发布时间 : 星期五 文章工程热力学答案更新完毕开始阅读
P215图7－5；作功能力损失I＝T0?S孤；
第八章 １．理想气体稳定绝热地流过喷管，一为可逆流动1-2， 另一为不可逆流动1-2'，若P2=P2'，试在Ｔ－Ｓ图上用面积表示这两种流动的出口动能之差， 并说明画图依据。
先在T－S图上画出过程线1－2和1－2’，由绝热流过喷管的能量方程知，这两种流动的出口动能差等于(h2'?h2)=定压线2－2’下方的面积。
2．理想气体稳定流经喷管时向外放热，试在T-s图上用面积定性表示每千克气体的动能增量。
由稳定流动的能量方程知：气流的动能增量等于[q12-(h2-h1)]，根据喷管中气流特征（即T2
第九章
１．压气机把初态为(p1,v1)的空气按多变过程(1 P-v图见热力学P261图9-5； 2．当初态和增压比相同时，试在p-v图上用面积表示采用两级压缩、 级间冷却的活塞式压气机比单级压缩压气机所节省的功。 节省的耗功见热力学P261图9-5(b)中的阴影面积； 3．当初态与增压比相同时，试在T-s图上表示两级压缩级间冷却比不分级压缩少耗的功。 第十章 １．当活塞式内燃机的三种理想循环有相同的初态、最高压力和最高温度时，试画T-s图比较这三种理想循环热效率的高低。 ηtp >ηtm>ηtv，T－S图见热力学P281图10-12； 2．对内燃机的三种理想循环，当初态、吸热量和最高压力相同时，试用T- S图比较三种理想循环热效率的高低。 T－S图略。 由图知，q1P=q1m=q1v, q2v>q2m>q2p，由热效率公式，所以ηtp>ηtm>ηtv。 3．当初态相同、压缩比ε相同、吸热量q1相同时，试画T－s图比较活塞式内燃机三种理想循环热效率的高低。 T－s图见沈维道的《工程热力学》P280图10－11； 由图知，q1v=q1m=q1p q2p>q2m>q2v 由热效率公式 ηtr>ηtm>ηtp 4．画出内燃机混合加热理想循环的Ｐ－Ｖ和Ｔ－Ｓ图，指出循环的特性参数，在Ｔ－Ｓ图上比较初态相同，压缩比相同，最高温度相同时，三种内燃机理想循环热效率大小。 ηtv>ηtm>ηtp 5．在T-S图上比较初态相同，最高压力和放热量相同时， 内燃机三种理想循环热效率的高 低。 与《工程热力学》一书图10-12(P281)相同； ηtp >ηtm>ηtv 6．对活塞式内燃机的三种理想循环，当初态、最高温度和放热量相同时，试在T-S图上比较这三种循环热效率的高低。 循环T－S图与书图10-12相同。 ηtp >ηtm>ηtv 7．对内燃机三种理想循环，当初态、压缩比和放热量相同时，试在T-S 图上比较三种循环热效率的高低。 循环T－S图略。 由图知，q1v>q1m>q1p q2v=q2m=q2p 由热效率公式，所以ηtv>ηtm>ηtp 8．在Ｔ－Ｓ图上比较初态相同， 吸热量和最高温度相同时，内燃机三种理想循环热效率的高低。 ηtp >ηtm>ηtv 9．试在T－s图上画出燃气轮机装置的定压加热实际循环，（实际循环中只有压缩过程和膨胀过程是不可逆绝热过程，其余过程都是可逆的），并在T－s图上面积表示实际循环比理想循环少作的功。 T－S图参见热力学P288图10－19，不可逆绝热膨胀比可逆绝热膨胀少作的功为定压线4-4’下方的面积，不可逆绝热压缩比可逆绝热压缩多耗的功为定压线2-2’下方的面积。 11．若初态的循环最高温度相同时，若增压比提高，试画T-s 图证明：燃气轮机装置定压加热理想循环的热效率提高。 第十一章 １．试画Ｔ－Ｓ图比较简单蒸汽动力装置的理想循环（即朗肯循环）热效率 与只考虑汽轮机中摩阻损耗的实际循环热效率的高低。 T－S图见热力学P301图11-6； 2．当蒸汽的初温和背压不变而提高初压时，试画Ｔ－Ｓ图分析朗肯循环热效率和汽轮机排汽干度的变化。 T－S图见热力学P300图11－4，将使热效率增大，排汽干度降低。 3．当忽略水泵功时，画出蒸汽动力装置朗肯循环的Ｔ－Ｓ图，指出影响该循环热效率蒸汽参数，并在图上用面积表示该循环的净功。 类似工程热力学图11-1(P297)。影响该循环热效率蒸汽参数有：初温t1、初压p1和背压p2。 4．试画T-s图说明：对于蒸汽动力装置朗肯循环，在相同的初压及背压下， 提高初温可使热效率增大。 见《工程热力学》一书图11-3(P300) 5．当初态和绝热膨胀终压相同时，试在水蒸汽的h-s 图上画出汽轮机中的可逆绝热膨胀过程和不可逆绝热膨胀过程。 见热力学书P301图11-6（b）。 6．对蒸汽动力装置循环，一为理想循环，一为考虑汽轮机中存在不可逆损失而进行了不可逆绝热膨胀的实际循环，试用T-S图表示两种循环的循环功的差值。 T－S图与书图11-6（a）相同。 ΔW=面积22a782 1234561为可逆循环。 12a34561为不可逆循环。 五、计算题 第二章 3 １． 空气在压气机中被压缩， 压缩前后的参数分别为p1= 1bar 、 v1= 0.845m/Kg， 3 p2=8bar,v2=0.175m/Kg。 