工程热力学(第五版)课后习题答案(全章节).pdf

工程热力学工程热力学(第五版第五版)习题答案习题答案 第二章第二章气体的热力性质气体的热力性质 2-2.已知 2 n 的 m28，求（1） 2 n 的气体常数； （2）标准状态下 2 n 的比容和密度； （3） mpap1 . 0 ， 500t 时的摩尔容积mv。 解： （1） 2 n 的气体常数 28 8314 0 m r r 296.9 )/(kkgj （2）标准状态下 2 n 的比容和密度 101325 273 9 . 296 p rt v 0.8 kgm / 3 v 1 1.25 3 /mkg （3） mpap1 . 0 ， 500t 时的摩尔容积mv mv p tr0 64.27 kmolm / 3 2-3把 co2 压送到容积 3m3 的储气罐里，起始表压力 30 1 g p kpa，终了表压力 3 . 0 2 g p mpa，温 度由 t145增加到 t270。试求被压入的 co2 的质量。当地大气压 b101.325 kpa。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中 co2 的质量 1 11 1 rt vp m 压送后储气罐中 co2 的质量 2 22 2 rt vp m 根据题意 容积体积不变；r188.9 bpp g 1 1 （1） bpp g 2 2 （2） 27311 tt （3） 27322 tt （4） 压入的 co2 的质量 ) 1 1 2 2 (21 t p t p r v mmm （5） 将（1） 、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg 2-5 当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送 300 m3 的空气，如外界的温度增高到 27，大气压降低到 99.3kpa，而鼓风机每小时的送风量仍为 300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题 1000) 273 325.101 300 3 . 99 ( 287 300 ) 1 1 2 2 (21 t p t p r v mmm 41.97kg 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为 15、 压力为 0.1mpa 的空气 3 m3， 充入容积 8.5 m3 的储气罐内。 设开始时罐内的温度和压力与外界相同， 问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到 0.7mpa？ 设充气过程中气罐内温度不变。 解：热力系：储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法： 首先求终态时需要充入的空气质量 288287 5 . 8107 2 22 2 5 rt vp m kg 压缩机每分钟充入空气量 288287 3101 5 rt pv m kg 所需时间 m m t 2 19.83min 第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为 0.1mpa 一定量的空气压缩为 0.7mpa 的空气；或者 说 0.7mpa、8.5 m3 的空气在 0.1mpa 下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 constpv 0.7mpa、8.5 m3 的空气在 0.1mpa 下占体积为 5 . 59 1 . 0 5 . 87 . 0 1 22 1 p vp v m3 压缩机每分钟可以压缩 0.1mpa 的空气 3 m3，则要压缩 59.5 m3 的空气需要的时间 3 5 . 59 19.83min 28 在一直径为 400mm 的活塞上置有质量为 3000kg 的物体，气缸中空气的温度为 18，质量为 2.12kg。 加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力 b101kpa，问： （1）气缸中空气的终温是多少？（2）终态的 比容是多少？（3）初态和终态的密度各是多少？ 解：热力系：气缸和活塞构成的区间。 使用理想气体状态方程。 （1）空气终态温度 1 1 2 2t v v t 582k （2）空气的初容积 p=30009.8/(r2)+101000=335.7kpa p mrt v 1 1 0.527 m3 空气的终态比容 m v m v v 122 2 0.5 m3/kg 或者 p rt v 2 2 0.5 m3/kg （3）初态密度 527 . 0 12 . 2 1 1 v m 4 kg /m3 2 1 2 v 2 kg /m3 2-9 解： （1）氮气质量 300 8 . 296 05 . 0 10 7 . 13 6 rt pv m 7.69kg （2）熔化温度 8 . 29669 . 7 05 . 0 10 5 . 16 6 mr pv t 361k 214如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为 % 2 . 23 2 go ， % 8 . 76 2 n g 。试求 空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。 解：折合分子量 28 768 . 0 32 232 . 