东北电力大学自动化学院热工基础课后习题答案

《东北电力大学自动化学院热工基础课后习题答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《东北电力大学自动化学院热工基础课后习题答案（69页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、热工基础答案第一章1-1 解:P&=755 x 133.3 x 10-5=1 006加厂=100.6何1.p=p b+Pg=100.6+13600=13700.6攵 尸。2.pg=p-P b=2.5-1.006=1 A94bar=49AkPa3.p =P bPv=755-700=55mmHg=7.3315kPa4.pv-ph p-1.006-0.5=0.506har=50.6攵Pa1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸，锅炉设备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角a=30。，管内水解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差P水柱

2、=0gh sin a=1000 x 9.8 x 200 x 10 3 x 0.5=980Pa=735mmHgp=Pb p 水柱=756-7.35=748.65机机 Hg1-3 解：Pi=ph+pa=0.97+1.10=2.07 barp2=Pi-Pb=2.07-1.75=0.32。Pc=pb-p2=097-0.32=0.6561-4 解：p真 空 室=p,）-p束 柱=760745=15mm/g=1kPciP1=P 真 空 室 +Pa=2+360=362kPap?=p、-pb-362-170=l92kPaPc=Pb-P 真空室=192-2=90kPa1,歹=（小P真空%）4=7451 3 3.

3、3 1、取 0.45?=15.8AN1_4 解：p=pb+p 水 柱+p 米 柱=760+300 x 981/1333+800=1582加加 Hg=l.Wbar1-5 解：由于压缩过程是定压的，所以有=，pdV=p（K-匕）=0.5 x 106 x（0.8-0.4）=20QKJ1-6 解：改过程系统对外作的功为W=C5pdV=（V2-3 匕-缄）=85.25VJ）/A.3 V3 0.3 2 1-7 解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设0 =，。，式中c为常数，D为气球的直径，由题中给定的初始条件，可以得到：p=Pi _ 150000D l 0.3=500000该过程空气对外所作的功为W

4、pdV=0 cO吗凉）=g衣（D%D=1 m（O；-O；）=乃 x 5000000 x（0.44-0.34）=34.361-8 解（1）气体所作的功为：W=f ：（0-24V+0.04）xl06dV=1.76xl04J（2）摩擦力所消耗的功为：%擦 力=/L=翳 x（0.3 0.1）=1000J所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：卬 活 产 卬 一 明 擦 力=L66xlOb1-9 解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等,恒等于大气压力0.0 9 M P a,所以气体对外所作的功为：W=pAV=0.09xlO6 x2=1.8xlO5J1-1 1 解：确定为

5、了将气球充到2 m：的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压pb）Pi 2（匕 +2）_ 2（匕+2）_ 0.9 x x（2+2）=2=1.8xl05Pa前两种情况能使气球充到2 maIV=ptAV=0.9xl05x2=1.8xl05J情况三：i z _ 贮气罐%1:气罐_ 1 5 x 2 _ ar 气 球+贮 气 耀 一 0 0 9 所以气球只能被充到匕i 球=3.3 3 3 2=1.3 3 3 疝的大小，故气体对外作的功为：卬=0.9 x 1()5 *1.3 3 3 =1.2 x I O,J第二章习 题2-1 解：W =。=5 0 8 0 =,

6、所以是压缩过程2-2 解：卬膨=0吸+卬 一。放=2 0 0 0 +6 5 0-1 2 0 0=1 4 5 0 2-3 解：=0=2 x 1()3 x 3 6 0 0 =7.2 x 1 0 6 j/人2 4解：状态b和状态a之间的内能之差为：Ua b=Ub-Ua=2-I V=1 0 0-4 0 =6 0 V所以，a-d-b 过程中工质与外界交换的热量为：0 T-6 =+卬=6 0 +2 0 =8 0 Z7工质沿曲线从b 返回初态a时，工质与外界交换的热量为：Qb-a=4 -5+W =-U j W =-6 0-3 0 =-9 0 V根据题中给定的a点内能值，可知b点的内能值为6 0 k J,所以

7、有：Uad=%力=6 0 -4 0 =2 0 V由于d-b 过程为定容过程，系统不对外作功，所以d-b 过程与外界交换的热量为：Q.l,b=Ud-Uh=Ud b=20kJ所以a-d-b 过程系统对外作的功也就是a-d过程系统对外作的功，故 a-d过程系统与外界交换的热量为：Qa-d=L-Ua-W j=Uad-叱_ .=4 0 -(2 0)=6 0 V2-52-5解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统熔的变化就等于系统从外界吸收的热量,即汽化潜热，所以有：过程Q k J犷k JAU k J1-21 3 9 001 3 9 02-303 9 5-3 9 53-4-1 0 0 00-1 0 0 04

8、-10-55h=q=225 1k J Ik g内能的变化为：A w=A/i A(p v)=A/z -p(v2-V,)=2 2 5 7 +1.0 1 X1 02 x (0.0 0 1-1.6 7 4)=2 0 8 8 V /k g2-6解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：P i =+5=1.0 2 8 x l O5+I*%=2 9 3 9 x l O5Pa，b A 1 0 0 x l O-4当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：G Q 5 x Q Rp22 =PA+A=1.0 2 8 x 1()5 +-1-0-0-x-l(-)T=1.9 5 9 x l O5 P

9、 a由于气体通过气缸壁可1 J外界充分换热，所以系统的初温和终温相等，都等于环境温度即：TH根据理想气体的状态方程可得到系统的终态体积，为：妪-2.9 3 9 x 1。，x l O O x l O：x l O x l(T 2 -k526x心方2 p2 1.9 5 9 x l 05所以活塞上升的距离为：人,匕 一 匕 1.5 2 6 x 1 0,_ 1 0 0X1 0X”6b L=-L=-：-=0.0 5 2 6 m =5.26 cmA 1 0 0 x 1 0-4由于理想气体的内能是温度的函数，而系统初温和终温相同，故此过程中系统的内能变化为零，同时此过程可看作定压膨胀过程，所以气体与外界交换的

