工程热力学答案

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温热源等温可逆吸收热量为1200KJ/Kg, 绝热膨胀和绝热压缩过程分别有0.2和0.1KJ/(Kg·K)的熵增,等温放热过程是可逆的。试求1)循环的放热量;2) 循环的热效率和循环功;3)完成一个循环后每千克工质的作功能力损失。

1)q2=390KJ/Kg

2)ηt=67.5% W=810KJ/Kg 3)I=90KJ/Kg

34.氧气进行的可逆循环,由三个过程组成,1-2为可逆绝热膨胀过程,2-3为等温放热过程,3-1为可逆定容吸热过程。已知T1=1500K,T2=300K,P2=1bar, 绝热指数k=1.4。求⑴初态压力P1。⑵循环热效率。

按定熵过程1-2求得P1=279.5bar q1=Cv(T1-T3)=779.4KJ q2=T2ΔS31=313.6KJ ηt=1-q2/q1=59.8%

第七章

1.在一台蒸汽锅炉中,烟气从1500℃定压降到250℃,把给水在定压下加热成过热蒸汽,烟气的比热为Cp=1.079KJ/(Kg·K),给水和过热蒸汽的焓分别为h4=133.9KJ/Kg,h1=3257.9KJ/Kg,试求1Kg烟气的放热量及生产1Kg过热蒸汽需要多少Kg烟气?

1Kg烟气放热为1348.8KJ/Kg,生产1Kg过热蒸汽需烟气2.316Kg;

第八章

1.空气经渐缩喷管可逆绝热膨胀,流量为0.6Kg/s,初压P1=7bar, 初温t1=750℃,出口压力P2=5bar,取定压比热Cp=1.004KJ/(Kg·K),求出口流速和出口截面积。

由可逆绝热过程1-2求得T2=929K,于是喷管出口流速为

?2?2Cp(?1??2)?434m/s,由连续方程求得出口截面积A2=7.37cm2。

2.压力P1=1bar、温度t1=27℃的空气流经扩压管后,压力提高到P2=1. 8bar,设出口流速比进口流速小得多而可忽略不计,求空气流进扩压管时的流速。 空气流进扩压管时的流速?1?2?p(?2??1?332m/s。

3.空气流过渐缩喷管,初压P1=10bar,初温t1=27℃,背压Pb=4bar,(设进口速度可忽略不计),求出口截面的气温和流速,设定压比热Cp=1.004KJ/(Kg·K)。

由定熵过程1-2求得T2=250K(注:P2=Pcr=0.528P1),从而出口流速C2=317m/s。

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4.空气流经一出口面积A2=8cm的渐缩喷管,喷管之前压力P1=25bar , t1=80℃。喷管出口处背压Pb=10bar,假定流动是稳定可逆绝热的(不计入口流速),Cp=1.004KJ/(Kg·k),k=1.4,R=0.287KJ/(Kg·K),求出口速度、流量。

Pb/P1=0.4<0.528 P2=Pc=13.2bar

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由状态方程得:V1=0.0405m/Kg

由可逆绝热过程1-2得V2=0.0639m3/Kg T2=294K C2=2Cp(?2??1)=344.2m/s

m=A2C2/V2=4.31Kg/s

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5.空气流经一个出口面积A2=8cm的渐缩喷管,喷管之前压力P1=25bar, t1=80℃,喷管出口处背压Pb=20bar,设R=0.287KJ/(Kg·K), Cp=1.004KJ/(Kg·k),k=1.4。求出口速度、流量。(假定流动是可逆绝热的,进口速度可忽略)

pb/p1=0.8>0.528 p2=pb

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由状态方程得,v1=0.0405m/Kg

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由可逆绝热过程1-2,v2=0.0475m/Kg,由状态方向得T2=331K=58℃ c2=2cp(T1?T2)=210m/s

m=A2C2/V2=3.54Kg/s

第九章

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1.在活塞式压气机中,空气按多变过程压缩,初态P1=1bar,t1=60℃,v1= 0.032m,终态

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P2=32bar,v2=0.00213m,试求⑴多变指数n;⑵内能变化量;⑶放出热量。已知空气的定容比热Cv=0.723KJ/(Kg.K)。 m=0.033Kg

n=ln(P2/P1)/ln(V1/V2)=1.28 T2=(P2V1)/R=711K Δu=mw(T2-T1)=9.1KJ

Q=[m(n-K)/(n-1)w](T2-T1)=-4KJ 2.1Kg空气在压气机中被可逆压缩,初压P1=1.4bar,初温t1=27℃, 压缩终态温度t2=180℃,空气的气体常数R=287J/(Kg.K), 试求压缩终态的压力和压气机的耗功。

P2=P1(T2/T1) Wc=-Wt=Δh=

kk?1=5.9bar

?R??2??1?=153.6KJ/Kg ??1

第十章

1.已知内燃机定容加热理想循环的初态参数:t1=27℃,P1=1bar, 压缩比ε=10,吸热量q1=880KJ/Kg,空气的Cv=0.718KJ/(Kg·K),绝热指数K=1.4。求循环的最高温度、最高压力及热效率。

1、最高温度T3=1917K,最高压力P3=66bar,热效率为60.2%。

第十一章

1.在朗肯循环中过热蒸汽可逆绝热膨胀到干度x2=0.827,查得h1=3344KJ/Kg,h2'=121.50KJ/Kg,h2''=2554KJ/Kg,若不计水泵耗功。试求1Kg 过热蒸汽流经汽轮机作的功以及该循环的热效率。

先求出h2=2133.2KJ/Kg,作功Wt=h1-h2=1211KJ/Kg,热效率为37.6%;

第十二章

1.在温度为25℃的房间里,某制冷机按逆向卡诺循环工作,冷库温度为零下10℃,若工

质每小时从冷库中吸热量3×10KJ,问至少需要多大功率的电动机来带动制冷机?工质每小时向房间放出热量多少?

先求得逆向卡诺循环的制冷系数为7.51,从而由制冷系数定义求得电机功率为11.1KW,

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并由第一定律求得向房间放热量为3.4×10KJ/h。

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