工程热力学课后习题--华永明版.docx

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1、第一章3、现代发电机组中，用压力测量仪表在四个地方测量，读数分别为：表压25.6MPa、表压0.65MPa表压3kPa、真空度98kPa,当时大气压力为101.3kPa,求所测四个地方的绝对压力。解答：PI=ph+Pg1=0.1013+25.6=25.70P2=pb+p,2=0.1013+0.65=0.7513MPaPy=pb+pg3=101.3+3=104AkPap4=ph-pv4=101.3-98=3.3kPa4、西方国家经常使用华氏度作为温度单位，例如测量到某人的体温为10(F,请求出对应的摄氏温度，并判断IO(TF的体温可能吗？。解答：r=(-32)=(100-32)=37.78oC5

2、、我国进口发电机组中经常会用到一些不是整数的参数，例如发电机组出口蒸汽温度设计值为538C,请求出对应的华氏温度,并分析为什么会出现非整数的温度。解答：99=r+32=53832=1000.4oF6、用内充水银的U形管压力计测量压力，管内出现以下两种情况：一为水银柱中出现20mm高的空气泡，二是水银柱中混入了水，形成一个20mm高的水柱，请求出两种情况下的的压力p。解答：p=Pb+Pg%+P2gb=101.3+13.69.8(0.15-0.02)+1.09.80.02=101.3+17.33+0.20=118.83ZP4P=Pb+dgh+Pzgh2=101.3+13.69.8(0.15-0.0

3、2)+1.2931039.80.02=101.3+17.33+0.00025=118.63ZRZ可见，气体柱的压力可以忽略。第二章5、某封闭系统进行如图所示的循环，12过程中系统和外界无热量交换，但热力学能减少50kJ；23过程中压力保持不变，p3=p2=100kPa,容积分别为V2=0.2,V3=0.02m3；31过程中保持容积不变。求：各过程中工质所作的容积功以及循环的净功量；循环中工质的热力学能变化以及工质和外界交换的热量；解答：12r12=12V2=W12=-12=0-(-50)=50V23：叱3=J：pdV=p(匕-)=100(0.02-0.2)=-18kJ31：%=pdV=0123

4、kt123i=0w23=w2+w23+w3=50-18+0=32VQ1231=AU23I+叱231=叱231=32AJ6、水可视作不可压缩。现对一绝热封闭容器内的水加压，加压前水的容积为0.1,压力为0.2MPa,加压后压力为1.2MPa。求：(1)加压过程中外界对水所作容积功；(2)水的热力学能的变化；(3)水的焰的变化。解答：叱2=2pdV=0Q2=t12+V2t12=Q12-W2=O-O=OVHi2=(U2+p2)-(C71+PM)=t12+(P2-P1)V=0(1200-200)0.1=IOOV8、空气在压缩机中被压缩，压缩前的参数为p=0.1MPa,v=0.845m3kg,压缩后的参

5、数为p2=0.8MPa,V2=0.175m3kg,压缩过程中每kg空气的内能增加了146kJkg,同时向外放出热量50kJkg,压缩机压缩空气的量为IOkgmin,忽略散热及工质的动能位能差。求：（I）压缩过程中每kg空气的压缩功（容积功）。（2）气体消耗的技术功。（3）外界需要向压缩机输入的功率（由轴功决定）。解答：（1）W12=02A%2=50146=-96kJIkg（2）跟踪流动的工质，为闭口系：4=+叱=W=qAh=q-bu-（p2v2-PIK）=-196-（8000.175-0.10.845）=-196-55.5=-251.5fc（3）稳定流动能量方程：vvswt=-251.5kJ/

6、kgWsh=mwsh=（-251.5）=-41.924W609、锅炉生产的2980t/h流量的过热蒸汽进入汽轮机高压缸后，经一热力过程从熔3475.5kJ/kg降至2990.0kJkg,求：（1）若忽略汽轮机的散热、动能和位能差，则高压缸的电功率为多少；（2）若散热为1.1107kJh,求散热造成的功率损失；（3）若汽轮机进口蒸汽的流速为50ms,出口蒸汽流速为150ms,求动能差造成的功率损失；（4）若汽机出口比进口低2.5m,求进出口高差对汽轮机功率的影响。解答：（1）忽略汽轮机的散热、动能和位能差.c2=WM=-h=h-h1=3475.5-2990.0=485.5。/kg798O1O3=

7、W,=mw,=X485.5=401886.M卬川3600（2）散热=A+-+z+wvWsh_q_w$h=q=Wsh=-MWsj=q-=AWS=Q=-1.Ix1O73600=3055.6kW3055.6-401886.18277.8401886.120.3401886.1=0.76%（3）动能差q=h+gz+wsha1izc22980IO31502-502i,3SrrOE,nAW助=Tn=X103=8277.8ZW2236002=2.06%（4）位能差=-+WSf1=一=%=q一j=底=%一叫=YM29X0XIO3=wshq=一mgz=36()098(-2.5)IO-3=20.3JW=0.005