10、热量为：。=卬=p2A AL =1.9 5 9 X 1 05 X 1 0 0 x 1 O-4 X 0.0 5 2 6 =1 0 3.0 4 72-8解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：w =o 1 x 3 5 2.3 1P 笈 2T 氢 11.9 6 1 4 x I O5 x 28 8=0.0 6 1/所以，空气终态的体积为：7 2=0.2-0.0 6 1=0.1 3 9/n3故空气的终温为：P 空 2 V 空 2。汨 _ 1.9 6 1 4 x 1()5 XO.1 3 9X28 8P 空0.9 8 0 7 x l O5x 0.18 0 0.6 4 K把空气和氧气作为热力学系统，根据热力学

11、第一定律可得到外界加入的热量为:1Q =、U=(/空+A U氢=加 空、空(T 空2-T空1)+“2氢-4辄(2-%)K L P空 空 C （T 7 城 1名D（丁 _ T-P一h Cy空V空2 1 空11十 一 亍 一 八 g氢 ,氢 2 1 氮J“空/空1 4氢 氢1_ 0.9 8 0 7 x l O5x 0.128 7 x 28 80.9 8 0 7 x 1 0s x 0.14 1 5 7 x 28 8X 0.7 1 5 9 4 x(8 0 0.6 4-28 8)X !X (3 5 2.3 1-28 8)1.4 1-1=4 4.8 3 J3-6解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系

12、统的初压为:p.=+5 =1.0 28 x 1（）5 +195x9-8i=2.9 3 9 x 1 05 Pab A 1 0 0 x 1 0-4当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时.，其终压为：G Q5 x 9 RP，=P，+H 2.=1 0 28 x 1 05+d=1.9 5 9 x I O5Pa2 A 1 0 0 x l O-4过程可看作可逆绝热膨胀过程，所以：匕=匕（产=100 x10-4 X 10 x10-2 x（P1k-心=（践）*=3 0 0 x（-Pi-所以，活塞的上升距离为:鬻产4 34x1。12*.4“.4=2 6 7 7 K2.9 3 9 L =丫2-匕 _ 1.3 4

13、x 1 0-3-1 0-31 0 0 x 1 0-43.4 cmA3-7 解：m R TtV,二P匕=以P2定温：T =T =3 O3 K ,由理想气体的状态方程可得到初终态的体积:6 x 2 8 7 x 3 0 3 3:-7=1.7 3 9 2 2 m0.3 x l O6所以气体对外所作的功和吸收的热量分别为：W =p d V =m R T.l n -=6 x 2 8 7 x 3 0 3 x I n 5-21766=5 7 3.2 2。L x 1 V,1.7 3 9 2 2Q =-W =-5 7 3.2 2 V 定嫡：相当于可逆绝热过程，气体对外所作的功和热量分别为：I 1w=f p d V

14、 =pM H（立#叱 K-1 PT A1 4 I=x6x0.2 8 7 X 1 ()3 x3 0 3 X1 _(；产 =35 1U。=0终温为：k-1 n 1.4-1T,=(均 丁=3 0 3 x()=2 2 1.4 1 KPi 0.3 行1.2：为多方过程，根据过程方程可得到气体的终温为：T22=T卢)k=3 0 3 x()0 2/1-2=2 5 2.3 K1 p,0.3气体对外所作的功和热量分别为：W=型”(%?卜 6 x 2 8 7 x 3 0 3”芾4 3 6.5 Vn-p i 1.2-1 3 k1 2 I 4Q=加 分(乙一()-=6 x 0.7 1 7 x (2 5 2.3 -3

15、0 3)x -=2 1 8.1 U Jn -1 1.2-13 7解(1)如果放气过程很快，瓶内气体来不及和外界交换热量，同时假设容器内的气体在放气过程中，时时处于准平衡态，过程可看作可逆绝热过程，所以气体终温为：n 1 4 7 1 T,=T(以)k=2 9 3 x (-)I =2 4 0.3 6 K2 p2 7 3.5 5瓶内原来的气体质量为：mx=p M 147.1X1()5X0.04X328 3 1 4 x 2 9 3=7.7 3k gR放气后瓶内气体的质量为:m2p 2 V 7 3.5 5 x 1()5 x 0.0 4 x 3 28 3 1 4 x 2 4 0.3 6=4.7 1 k g

16、所以放出的氧气质量为：A m -mi-m2=7.7 3-4.7 1 =3.02k g(2)阀门关闭后，瓶内气体将升温，直到和环境温度相同，即T 3 =2 9 3 K,压力将升高，根据理想气体状态方程可得到，最终平衡时的压力为：p.=p3=7 3.5 5 x l()5 X_293_=8 9 6 6X1Q53 2 T2 2 4 0.3 6(3)如果放气极为缓慢，以至瓶内气体与外界随时处于热平衡，即放气过程为定温过程,所以放气后瓶内的气体质量为：m2pM 73.55X1()5 X0.04X328 3 1 4 x 2 9 33.8 6 k g故所放的氧气比的一种情况多。3-8解：理想气体可逆多变过程对

17、外作的功和吸收的热量分别为:Re=一 刀 一7 2)=n-1n-k -e、q=-CV(T2-7 1)n 14 1 8.6 8 ,-k J28 3.7 3 6 ,=-k J两式相除，并考虑到分2R可得到:k-1=5k -n由多方过程的过程方程可得到:TMT=T2=I +吨小)=+3 3 3 3/5 7 3)=3 9 4I n(匕/匕)l n(l/3)所以有：女=1.6 1 7 5把值带入多方过程功的表达式中，可求出：二 也 2=4 1 8.6 8 x 1。x(L 4 9 4-l)=4 3 o,8 9 1 5 J/gKg T-T2 2X240所以有：缶=卷瑞=6 9 7.8,/&g.KC p =&