若在压缩过程中每Kg 空气的内能增加146.5KJ并向外放热50KJ，求压缩过程中对每Kg气体所作的功及每生产1Kg 压缩空气所需的功。 1、W=q-Δu= -50-146.5= -196.5KJ; Wc= -Wt==W+P1v1-P2v2=252KJ; 33 ２．设有一定量的气体在气缸内被压缩，容积由1.5m压缩到0.5m，压缩过程中压力保持常数P=1bar。若在压缩过程中气体的内能减小15KJ，则此过程中有多少热量被气体吸入或放出？ 压缩功W=pdv==-100KJ 1?2 由一律Q=ΔU+W=-115KJ 故放出115KJ热量。 第三章 3 １．在-23℃的仓库，有一只容积为0.04m的氧气瓶，其表压力为150bar。 领来车间后长期未使用。经一段时间后，在车间温度17℃下，指示压力为152bar，当地的大气压Pb=1bar，试计算氧气瓶漏气量。 P1=151bar P2=153bar 由1，2状态气体状态方程得：Δm=m1-m2=1.17Kg R=0.26KJ/(kg.K) 33 2．压气机每分钟从大气中吸取tb=17℃、Pb=1bar的空气0.3m，充进v=2m的贮气罐中。气罐中原有空气的温度t1=17℃、表压力Pg=0.5bar，问需经过多少分钟才能使贮气罐中气体的压力提高到P2=7bar，温度升到t2=50℃？ 先求出需充入的空气量为11.5Kg，从而可求得所需时间为32分钟。 3．有一绝热刚性容器，中间被融板分为A,B两部分，A,B装有不同种类的 3 PA1=4bar,VA1=0.3m,tA1=15℃,RA=259.82J/(Kg·K)； 3 PB1=5bar,VB1=0.6m,tB1=15℃,RB=296.94J/(Kg·K)；抽去隔板使A,B气体混合并重新达平衡态， 求平均气体常数和混合气体的温度。 R=285.21J/(Kg·K) T2=288K 3 5．有一种理想气体，初始时，P1=500KPa,V1=0.14m， 经过某种状态变化过程，终态 3 P2=160KPa,V2=0.25m，过程中焓值变化量为ΔH=-60KJ。设比热为定值，Cv=3.12KJ/(Kg.K)。求1)过程中内能的变化量ΔU；2)定压比热Cp；3)气体常数R。 1)ΔU=ΔH-(P2V2-P1V1)=-30KJ 2)Cp=CvΔH/ΔU=6.24KJ/Kg·K 3)R=Cp-Cv=3.12KJ/Kg·K ２．一隔板将容器分为A和B两个相等的部分。已知：A中装有32Kg,2bar,25 ℃的空气；B为真空。问当隔板抽出，A与B连通后，容器中气体的压力、温度、 内能的变化及熵变化各为多少？假定整个容器和环境绝热。 (1)Q=ΔU+W Q=0, W=0 故ΔU=0 T1=T2=298K ΔS12=mRInV2V1?5?76KJ?K P1V1RT1?P2V2RT2 由于T1=T2 ?P2?P1V1?1bar V2 (2)I=T0ΔS=1687.7KJ 3 ２． 装有某种理想气体的绝热刚性容器被隔板分为Ａ、 Ｂ两个部分， 已知：PA=1bar, VA=2m, 3 tA=27℃, PB=2bar, VB=1m, tB=127℃，当抽去隔板后， 求气体的平衡温度和平衡压力。 由热力学第一定律的第一解析式，求得平衡温度为70℃；由状态方程求得平衡压力为4/3bar； 第四章 33 １．三千克氮气先从4m可逆绝热压缩到3m，然后可逆定压膨胀到初始容积， 已知初态温度为17℃，氮气的定容比热Cv=0.74KJ/(Kg·K)，求全过程的功。 由可逆绝热压缩过程求得T2＝325.4K,P2=96611Pa(其中所需的P1由状态方程求得P1＝64582Pa，从而W12＝mcv(T2-T1)= -78.6KJ, W23=P2(V3-V2)=96.6KJ,W123=W12＋W23=18KJ； 3 2．初压为2bar、体积为1m，在定温膨胀后容积为原来的两倍，求空气的终压、吸热量。 空气的终压P2=1bar，吸热量Q=W=138.6KJ； 3．一千克理想气体先定压吸热再定容冷却到初温，吸热时气体得到的热量比它冷却时放出 3 的热量多62.7KJ，气体的初态比容为0.9m/Kg， 全过程的最高温度为523K，气体常数R=0.297KJ/(Kg·K)，求气体的终态压力。 Δu=0，q=q12+q23=62.7KJ/Kg，W=W12=q=62.7KJ/Kg W12=R(t2-t1) 气体的初温 t1=312K=39℃ 由定压过程1－2，定容过程2－3和状态方程得 初压P1＝RT1/v1=1.03bar，终态压力P3=P1T1/T2=0.614bar。 4．一千克空气（可视为双原子理想气体）先定压吸热后再可逆绝热膨胀到初温，定压吸热 3 量比可逆绝热膨胀功多5KJ，初态温度为300K，初态比容为0.97m/Kg，求吸热过程的终温和膨胀过程的终压（设空气的气体常数为287 J/(Kg·K)）。 已知T1=T3=300K，由Cp(T2-T1)-Cv(T2-T3)=（Cp- Cv）×（T2-T1）=5求得T2=317.4 K，从而 膨 胀 终 压 ， p1?RgT1/v1?0.888bar， p2?p1?0.888bar，