8、1%第三章3、两台可逆卡诺热机串联工作，A工作于700和tC的热源间，B热机工作于tC和20C的热源间，吸收A热机排出的废热对外作功。求：（1）当两台热机的热效率相同时，热源，的温度；（2）当两台热机输出的功相等时，热源，的温度。解答:效率相等时：11T,%=I-，%=I-方%=%=1-工=1-三=7=旧7=J973x293=533.9KTr输出功相等时：叱=C=QIX(Iq)%=Q?x%=。2*(1年Q2=Qi1IW1W2=11-S=哥一与)=T=K；=633K4、一可逆热机工作在三个热源之间，热源温度如图，若热机从热源1吸热1600kJ,并对外做功250kJ,试求另两个热源的传热量和传热方

9、向，并用图表示。解答：热量的正负号，以工质吸热为正：能量平衡：。1+。2+。3=1600+。2+。3=卬=250口/因为可逆：2+&=幽+0+且=07；800600300解以上2式，得Q2=-1500kJ,Q3=150kJ,说明热源2吸热，而热源3放热。7、某动力循环，工质在温度440C下得到3150kJkg的热量，向20C的低温热源放出1950kJkg的热量，如果工质没有其他热量交换，问此循环满足C1aUSiUS不等式吗？0315()1950=2.237440+273.1520+273.15满足C1aUSiUS不等式，其循环积分值为2237kJ(kg.K)8、内可逆的卡诺热机，工作于200O

10、K和300K的热源间，工质的高温为1900K,工质的低温为400K,设每一循环中工质从高温热源吸热IOOkJ/kg。求：(1)该热机的效率和每一循环中的功量、废热；(2)高温热源和低温热源的焙变；(3)工质在各过程中的燧变和循环的总熠变。解答:T400(1):A1=1-2=I-=0.78951Ti1900%=1?Z100?0.789578.95/依q2=%-%=100-78.95=21.05V.(J.100：D%=-005X/(&g?K)D%2=9=鬻=00702k/(依?K)/IJUU(3):Dj12=0.05263AJMkgK)D523=0.a.?!05Ds34=4=-0.05263。/(

11、依?K)D541=O工质经过一个循环的总嫡变ADS=O11、深层海水的温度4C,热带表层Iom海水的平均温度为37C,假设深层海水的质量无穷大，若在深层海水和表层海水间装一热机，该热机利用表层IOm海水降温至27所放出的能量来作功，已知水的比热为4.1868kJ(kgK)求：(1)每kg表层海水降温过程中放出的热量和婚变；(2)深层海水的燧变、热机的废热量和作功量；(3)求Ikm2海域能够输出的功量(kWh)o(4)我国2012年底的发电量为4.94万亿kWh,求提供这些电量需要的海域面积。解答：(1)q=C(G-G=4.1868(27-37)=-41.868J夕I=-4=41.868VIkg

12、Ds产樽=:磬C吟27+273=4.1868In=-0.1373X/K37+273Ds2=-DM=O.1373AJKq2=T2D2=(273+4)?0.137338.032J/kgw0=q1-q2=41.868-38.032=3.8361/依(3)W=根=10呛巾O103.836/3600=1.066?10W?12、将3kg温度为Oe的冰，投入盛有20kg温度为50的水的容器中，容器保持绝热，已知水的比热为4.1868kJ(kgK),冰熔解热为333.5kJkg,忽略冰熔解时体积的变化。求：(1)系统平衡时的温度；(2)冰的焙变，冰熔解生成的水的焙变和容器中原有水的燃变；(3)若环境温度为20

13、,求该过程中系统可用能的损失。解答：(1)假设3kg的冰能全部融化，最后混合的温度为5,3kg冰以下标1表示，20kg水以下标2表示，根据热量守恒的关系：mcx(t,f1-)+wq+m2c(tn-t2)=0i_tnxc1+m2ct2-tnq(w1+m2)c34.1870+204.18750-3333.5(3+20)x4.1873186.596.301=33.09oC(2)燧的变化量由三部分构成，即3kg冰融化时的熠增,融化后从0升到tm的燧增和20kg水降温到tm的燧减。S=rH1H=3x3335=3665kJIK,T273ctnm,cdTT33.09273o.S12=Zn1C1n-=34.1

14、871n=1.437kJK,2J“T1T10273AOc,nm.cdT1T.1o.133.09+273.,S、-!=/?!,CIn=204.187In=一4.503A/K-T2T250+2735=S11S12+S2=3.665+1.437-4.503=0.599AJ/K(3)系统可用能的损失DEq=(DS11D512+DS2)=293?0.599175.5IV15、如图一烟气余热回收方案。设烟气的比热容C=1100J（kg.K）,试求：（1）烟气流经换热器传给热机工质的热量；（2）热机排给大气的最少热量；（3）热机输出的最大功。解答：（1）高温烟气传给工质的热量：%=Ca=I1OoX（727-38）=7.579iO5JkgQ1=相=6X7.579X10=4.54740bJs（2）当热机可逆时，热机作功最大，放给低温热源的热量最少，此时的热机效率和放热量分别为:1-亨%=%（1-%,）=吟考虑到热源在放热给工质的过程中温度是变化的，所以需