18、+R=4 3 0.8 9 1 5+6 9 7.8 =1 1 2 8.6 9 1 5/K.k g3-1 0 解：根据理想气体状态方程，每小时产生烟气的体积为:p.V,T2 101325X5 0 0X102 r p l 2 7 3.1 5所以可得到烟囱出口处的内直径为：4 7 30.1 x l O6=8 7 7 3 m3/i1 ,-7 rD2cx 36 00=V2=D =1.0 1 7/?3 11解：因为假定燃气具有理想气体的性质，查空气平均比定压热容表得:4 =1 3 0 0 C时,c/：=1.117 k J /(k g.K)t2=4 0 0 C 时,c/；=1.0 2 8 V R k g.K)

19、成用 J 0 2 8X4。-1.皿1 3。=依 K)i 12 9 0 0所以过程中燃气的燧变为：As=、f cp-/?,I n =c I n -R I n T Pi 3 g pi=1.1 5 7 x 0.2 8 7 x l n=-1 2 2.5 J /k g1 5 7 3 8由于燃减少，对于可逆过程，燃减少意味着过程是放热过程3-1 2 解：根据刚性容器A和弹性球B 中气体的初态参数，可求出A和 B 中包含的气体质量分别为：mAPMR JA0.2 7 6 x l 06 x 0.2 8 32 8 7 x 3 0 00.9 0 7依pfiVg _ 0.1034X106X0.3R JB-2 8 7

20、x 3 0 0=0.3 6 0 4 gmf：=mA+mB=l .26 7 k g打开阀门，重新平衡后，气体温度T 依然保持不变，球内压力p(也即总压力)和球的直径成正比，故设：p =cD,V=7 rD36带入弹性球B的初始体积和压力值可得到：=8吐”=3.4 4 67X1()5%/苏D 0.3根据理想气体状态方程有：p V=m&RxT=cD(-由 +VA)=不 3 +匕。=-带 入 数 值，通 过 叠 代 可 得 到：0 =0.6926/所以，球B终态的压力和体积分别为：p =cD =3.4 4 67 x 105 x 0.6926=2.387 x 105P V辽 3 =0.174/63-1 3

21、解:假设气体的定压和定容比热容都是常数,首先计算此理想气体的气体常数和定压、定容比热容：D QO A4=-=286.6/(K.k g)u _ 70 0 xlO3AT-620=1129.0 37/(K.k g)cP=R&+(=14 15.72J /(K/g)所以其熠变和嫡变分别为：M=c AT=14 15.72x620 =877.75。/依pM =c l n +R ln，=1129.0 3X l n =80 8.0 0 /奴v T。v 593 6I 13-1 4解：设气体的初态参数为0、7、匕，终态参数为22、心、匕。可逆绝热膨胀：根据过程方程可得到终温：T2=(工)i =34 0 x(-)1-

22、4-1=257.67Kv2 2气体对外所作的功和嫡变分别为：W=,(一 72)=10 0 0 X 25.12 X(34 0 -257.67)=20 68.13口 s -0气体向真空自由膨胀：气体对外不作功，且和外界无热量交换，故内能不变，由于理想气体的内能和培均是温度的单值函数，所以气体温度保持不变，婚也保持不变，即T2=Ti=34 0 KA/?=0过程中气体燧变为：A5=n cv I n +R I n )=n cv I n 春 +(cP m-cV m)ln -JT 匕 J v1=10 0 0 x 8.32 x I n 2=5766.99J /K3-15 解：按定值比热容计算：空气可看作是双原

23、子分子气体，故有：c、=：R I M=|x 8.314 /28.97=0.717V 1k g.K)7 7cp -R/M=y X 8.314/28.97=1.0 0 4 V /(k g.K)根据可逆绝热过程的过程方程，可得到终态压力为：“2=令)i P i =(备 产 x 0.1=0.518M F 内能和与外界交换的功量分别为：=&T=0.717 x 180 =129.0 6V /k gw =-“=-129 k J /k g按空气热力性质表的数据计算：查表得/,=27%=214.32心/依通过差值有 t2=20 7 u2=34 5.0 4。/必所以有：AM=u2-W j =34 5.0 4 -2

24、14.32=130.72k/k gw =-AM=-130.72k/k g3-16 解：首先把标准状态下空气的体积流量值转换为入口状态下和出口状态下的体积流量值：2体1P标 加标 T _ 10 1325x10 80 0 0丁标P i,P标 加 标 北形 体2=1-T标P i转化为质量流量为:273293X-=10 6154 w3/h830 x133.310 1325x10 80 0 027354 3,x =196729.痴3 /830 x133.3ma=尿 他 反=101325*108000=139667.6依/h=38.80口/sRJ标 287 x 273根据开口系统的能量方程，忽略进出口宏观

25、动能和势能的变化并考虑到气体流动时对外不作轴功，故有烟气每小时所提供的热量为：*Q=机质（/?2-/!）（1）用平均定压质量比热容数据计算查表并通过插值可得到：c/；=1.0 0 4 4。/（依.K）P 70cP|；=1.016 9 k J /（k g.K）c/2|207 o =270 xl.0 169-20 xl.0 0 4 4 ,nio,/zz-而 二 茄-=l.017 9 k J/（k g.K）所以有：。=i质（2 -）=13 9 6 6 7.6x 1.0 17 9 x 2 50 =3 554 19 12.5V/（2）将空气视为双原子理想气体，用定比热容进行计算7 7cp -R/M=彳、