0 11 i i m g m 28.86 气体常数 86.28 8314 0 m r r 288 )/(kkgj 容积成分 2 / 22 momgr oo 20.9 2 n r 120.979.1 标准状态下的比容和密度 4 . 22 86.28 4 . 22 m 1.288 kg /m3 1 v 0.776 m3/kg 2-15 已知天然气的容积成分 %97 4 ch r ， %6 . 0 6 2 hc r ， %18 . 0 8 3 hc r ， %18 . 0 104 hc r ， %2 . 0 2 co r ， %83 . 1 2 n r 。试求： 天然气在标准状态下的密度； 各组成气体在标准状态下的分压力。 解： （1）密度 100/ )2883 . 1 442 . 05818 . 0 4418 . 0 306 . 01697( iim rm 16.48 3 0 /736 . 0 4 . 22 48.16 4 . 22 mkg m （2）各组成气体在标准状态下分压力 因为： prp ii 325.101*%97 4ch p 98.285kpa 同理其他成分分压力分别为： （略） 第三章第三章 热力学第一定律热力学第一定律 31 安静状态下的人对环境的散热量大约为 400kj/h，假设能容纳 2000 人的大礼堂的通风系统坏了： （1） 在通风系统出现故障后的最初 20min 内礼堂中的空气内能增加多少？（2） 把礼堂空气和所有的人考虑为一 个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少？如何解释空气温度的升高。 解： （1）热力系：礼堂中的空气。 闭口系统 根据闭口系统能量方程 wuq 因为没有作功故 w=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。 60/204002000q 2.67105kj （1）热力系：礼堂中的空气和人。 闭口系统 根据闭口系统能量方程 wuq 因为没有作功故 w=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量， 所以内能的增加为 0。 空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。 35，有一闭口系统，从状态 1 经 a 变化到状态 2，如图，又从状态 2 经 b 回到状态 1；再从状态 1 经过 c 变化到状态 2。在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。 过程热量 q（kj）膨胀功 w（kj） 1-a-210 x1 2-b-1-7-4 1-c-2x22 解：闭口系统。 使用闭口系统能量方程 (1)对 1-a-2 和 2-b-1 组成一个闭口循环，有 wq 即 10（7）x1+（4） x1=7 kj (2)对 1-c-2 和 2-b-1 也组成一个闭口循环 x2（7）2+（4） x2=5 kj (3)对过程 2-b-1，根据 wuq )4(7wqu 3 kj 3-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。 过程q（kj）w（kj）e（kj） 12110001100 230100-100 34-9500-950 45050-50 解：同上题 3-7解：热力系：1.5kg 质量气体 闭口系统，状态方程： bavp )85115 . 1 ()85225 . 1(5 . 1vpvpu 90kj 由状态方程得 1000a*0.2+b 200=a*1.2+b 解上两式得： a=-800 b=1160 则功量为 2 . 1 2 . 0 2 2 1 1160)800( 2 1 5 . 15 . 1vvpdvw 900kj 过程中传热量 wuq 990 kj 38 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为 600kpa，温度为 27的空气，右边为真空，容积为左边 5 倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。 解：热力系：左边的空气 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热，自由膨胀 根据闭口系统能量方程 wuq 绝热 0q 自由膨胀 w0 因此u=0 对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得 kttttmcv300120) 12( 根据理想气体状态方程 1 6 1 2 11 2 2 2p v vp v rt p 100kpa 3-9一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为 500 kpa，25。充气开始时，罐内 空气参数为 100 kpa，25。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。 解：开口系统 特征：绝热充气过程 工质：空气（理想气体） 根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。 