Pa 0.2 MPa3U = H = 0V2m smRg InmRg In -Pi0.005 0.208 ln31.1426
6、10 3 kJ/K 1.1426J/K3.7 题略解：(1 )混合后的质量分数：3C02 = 5.6 % ,3。2 =16.32% ,=76.08 %(2) 折合摩尔质量：M eq = 28.856 kg/kmol(3) 折合气体常数：Req = 288.124 J/ (kg K)(4) 体积分数：3 H20 =2% ,（|）CO2 = 3.67 % ,（|）O2 =14.72% ,H20 =3.21% ,N2=78.42 %(5) 各组分气体分压力:pc。？ = 0.01101 MPaP02 =0.04416 MPaPH20 =0.00963 MPap N2 =0.2353 MPa3.8题略
7、解：由题意，H2的摩尔成分 xh2 1 35% 12% 2% 51%由教材公式（3.35 ）,求混合气体的当量摩尔质量M eqXi M i XCH 4 M CH 4XCO M COXN 2 MN2XH2 M H235%16 12% 28 2%28 51%210.54 kg/kmol混合气体的当量气体常数为Rg,eqMeq8314.310.54788.8 J/(kg K)由理想气体状态方程，求得罐内所允许的最高温度为TmaxPmaxVmRg,eq3.6 106 32460 788.8317.5K44.5 C3.10题略解：（1 ）多变指数nln 口 ln P2ln (pg)ln8 0 903由多
8、变过程的过程方程：P1V P2V2nnln V2 ln V1ln(V2/V1)ln 10（2 ）过程中热力学能、焓和熵的变化量RgT1由理想气体的状态方程：10T2JP2 V2又 qnP1V1T2P2V2RgT2Cn (T2 T1)n 1CV (T2 T1)10T!80.903 1.40.90310.7181-T10.9197T140.91970.919710T156.91 K8CvT0.718 (56.9145.526)8.174 kJ/kgCPT1.005 (56.9145.526)11.441 kJ/kgCVlnT2Rg l0.718 ln100.287 ln10T1V18T2uhs0.
9、821 kJ/(kg K)qn41.87 45.526 K（3）空气对外所作的膨胀功和技术功由闭口系能量方程：w qnu 41.87 8.174 33.696 kJ/kgwt nw 30.427 kJ/kg3.13题略解：（1 ）略（2）每一过程中工质热力学能、焓、熵的变化以及与外界交换的膨胀功求热力学能、焓、熵的变化，关键是利用理想气体的状态方程和过程方程求出各点的状态参数1-2为等温过程U1 2 H1 20V1寸 287 103 5730.831P11.98 105m3/kgP2V22mRJnV20.4 0.287 ln-1.680.8310.0808 kJ/KV1RgT20.287 57
10、397.9 kPaV21.68rniRgln V20.4 0.287 573ln1.68v10.83146.3 kJ2-3为等压过程,3-1为等容过程(返回初态)，P3V397.9 0.831SRg283.5 K0.287U 2 3 mCV (T3 T2)0.4H 2 3 mCp(T3 T2)0.4T3T20.718(283.51.005(283.5S2 3mCp In0.4 1.005 ln 283.5573有P3573)573)P2 , V3v83.14 kJ116.379 kJ0.2829 kJ/KW2 3mp2(V3V2)0.497.9(0.8311.68)33.25 kJ3-1过程：
11、U3 1mo/(T1T3)0.40.718(573283.5)83.14 kJH3 1mCp(T1T3)0.41.005(573283.5)116.379 kJT1573S3 1mcV ln0.40.718 ln0.2021 kJ/KT3283.5W3 10(2 )略3.15题略解：(1)三种过程熵的变化量(a) 定温过程：sRglnP0.287 In1 0.462 kJ/(kg K)Pi5(b) 定熵过程：s 0(c) 对n =1.2的多变过程，可利用两状态间状态参数之间的关系式:n 1n 1TiPi = T2P2 n 11.2 1p15 代得：T21T；(150 273) 323.48 K
12、P21T2p2323.481s CpIn 2 Rgln 2 1.005In0.287InP T1gP142350.2696 0.4619 0.1923kJ/(kg K)4.3 题略解：tw83361.25%q1360T2400“ ztc1160%T11000nt ntc违背了卡诺定理结论：该循环根本不可能实现。（也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解）4.6 题略解：（1）(2)1 f 2为定熵过程，由过程方程和理想气体状态方程，得:PlP2k 10.11.41500 刁0027.95 MPa定容摩尔比热：55CmvR8.3145 20.78625kJ/(kmol K)22定压摩尔比热：
13、Cmp 7 R 7 8.3145 29.10075kJ/(kmol K)P 2 2(3)双原子气体，可近似取循环吸热量:nCmpQ 1T 1 29.10075 (1500300)34920.9 kJ循环放热量:Q2 3nT2S nT2 R l1 300 8.3145 In79514050.6 kJP20.1循环功：W0Q3 1Q2 334920.9 14050.620870.3 kJ热效率：tW。Q3 1沁359.76 %34920.9如果把双原子气体看作空气，并按单位质量工质的循环功和热量计算热效率，其结果 相同，说明不同双原子气体工质进行同样循环时热效率差别不大。循环吸热量：q3 1Cp T