26、8.3 14/2 8.9 7 =1.0 0 4。/（依.用所以有：Q =；质（必-/,）=1 3 9 6 6 7.6 x 1.0 0 4 x 2 50 =3 50 56 56 7.6 V /h3-1 7 解：混合后各成分的质量分数为:0 gmi+m20.14x5050+75=0.05602 2 1 +m2 50+750 H,。g 0.05x50 aH 0=-=0.02 mx+m2 50+750.75x50+0.768x75 八”，0.76150+75折合分子量为:11MV，G).0.056 0.163 0.02 0.761乙 M 44 32 18 28=28.85R 8314M 28.85=2

27、88.21/饮 g.K)3-1 8解：体积分数等于摩尔分数：M=Z M =0 1 2X44+0.05x32+0.79x28+0.04x18=29.72c R R 8314、r,，.八4,=一=-=-=279.7J/(kg.K)g M Z O M 29.72体积流量为:吟,泮”日 3-1 9解：根据混合理想气体的状态方程有：pv 5xl05 x0.166%=宁=-=265.21/(kg.K)R 8314 M=-=31.35人 265.2又因为：IM=E例Z例=1联立求解得到:(yN,=0.706,co,=0.2943-2 0解：该未知气体的气体常数q及摩尔质量好根据混合理想气体状态方程可得：Rg

28、pVmT0.2xl06 x25x283.69=282.0/(kg-K)M=29.48R,282.0气体组元的质量分数分别为:2%、3=5所以未知气体的气体常数：M=-n M未知=28i该未知气体的分压力：未知气体为氮气，先求出它的摩尔分数:X&=23=06316 H-32 28所以氮气的分压为：PN、=p 4,=0.2x0.6316=126.32kPa3-21 解：理想气体两过程之间的墙差为：s2-.v.-f-d T +R In T s V）由于假设理想气体的比热容为常数，所以有：s,4=Cv In +7?In 4 g v,考虑到理想气体多变过程（。1）的过程方程及定容比热容和G、兄的关系:v

29、2把上面三式带入嫡的表达式并整理可得:+R.Inn(k-1)4 1仍考虑到理想气体多变过程（。1 ）的过程方程及定容比热容和&、兄的关系:-R,_ _ _ _ _把上面两式带入燧的表达式并整理可得:3-22 解：在T-s图上任意两条定压线之间的水平距离为，在相同的温度7下，压力分别为 和必时两态的嫡差,故有：A.?=-/?,In Pi显然不管在任何温度下，它们都相等；在7-s图上任意两条定容线之间的水平距离为，在相同的温度7下，体积分别为勿和分时两态的燃差,故有：显然不管在任何温度下，它们都相等。3-2 3解：根据理想气体的状态方程，可求出初态和终态气体的比容分别为:Pi2 6 0.2 8 x

30、 2 9 81.0 5 x l O5=0.7 3 8 7 机 3/必 管=笔*=加-依由C和Cy的关系,可得到:生=1.3 5cvcp-cv=Rg=2 6 0.2 8 n C p =10 0 3.9 4 J /(k g.K),cv=7 4 3.6 6 J /(k g.K)所以每千克气体内能和嫡的变化分别为：AM=R 区 -TJ =7 4 3.6 6 x 17 5=13 0 14 0.5J /k gA s =q I n 马 H,I n 在=10 0 3.9 4 x l n -2 6 0.2 8 x I n 卫=10 3.0 0 J /(k g.K)T,&p i 2 9 8 1.0 53-2 4解

31、：可逆定压过程系统从外界吸收的热量等于系统焰的变化，所以有:M d=Q n t n cp（七 一 I）=Q nm(T2 TJ =2 =2一 =M l。=3 22 6 4 xOk g.K)cp cv+Rg 7 4 1+2 9 7系统内能的变化为：U =m cv(心一 I；)=3.2 2 6 4 x l 03 x 7 4 1=2 3 9 0.7 6 V所以系统对外所作的功为：QR.w -)=.3 3 4 9 x 0.2 9 70.7 4 1+0.2 9 7=9 58 K J3-2 5解：设理想气体的摩尔数为必由理想气体的状态方程可得:叫T =_PLM_L =九（T 二-0-.-5-1-7-X-1-

32、0-6-X-0-.1-4-2=88 3 0.17（八R 8.3 147 必匕 T 0.17 2 x l 06 x 0.2 7 4 .n T2-=n T2-=56 6 8.5R-8.3 14由于过程的焙变已知，所以可得到该理想气体的摩尔定压热容:Cp.mA/7n T-6 54 0 056 6 8.51-8 8 3 0.17=2 0.6 8 5J /(K.m o l)所以气体的摩尔定容热容为:cV m=cPm-/?=2 0.6 8 5-8.3 14=12.3 7 1J/(A T.m o/)由此可求出该气体的摩尔质量：M =-=2 巴=8.8 3 7 g /m o lcv 1.4所以气体的内能变化为

33、：U =n cVl l l T=12.3 7 1 x (56 6 8.51-8 8 3 0.17)=3 9.1气体的定压热容为：P,m2 0.6 8 5PM 8.8 3 7=2.3 4 V /供g.K)3-2 6 解：可逆膨胀；可逆定温膨胀过程系统对外所作的功及嫡变为:W=jd V =rAnR dTV=n/?n n-v-=8 3 14 x 3 7 3 x l n l 0 =7 14 0.6 7-V *匕S=R I n匕=8 3 14 x l n l O =L 9 U/K*V.（2）向真空膨胀；理想气体的绝热真空自由膨胀系统对外不作功上0,病变为：AS =/?In =8 3 1 4 x In 1

