篇一：作业答案
工程热力学
作业
1：发动机喷管是一种特殊的管道，工质流经喷管后，压强降低，流速增加，试利用热力学第一定律给出出口速度的表达式。
答：工质流经喷管，位能可以忽略；由于在管内流动，不对外做功，ws=0；又因工质流速一般很高，可以按绝热处理，q=0；所以，稳定流量能量方程
22可以简化为 1 ????2?????1 =??1???2 2即工质动能的增量等于其焓降。
2????2= 2 ??1???2 +????1 2
2：空气在某压气机中被压缩，压缩前空气参数为p1=1.0×105Pa,v1=0.845m3/kg；p2=8×105Pa,v2=0.175m3/kg；若在压缩过程中每千克空气的内能增加146.5kJ，同时向外界放出热量50kJ；压气机每分钟生产压缩空气10kg。试求：（1）压缩过程中对1kg空气所做的压缩功；（2）每生产1kg压缩空气所需的轴功；（3）带动此压缩机所需功率至少要多少千瓦。
答：压气机的工作过程包括进气、压缩、排气3个过程。在压缩过程中，进、排气阀均关闭，因此此时的热力系统是闭口系，与外界交换的功是容积功w。
要生产压缩气体，则进、排气阀要周期性的打开和关闭，气体进出气缸，因此气体与外界交换的功是轴功ws，又考虑气体的动能、势能变化不大，可忽略，则此功也是技术功wt
。
（1）压缩过程所作的功
由上述分析可知，在压缩过程中，进、排气阀均关闭，因此取气缸内的气体为热力系，如图，由闭口系能量方程，得
w=q??u=(?50kJ/kg)?146kJ/kg=?196kJ/kg
（2）生产压缩空气所需的功
选气体的进出口、气缸内壁及活塞左端面所围空间为热力系，如图所示，由开口系能量方程，得
????=q??h=q??u?? pv
????=(?50kJ/kg)?146kJ/kg?(0.8×103×0.175?0.1×103×0.845)=?251.5kJ/kg
（3）电动机的功率
P=????????=
10????×251.5????/????=41.9????
作业1：
答：如图，取容器和气缸中的整个空气为系统，根据闭口系的能量方程有
Q=?U+W
因为空气可作为理想气体处理，过程中温度不变，则?U=0
作业2：
答：可以根据不同过程已知状态参数大小关系，来判断未知状态参数变化规律。 根据曲线斜率，判断多变过程的n值范围。
作业3：试在T-s图上定性表示出n=1.2的理想气体的压缩过程，并在图上用面积表示所耗 过程功w和技术功wt。
篇二：工程热力学课后作业答案chapter4
p73
4-1 1kg空气在可逆多变过程中吸热40kJ，其容积增大为
v2?10v1，压力降低为p2?p1/8，设比热为定值，求过程中内能
的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。 解：热力系是1kg空气 过程特征：多变过程
n?
ln(p2/p1)/8)ln(v1/v2)
?
ln(1ln(1/10)
＝0.9
因为
q?cn?T
内能变化为
c5v?2R
＝717.5J/(kg?K)
c7p?
2R?
75
cv＝1004.5J/(kg?K) cn? cn?kv
n?1
?5cv?
＝3587.5J/(kg?K)
?u?cv?T?qcv/cn
＝8×103J
膨胀功：w?q??u＝32 ×103J 轴功：ws
?nw?28.8
×103J
焓变：?h?c
p
?T?k?u＝1.4×8＝11.2 ×103J
熵变：?s?cpln
v2v1
?cvln
p2p1
＝0.82×103J/(kg?K)
4－2 有1kg空气、初始状态为p1?0.5MPa，t1?150℃，进行下列过程：
（1）可逆绝热膨胀到p2?0.1MPa；
（2）不可逆绝热膨胀到p2?0.1MPa，T2?300K； （3）可逆等温膨胀到p2?0.1MPa；
（4）可逆多变膨胀到p2?0.1MPa，多变指数n
?2
；
试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化，并将各过程的相对位置画在同一张p?v图和T解：热力系1kg空气 （1） 膨胀功：
w?
RT1k?1
[1?(
p2p1
k?1
?s
图上
)
k
]＝111.9×10
3
J
熵变为0 （2）w???u
?s?cpln
T2T1
?cv(T1?T2)＝88.3×10
3
J
?Rln
p2p1
＝116.8J/(kg?K)
（3）w?
?s?Rln
RT1ln
p1p2
＝195.4×103J/(kg?K)
p1p2
＝0.462×103J/(kg?K)
p2p1
n?1
（4）w?
p2p1
RT1n?1
n?1
[1?()
n
]＝67.1×10
3
J
T2?T1()
n
＝189.2K
p2p1
?s?cpln
T2T1
?Rln
＝－346.4J/(kg?K)
4-3 具有1kmol空气的闭口系统，其初始容积为1m3，终态容积为10 m3，当初态和终态温度均100℃时，试计算该闭口系统对外所作的功及熵的变化。该过程为：（1）可逆定温膨胀；（2）向真空自由膨胀。 解：（1）定温膨胀功
w?mRTln?s?mRln
V2V1
V2V1
?1.293*22.4*287*373*ln?