34、 0 =1.9 l k J /Ks V,在外压恒为0.MPa的环境中膨胀。此过程系统对外所作的功无法计算，如果过程终态为平衡态，则系统埔变依然为:AS =R In匕=8 3 1 4 xl n l 0=1.9 U J/K&匕3-27解：要想判断喷管的形状，必须计算临界压力A,可见被压大于临界压力，故在出口处没有达到当地声速，所以此喷管为渐缩喷管。计算喷管出口截面面积，首先要知道喷管出口截面的参数，2 8 7 x1 0 2 30.7 x 1()6=0.5 3 2加/依=0.5 xl O-x 0.5 3 2 =9268/c2 R 2 8 7c2=1.4 1 4 j%(T|-7 2)=L 4 1 4

35、x,1 0 0 4.5 x(1 0 2 3-9 2 6.8)=4 3 9.6 m/s所以喷管的出口截面面积为：4=q,=v2-0-.-6-x-0-.-5-3-2 =/.26 cm22 c2 4 3 9.63-28解：当被压取临界压力时可达到最大质量流量，根据临界压力与初压的关系可得:k 1.4(2/2 Ai.4-i 0Pcr=P =0.6 xl 05 x-=0.3 2 x IC/尸。k +i)U.4 +1；I2 r M告r 小占(百&+V!氏+1 1 Z +1 J R T1最大质量流量为：5】。沙3毋/分=0.4 2依/s3-29解：首先计算入口参数-k露邛=小 岳J 3 6 8 3.9 K/

36、x-_L(T V*6 (6 7 3、加R=P =0.5 x 1()6 x 上 =0.5 3 3 M P a1 T1)(6 8 3.9)所以临界压力，即被压为：2 Pcr=p i(j)i =0.5 3 3 x 0.5 2 8 =0.2 8 1 M P a最大质量流量为：心 忘？f-m心阂卷嗡需=2.1k g/s由绝热过程方程可得到出口比容为:所以出口流速为:一 八 丫2一 4R Tt/0.5 3 3/2 8 7 x6 8 3.9园 不 一1 o.2 8 1 J 0.5 3 3 x1()6=0.5 8 2/2.1 x0.5 8 22 5 x1 0-4=4 8 8.8 8 m/s3-3 0 解：温度

37、计测量的是空气的滞止温度所以空气实际温度为:T=T*c22 c p=6 0-1 2 022 x 1 0 0 4=5 2.8 3-3 1 解：如果在喷管中气体是理想的流动，即为可逆绝热稳定流动，则根据过程方程，可得到理论出口参数为：z!1.4-1T2=T1=3 5 3 x(1)=3 2 1.3 8 K所以理论出口流速为：c2=1.4 1 4 j c p(4 _ 7 2)=1 .4 1 4 7 1 0 0 4.5 x(3 5 3-3 2 1.3 8)=25 2m/s所以实际出口流速为：c-2 =j 0.9 c =1 0.9 x2 5 2 2 =2 3 9.1 m /s所以实际出口温度为：1353

38、2 3 9 12 c p 2 x1 0 0 4.5=3 2 4.5 K由理想气体的状态方程可得到:R T；_ 2 8 7 x 3 2 4.5 PT 1.8 xl 06=0.0 5 2 m 3/依所以喷管中气体的流量为:_ 2 3 9.1 x1 6 x1 0-40.0 5 2=1.36 k g Is3-3 2 解：滞止温度分别为:T*=T +=2 9 3 +=2 9 7.9 7 A：2cP 2 x1 0 0 4.5T*c2=T+=2 9 3 +2 0 022 x1 0 0 4.5=3 1 2.9 1 Kc1 4 0 Q-T*=T +=2 9 3 +=3 7 2.6 4 K2cP 2 x1 0 0

39、 4.5滞止压力分别为：kA_P*=P(-T*V-i=0,1 xl 0 07 T2 5 4 0 3 0 0它的设计是不合理的4-2 解：采用电炉取暖时，Pef2 X 1 Q-43 6 0 0=5.5 6 KW当采用电动机带动卡诺热泵时.，P=2,f TTA=5.5 6 x f=0.4 7 4/:WP1mp T,)I 2 9 3 )=x 1 0 0%=8.5 3%Pef 5.5 64-3 解：(1)热效率为31 5 0-1 04 2 3=3 3.1%(2)吸热Qw _72.73 3.1%=8.1 6 V放热Q2=a W=8.1 6 2.7 =5.4 6 口(3)性能系数11 5 0+2 7 31

40、 5 0-1 0=3.02Q,=W-=(Qt-22,=(e,-4.5)x3.02得到Q,6.7 3 k J/s所以W =Q,-Q2=6.7 3 -4.5 =2.23 k J/s4-4 解：对于制冷机W=鱼=L 0.2 5 V 4对于热机w0.2 5 03=0.8 3。4-5 解：理想气体的内能是温度的单值函数，气体向真空的膨胀过程系统对外不作功,且过程绝热，系统的内能不变，故气体温度不变：r=.=1 7。P V 0 7 x 3由丫 =P V，得到 P=一=-=Q.5 25 MPaV 4热力学能变化为 A U =U U =0p()5 2 5嫡的变化为A S =-R I n?=-0.2 8 7 x

41、 I n工 厂=0.08 2 6 以/依 K4-6 解：(1)气体燧变为p I oA S,f=-mRv ln=8 3 1 4 xln，=-1 9.1 4 A J/Kg R 0.1:-8 3 1 4 x4 00 I n 1 0 02=-=1 9.1 4 以/K热源嫡变为总嫡变为4 00圜“=0(2)气体嫡变为A S =-z z/?ln-=8 3 1 4 x I n =-1 9.1 4 V/fg P、0.1热源嫡变为p Cj pw J泓 隈Tr Tr Tr8.3 1 4 x4 00 I n-=2 5.5 3 V /K3 00总病变为S,O,=2 5.5 3-1 9.1 4 =6.3 9 A J/K

42、（3）气体嫡变为p i（）S,=一 R in 二=8 3 1 4 xn =-1 9.1 4 k J/K*P 1 0.1热源嫡变为尸1 0L 2 R ln 段 1.2 x8 3 1 4 x4 001 n-=3 0.6 3 V /KT 3 00总熠变为S”“=3 0.6 3 -1 9.1 4 =1 1.4 9以/K4-7 解：(1)由孤立系统烯增原理：S=SC+玲,+A 5,=，段“缶乙+I n%+0=0lU t C /rri f r y1 A 1 B所以有：Tm=际（2）总功量为：W=QA-QB=mcp（TA-Tm）-（Tm-TB=mcpA+TB QA=QB所以T=7A+TBm 2总嫡变为:T

43、T（T+T ytoAt S.=tA S.+D A 5 =pm cD丁 n +p m cnT I n =pm cn I4nT-T-4-8解：选取两个容器中的气体为热力学系统，过程中系统绝热且无外功，所以T=T=300K设终态容积分别为匕，V2=尸2%4=笈 0.002联立求解所以有：丫 =0.001 3 3 3加 3匕=0.0006 6 6 7/左侧气体燃变：P.V.,V,2 00000 x0.001 0.001 3 3 3A S,=-!-!-I n-!-=-I n-=0.1 9 2 7/A：1 T V,3 00 0.001右侧气体嫡变：AC匕1 00000 x0.001.0.0006 6 6

44、7 八-“A S）=in=-I n-=-0.1 3 5 J IKT V2 3 00 0.001总嫡变为A 5 =0.05 6 8 J /K4 9解：把闭口系统和热源取为研究的热力学系统，为孤立系，根据孤立系统嫡增原理:S=SC+A S,.=2 5+-8Q 00=-1.7。/K 3 0 52=L=4 7 7 =1 4 4QH Z_9 _,TL 2 4 44-1 7 解：(1)冬季Ti _ G 2 9 3 _ 1 2 00 x2 4T-T2 Qt-Q2 2 0+4 1 2 00 x2 4-。2所以Q2=2 6 4 4 0.9 6/?卬=Q i-02 =2 3 5 9 V/h=6 5 5.2 9 W

45、(2)夏季T2 Q2T T2 Q QI即293 _(T,-293)x1200q-293 2359所以 o=44C4-18 解：因为 =%/?=29 8.314=20.686/(加。/K)“%=包=1.402所以该过程为放热过程cv4-19解：根据热力学第一定律有：Q=AU+W=60 200=-140攵1/环境的燧变为：S频=W140=0.478U/W K选取气缸中的气体和环境为研究的热力学系统，此系统为孤立系统，其嫡变等于熠产所以:.=ASlot=AS/；V+ASz(=-0.274+0.478=0.204V/kg-K第五章习 题5-2 解：用水蒸气表：v=0.0010925 =0.35 江=0

46、.37486,所以为湿饱和蒸汽。v-v 0.35-0.0010925 3x=-=-=93%v-v 0.37486-0.0010925r=151.8Ch=+(1 x)/?=2601.0V/kgs=xs”+(l-x)s=6A74U/kg查力-s图得到：x=0.92z=150.70 Ch=2652.OkJ/kgs=6.384ZJ/kg K5-3解：1、查表得：v=0.52427m3%=h=2732.37kJ/kg所以：Vm =1.907版2、当尸=0.2M Pa时，比容仍然为i/=0.524 27/n 3/女gy-0.0010605 r v=0.88585所以为湿饱和蒸汽。c v-y 0.524 2

47、7-0.0010605 乙、“3、x =-=-=59.1%v-y 0.88585-0.0010605h=5 04.7 k J/k gh=2706.9V/k g=W+(l-x)=1806.20k J/:g传出的热量为：Q=m(/?,-/?2)=1.907 x(2732.37-1806.20)=1766.206V5-4解：查表得：v=0.89219m3h=h=27 06 ASk J/k g所以：V=m v =0.5x 0.89219=0.4 4 6095/t 80 C 时，I/=0.00102903 v =0.89219 P2查图表并插值得到：/i1=3291.73VS|6.9 4 5 6 6 U

48、/k g.K理想绝热过程嫡不变，所以有:$2=4=6.94566ZJ/k g.K查表可得：外=2958.65AJ/所以出口速度为:c=J2(4-佃)=816.2m/s5-10 解：f=25C 时，P,所以：d=0.622-查表得到：=0.003174PaP-=4 00 查表得：AF3215.l k j/k g,5F6.ITik j Ak g.K)2 点：衿 s=6.T13k J/(k g.K),PEKPa查表得：A2=204 0.2,k J/k g,x =0.7893(4)点：由月=g=4 的a查表得：X 2.29 k J/k g吸热量：/=力-0,=3215.71-121.29=3094.k

49、 j/k g净功量：隔。产 人 友=3215.71204 0.13=1175.5 8 k J/k gw热效率：n=%1175.583094.42=37.99%千度：产0.7891 点：由 2=4 物a,tl=550T查表得：A=3558.k j/k g,s、=7.233k J/(k g.Q2 点：由 S2=SI=7.233 (k g.B,PMk Pa查表得：7)2=2179.Wk J/k g,产0.84 63(4)点：由8=4 幻%,查表得：由 121.29 k j/k g吸热量：一加=3558.58-121.29=34 37.29 k j/k g净功量：杯”=打一方2=3558.58-217