101?
7140kJ
19.14kJ/K
(2)自由膨胀作功为0
?s?mRln
V2V1
?
19.14kJ/K
4－4 质量为5kg的氧气，在30℃温度下定温压缩，容积由3m3变成0.6m3，问该过程中工质吸收或放出多少热量？输入或输出多少功量？内能、焓、熵变化各为多少？ 解：q
?mRTln
V2V1
?5*259.8*300*ln
0.63?
－627.2kJ
放热627.2kJ
因为定温，内能变化为0，所以 w?q 内能、焓变化均为0 熵变：
?s?mRln
V2V1
?
－2.1 kJ/K
4－5 为了试验容器的强度，必须使容器壁受到比大气压力高0.1MPa的压力。为此把压力等于大气压力。温度为13℃的空气充入受试验的容器内，然后关闭进气阀并把空气加热。已知大气压力B＝101.3kPa，试问应将空气的温度加热到多少度？空气的内能、焓和熵的变化为多少？ 解：（1）定容过程
T2?T1
p2p1
?286*
100?101.3101.3
?568.3K
（2） 内能变化：
?u?cv(T2?T1)?
?h?cp(T2?T1)?
72
52
*287*(568.3?286)?202.6kJ/kg
*287*(568.3?286)?283.6 kJ/kg
?s?cvln
p2p1
?
0.49 kJ/(kg.K)
4-6 6kg空气由初态p1＝0.3MPa，t1=30℃，经过下列不同的过程膨胀到同一终压p2＝0.1MPa：（1）定温过程；（2）定熵过程；（3）指数为n＝1.2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
W?mRTln
p1p2
?6*287*303*ln
0.30.1
?
573.2 kJ
Q?W
T2=T1=30℃ （2）定熵过程
W?m
Rk?1
T1[1?(
p2p1
k?1
)
k
]?6*
2871.4?1
*303*[1?(
0.10.3
1.4?1
)
1.4
]?351.4 kJ
Q＝0
篇三：清华大学工程热力学习题课
工程热力学课程习题
第一章
1-1 试将1物理大气压表示为下列液体的液柱高(mm)，(1) 水，(2) 酒精，(3) 液态钠。它们的密度分别为1000kg/m3，789kg/m3和860kg/m3。
1-4 人们假定大气环境的空气压力和密度之间的关系是p=cρ1.4，c为常数。在海平面上空气的压力和密度分别为1.013×105Pa和1.177kg/m3，如果在某山顶上测得大气压为5×104Pa。试求山的高度为多少。重力加速度为常量，即g=9.81m/s2。
1-7 如图1-15 所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa，表B读数为170kPa，表示室Ⅰ压力高于室Ⅱ的压力。大气压力为760mmHg。试求(1) 真空室以及Ⅰ室和Ⅱ室的绝对压力；(2) 表C的读数；(3) 圆筒顶面所受的作用力。
图 1-15
1-8 若某温标的冰点为20°，沸点为75°，试导出这种温标与摄氏度温标的关系(一般为线性关系)。1-10 若用摄氏温度计和华氏温度计测量同一个物体的温度。有人认为这两种温度计的读数不可能出现数值相同的情况，对吗？若可能，读数相同的温度应是多少？1-14 一系统发生状态变化，压力随容积的变化关系为pV1.3=常数。若系统初态压力为600kPa，容积为0.3m3，试问系统容积膨胀至0.5m3时，对外作了多少膨胀功。
1-15 气球直径为0.3m，球内充满压力为150kPa的空气。由于加热，气球直径可逆地增大到0.4m，并且空气压力正比于气球直径而变化。试求该过程空气对外作功量。
1-16 1kg气体经历如图1-16所示的循环，A到B为直线变化过程，B到C为定容过程，C到A为定压过程。试求循环的净功量。如果循环为A-C-B-A则净功量有何变化？
图 1-16
第二章
2-2 水在760mmHg下定压汽化，温度为100℃，比容从0.001m3/kg增加到1.1763m3/kg，汽化潜热为2250kJ/kg。试求工质在汽化期间 (1) 内能的变化；(2) 焓的变化。
2-3 定量工质，经历了一个由四个过程组成的循环，试填充下表中所缺的数据，并
2-5 1kg空气由p1=1.0MPa，t1=500℃膨胀到p1=0.1MPa，t1=500℃，得到的热量