50、9.11=1379.4 7 A%g热效率:w .T|=q、1379.473437.29=4 0.13%千度：下0.84 66-2 解：1 点：由 A=1 3 M%,力 产 535。，得:A=34 30.l&k j/k g,&=6.559AJ7(k g.心5 点：由 s s=g=6.559幼(Ag.K),得：8=1.082,/t e=2779.QIk j/k g1点：由尸：=生=535 得：川=3553.50kJ Ikg,s；=7.822V Rkg.K)2 点：由 S 2=s；，后 7 KPa 得:A2=24 30.k j/k g,及=0.94 13(4)点:由月=月得:加=163.38 k j

51、/k g吸热量：%=(h-&)+(用一力5)=(3430.18-163.38)+(3553.50-2779.07)=4041.23k/依净功量:=(4 )=(34 30.18-2779.07)+(3553.5 24 30.67)=1773.9物/依热效率：Hwn el _ 1773.94-7-4 04 1.23=4 3.90%煤耗率=%X 2?0=4 0.4 l z/h2x l 046-3 解：1点：由4=6物包 心=560。，得:加=3562.k j/k g,s=7.051 k j/(k g.给2 点：由 S 2=S,Pi=6kPa 得：友=2173.35kJ/kg,A=0.83693(4)

52、点：由月=月得:碍151.5kJ/kg吸 热 量：5=加一加=3562.68-151.5=3411.18kJ/kg净功量：得“=/?友=3562.68-2173.35=1389.33幻4 g热效率：n1389.3334 11.18=4 0.73%之虹皇 10 x1()3 x3 600 c u e,气耗量=-=25.91/2Wne,6-4 解：1 点：由尸i=10,娘a,G=400。得：加=3099.93幻4g,s=6.28kJ八kg.心a 点：由 s*=s“Pm2MPa 得：4=2739.62kJ/kg2 点：由 sz=Sa,月=0.05MPa 得：A=2157.k j/k g,产0.7883

53、(4)点:由旬=上得:A=340.58kJ/kg5(6)点:由月=月 得：为5=908.57k j/k g抽汽量：a值-质)=(1-&加 -。=(黑沙=0 23 68ha-h3)(27 3 9.62-3 4 0.5 8)热效率：/i h2h/八 215 7.95 3 4 0.5 8.,_7 7 =1 -(1-a)=1 -(1-0.23 68)x-=3 6.7 1%h-h5 7 3 099.93-908.5 7轴功：%=(A r/f e)x f(3 099.93-908.5 7)x 0.3 67 1=804.4 5 k j/k g6-5解(1)循环热效率为：7=1-7-T=1-rr-r=51.1

54、6%k-614-1(2)1 到 2 为可逆绝热过程，所以有：心=7工)=T g i=333 x 64-1=682K2 =P-=0.1x614=1.229A/PJ2 到 3为定容吸热过程，所以有：T,=T2+幺=682+-=1909K3 2 g 0.717T 10()98=P,=1.229=3.441MP”3 2/6823到 5为可逆绝热过程，又因为：乙=OAMPa所以有：1.4=695K放热过程为定压过程，所以循环的放热量为：%=。(工一刀)=1004 x(695-333)=363.08/必所以循环的热效率为：=绘=1 -1 2 =58.74%/880之所以不采用此循环，是因为实现气体定容放热

55、过程较难。6-6 解：公 1.4循环热效率为：=1-4 T=1-7TT=55.33%/7.51-4-1压缩过程为可逆绝热过程，所以有：/y-iT2=T,/=7yT=285x7.5L4T=638K%心=片/=98 x 7.51-4=M5 k Pa(2)A=1.3循环热效率为：7 =l-?-r=1U r =4 5.3 6%k-7.5 3-1压缩过程为可逆绝热过程，所以有：/T,=T i 工 =7；i=285 x 7.53 T=5 22K切固=尸(21 =P 1/=98x7.513=13 4 5女 产。山6-7 解：循环热效率为：=1 rr=1 n-r=5 1.16%k-614T每g 空气对外所作的

56、功为：卬=7 7 d =5 4 0 X 0.5 116=27 6.26V /k g所以输出功率为：W =t hw=100 x 27 6.26=27 626V/?=7.67 k W6-8 解：1到 2 为可逆绝热过程，所以有：/y-1T,=T i、=7 I=300X14T=862K山2 =P g i =100 x 141-4=4 023 k P a2 到 3 为定容过程，所以有：T 如+八=1229.+862=267 5 K3 g 0.7 17W R 乙=4 023 x 型 上=124 84攵 尸a3 T2 862所以定容增压比为:/1 =4=&=3.1038623 到 4 为定压过程，所以有:

57、T_=+T-1222.+267 5 =3 97 0K0 3 1.004乙=6=124 84攵P a所以预胀比为：_ v4 _ 7；_ 3 97 0L)匕 心 267 5=1.4 84所以循环热效率为：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _九pk _ 1 _ _ _ _ _ _ _ _7 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _3.103 x1.4 84 1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 14 4-1 (3.103-1)+1.4 x3.103 x(1.4 84-1)所以循环的净功为：卬=%=0.63 66 x 2600=165 5.I V /kg6-9解：首先求出压缩

58、比、定容增压比和预胀比:1到2为绝热压缩过程，所以有：2到3为定容加热过程，所以有:卡嘿2 8 2 35到1为定容过程，所以有:g =TtApk n p、沅5 7 31.2823 x3 63iL41.163到4为定压过程，所以有:T4=T 3、=TW=863 X 1.16=1001.08K匕所以循环热效率为:九/1=1/1-4.681-4-1(A-l)+Z rA(/7-l)1.2823 x 1.1614-1_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _-4 5?%(1.2823 -1)+1.4 x

59、1.2823 x(1.16-1)-相同温度范围卡诺循环的热效率为:T.-T,1001.08-3 63 E7；=1=-=63.7 4%T&1001.086-10 解：(1)Z=l.5由1到2的压缩过程可看作可逆绝热压缩过程，所以有:k-7 2=T 1 工=Tl Sk-=3 00 X 164-1=909K8=6P,k=0.1X 164=4.85 M P 由2到3的过程为定容加热过程，所以：匕=%T3=T2-=7 1=909x1.5 =13 64 K A JPm M=舄=4 g=1.5 X 4.85 =1 H M pa由于循环的加热量已知，所以有：=&（7 3 -丁2 ）+，户（看 一 ）=+=1

60、36 4+1298-0.7 17 x（13 64-909）=23 3 2K1.004由3到4为定压过程，所以有:P4=P3=7.27 5 M P”匕=匕岂所以预胀比为:所以热效率为：_ _ _ _ _ _ _ _ _力 -1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _1.5 x1.7 1 -1 _ _ _ _ _ _ _ _ _11-16,4-1(1.5-l)+1.4 xl.5 x(1.7 1-l)(2)九=1.75由1到2的压缩过程可看作可逆绝热压缩过程，所以有：7 2=（工=3 00 X 1614 T =909KP2=PiR sk=0.1xl 614=4.85 A/P o由2到3的

61、过程为定容加热过程，所以：匕=丫2乙=7 2，=7 2几=909 X 1.7 5 =15 91K%a x=5=几8=1.7 5 x 4.85 =8.4 87 5 M P。由于循环的加热量已知，所以有：qx=cv(T3-T2)+cp(T4-Ti)“盯+%-cRY)=5 9i+1298-0.7 17 x(15 91-909)=23 97 K4 3 cp 1.004由3到4为定压过程，所以有：P4=P3=8.4 87 5 M P。所以预胀比为:所以热效率为：,Zpk-1 ,1.7 5 xl.5 07,4-l_,(Z-1)+U(p-1)-1614-1 (1.7 5 -1)+1.4 X 1.7 5 x(

62、1.5 07 -1)(3)X=2.25由1到2的压缩过程可看作可逆绝热压缩过程，所以有：由2到3的过程为定容加热过程，所以:匕=%A2、T2A=909 X 2.25 =204 5 K7Pmax=P3=胆=2.25 x 4.85=10.9125MP4由于循环的加热量已知，所以有：%=cv(T3 T-+Cp(T4 一 ”)=7-7；+)=2045+且咱2045二 909)9 2 7 K4 3 cp 1.004由3到4为定压过程，所以有：乙=6=8.4875MP”所以预胀比为:p-v4 -T-4 =2-5-2-7-=1.235v3 T3 2045所以热效率为：,2/-1,2.25xl.23514-l

63、_|（2-1）+U（p-1）-16,4-1 （2.25-1）+1.4 x 2.25 x（1.235-1）6-1 1解:压缩过程可看作可逆绝热压缩过程，所以有：6-1 2解：根据理想绝热过程得过程方程，可得:k-L4T心=7；夕 丁 =295x87 r=534.38KI 1.4一17=1尸=873乂8一寸=481.94K所以压气机所耗轴功：%=一%=%（七 一 T j=1004.5 x（534.38-295）=240.46七 1kg燃气轮机所作轴功：卬2=小一儿=Cp(乙一.)=1004.5 x(873-481.94)=392.82V/kg输出净功:wnel=/一%=392.82-240.46=

64、152.36 1kg热效率：7 7 =1-4-=1-4-=44.8%k-1.4-1,厂 8T46-1 3解：根据理想绝热过程得过程方程，可得：k-1.4-1T2=T(3 k=300 x4 14=445.8K所以有：Q Q QT=T=T+&=445.8+=7 Tl 3K3 2 Cp 1.0045热效率为：7I7 =1-7 r=1-=32.7%k-1.4-1 41r第七章习题7-1解：(1)绝热压缩:1 4 05 x 0.287 x 300 x()14-1=175.93/奴1.4-1 0.1(2)定温压缩:wlT=RT 1吟=0.287 x 300 x In 需=-138.57kJ 1kg(3)多

65、变压缩:wt.nn-n1.251.25-10 5x 0.287 x 300 x(y)125-1=163.47kJ/kg7-2解：(1)绝热压缩:(2)等温压缩:(3)多变压缩:%=1匕;匕 一 匕 J=0.86887-3解：首先求多变指数印t空=贮=匚=1.2。8T；288 4 28w tM=华,-讣n-l1.2081.208-1x 0.287 x(15-15 5)=233.35 k J /k g每秒钟带走的热量=X-6=1.778U607-4解：如果采用一级压缩，则压气机的排气温度为:/Z1 1.25-1f pA /6 72?T=T.=293 x =664.5 K =3 91.5。180 C

66、 J lo.ij所以必须采用多级压缩，中间冷却的方法。如果采用二级压缩，最佳压缩比为：所以中间压力为:P2=/3P=7.7 4 6 x O.l =0T14 6 MPa各级排气温度相同，等于：n-l(p X T 且T-i 2=2 98x 7.7 4 6 1 2 5=4 4 9K =1 7 5。V I y二级压缩所需的技术功为：w=2 号 89x1 25 =Z 3 X 0.2 87 X 2 93 1 -7.7 4 6 1 2 5=-4 2 5.4 7。/k g1.2 5-17-5解：求多变指数:吟I n 此=建=汽=滞29 2I n I n-v,0.851.2 921.2 92-10 g 1.292-1X 1 00000 X0.85 X (气)L292 一 =2 2 5.64 U/k g所以功率为:VM.n60 x 2 2.4 1 4Q =m C(T2-Tt)C C U 80 X 2 8.97 C C C OC T”=-2 2 5.64 x-=-3 88.85k W60 x 2 2.4 1 4上吆C、(T,-T.)-8 0-x 2 8.97 =-4 87 9.1 1 U/m inn-1 v