506kJ，作膨胀功506kJ。又在同一初态及终态间作第二次膨胀仅加入热量39.1kJ。求：(1) 第一次膨胀中空气内能增加多少？(2) 第二次膨胀中空气作了多少功？(3) 第二次膨胀中空气内能增加多少？2-6 图2-10所示的气缸内充以空气。气缸截面积为100cm2，活塞距底面高度为10cm，活塞及其上负载的总质量为195kg，当地大气压为771mmHg，环境温度t0=27℃，气缸内气体恰与外界处于热力平衡。倘使把活塞上的负载取去100kg，活塞将突然上升，最后重新达到热力平衡。设活塞与气缸壁之间无摩擦，气体可通过气缸壁充分和外界换热，求活塞上升的距离和气体的换热量。
图2-10
2-7 上题中若气缸壁和活塞都是绝热的，但两者之间不存在摩擦，此时活塞上升距
离如何？气体的最终状态又如何？已知⊿u=cv⊿T，空气的cv=0.71kJ/(kg·K)。2-12 1m3容器内的空气，压力为p0，温度为T0。高压管路( p, T )与之相通，使容器内压力达到p时关上阀门。设高压管路、阀门与容器均绝热，但有一冷却水管通过容器。若欲在充气过程中始终维持容器中的空气保持T0，则需向冷却水放出的热量为Q，求Q。已知空气的R，cp和cv。2-13 一台锅炉给水泵，将冷水压力由p1=6kPa升高至p2=2.0MPa，若冷凝水(水泵进口)流量为2×105kg/h，水密度ρH2O=1000kg/m3。假定水泵效率为0.88，问带动此水泵至少要多大功率的电机。2-14 一燃气轮机装置如图2-11所示。空气由1进入压气机升压后至2，然后进入回热器，吸收从燃气轮机排出的废气中的一部分热量后，经3进入燃烧室。在燃烧室中与油泵送来的油混合并燃烧，产生的热量使燃气温度升高，经4进入燃气轮机(透平)作功。排出的废气由5送入回热器，最后由6排至大气。其中压气机、油泵、发电机均由燃气轮机带动。(1) 试建立整个系统的能量平衡式；(2)若空气质量流量m1=50t/h，进口焓h1=12kJ/kg，燃油流量m7=700kg/h，燃油进口焓h7=42kJ/kg，油发热量q=41800kJ/kg，排出废气焓h6=418kJ/kg，求发电机发出的功率。
图 2-11
2-15 某电厂一台国产50000kW汽轮机发电机组，锅炉蒸汽量为220t/h，汽轮机进口处压力表上的读数为10.0MPa，温度为540℃。汽轮机出口处真空表的读数为715.8mmHg。当时当地的大气压为760mmHg，汽轮机进、出口的蒸汽焓各为3483.4kJ/kg和2386.5kJ/kg。试求：(1) 汽轮机发出的轴功率为多少千瓦？(2) 若考虑到汽轮机进口处蒸汽速度为70m/s，出口处速度为140m/s，则对汽轮机功率的计算有多大影响？(3) 如已知凝汽器出口的凝结水的焓为146.54kJ/kg，而1kg冷却水带走41.87kJ的热量，则每小时需多少吨冷却水？是蒸汽量的几倍？
2-16 空气在某压气机中被压缩，压缩前空气的参数为p1=0.1MPa，v1=0.845m3/kg；压缩后为p2=0.8MPa，v1=0.175m3/kg，若在压缩过程中每千克空气的内能增加146.5kJ，同时向外界放出热量50kJ；压气机每分钟生产压缩空气10kg。试求：(1) 压缩过程中对1kg空气所作的压缩功；(2) 每产生1kg压缩空气所需的轴功；(3) 带动此压气机所需功率至少要多少千瓦？
2-18 某燃气轮机装置如图2-12所示。已知压气机进口处空气的焓h1=290kJ/kg，经
压缩后，空气升温使比焓增为h2=580kJ/kg，在截面2处与燃料混合，以c2=20m/s的速度进入燃烧室，在定压下燃烧，使工质吸入热量q=670kJ/kg。燃烧后燃气经喷管绝热膨胀到状态3'，h3'=800kJ/kg，流速增至c3'，燃气再进入动叶片，推动转轮回转作功。若燃气在动叶中热力状态不变，最后离开燃气轮机速度为c4=100m/s。求：
(1) 若空气流量为100kg/s，压气机消耗的功率为多少？ (2) 若燃料发热量q=43960kJ/kg，燃料耗量为多少？ (3) 燃气在喷管出口处的流速c3'是多少？ (4) 燃气透平(3'4过程)的功率为多少？ (5) 燃气轮机装置的总功率为多少？
图 2-12
免费论文网友情提示：本网站所有内容为共享上传提供，不涉及任何商业利益，本站对此不承担任何保证责任！
Copyright © www.csmayi.cn Corporation, All Rights Reserved 共享时代 共享你我他 版权所有