dehmhm00220 没有流出工质 m2=0 de=du=(mu)cv2-(mu)cv1 终态工质为流入的工质和原有工质和 m0= mcv2-mcv1 mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0(1) h0=cpt0 ucv2=cvt2 ucv1=cvt1 mcv1= 1 1 rt vp mcv2 = 2 2 rt vp 代入上式(1)整理得 2 1 ) 10(1 21 2 p p tktt tkt t =398.3k 310供暖用风机连同加热器，把温度为 01t 的冷空气加热到温度为 2502 t ，然后送入建 筑物的风道内，送风量为 0.56kg/s，风机轴上的输入功率为 1kw，设整个装置与外界绝热。试计算： （1） 风机出口处空气温度； （2）空气在加热器中的吸热量； （3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆 的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？ 解：开口稳态稳流系统 （1）风机入口为 0则出口为 3 10006 . 1 56 . 0 1000 cpm q tqtcpm 1.78 78 . 1 12ttt 空气在加热器中的吸热量 )78 . 1 250(006 . 1 56 . 0 tcpmq 138.84kw (3) 若 加 热 有 阻 力 ， 结 果 1 仍 正 确 ； 但 在 加 热 器 中 的 吸 热 量 减 少 。 加 热 器 中 ) 111(22212vpuvpuhhq ，p2 减小故吸热减小。 311一只 0.06m3 的罐，与温度为 27、压力为 7mpa 的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空气流 进罐内，压力达到 5mpa 时，把阀门关闭。这一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的阀门关闭后放置较 长时间，最后罐内温度回复到室温。问储罐内最后压力是多少？ 解：热力系：充入罐内的气体 由于对真空罐充气时，是焓变内能的过程 mumh kktt c c t v p 4203004 . 100 罐内温度回复到室温过程是定容过程 5 420 300 1 2 2p t t p 3.57mpa 312压力为 1mpa 和温度为 200的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道与 它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设（1）容器开始时是真空的； （2）容器装有一个用弹簧 控制的活塞，活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假定弹簧的最初长度 是自由长度； （3）容器装在一个活塞，其上有重物，需要 1mpa 的压力举起它。求每种情况下容器内空气 的最终温度？ 解:（1）同上题 4734 . 10ktt 662k=389 （2） wuh h=cpt0 l=kp rtpvkpappakdppadlw 2 1 2 1 2 1 t= 0 5 . 0 t rc c v p 552k=279 同（2）只是 w 不同 rtpvpdvw t= 00tt rc c v p 473k200 313解： hw 对理想气体 tch p tcu v 314解： （1）理想气体状态方程 293*2 1 21 2 p pt t 586k （2）吸热： t k r rt vp tmcq v 11 1 2500kj 3-15 解：烟气放热等于空气吸热 1m3 空气吸取 1.09 m3 的烟气的热 24509 . 1 q 267kj 01 . 1 1293 . 1 267 vc q t 205 t2=10+205=215 3-16 解： 3)21(2211hmmhmhm tch p 代入得： 330 473210773*120 )21( 2211 cmm ctmctm t 582k 309 317解：等容过程 rc c k p p 1.4 1 12 1 12 k vpvp k rtrt mtcmq v 37.5kj 3-18 解：定压过程 t1= 2871 03 . 0 10 4 . 20681 3 mr vp =216.2k t2=432.4k 内能变化： 2 . 216)287 . 0 01. 1 (1tmcu v 156.3kj 焓变化： 3 . 1564 . 1ukh 218.8 kj 功量交换： 3 06 . 0 122mvv 03 . 0 4 . 2068) 12(vvppdvw 62.05kj 热量交换： 05.62 3 . 156wuq =218.35 kj 第四章第四章理想气体的热力过程及气体压缩理想气体的热力过程及气体压缩 4-11kg 空气在可逆多变过程中吸热 40kj，其容积增大为 1102vv ，压力降低为 8/12pp ，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 )10/1ln( )8/1ln( )2/1ln( ) 1/2ln( vv pp n 0.9 因为 tcq n 内能变化为 rcv 2 5 717.5 )/(kkgj vp crc 5 7 2 7 1004.5 )/(kkgj n c vv c n kn c5 1 3587.5 )/(kkgj nvv cqctcu/ 8103j 膨胀功： uqw 32 103j 轴功： nwws 28.8 103j 焓变： uktch p 1.4811.2 103j 熵变： 1 2 ln 1 2 ln p p c v v cs vp 0.82103 )/(kkgj 42有 1kg 空气、初始状态为 mpap5 . 01 ， 1501t ，进行下列过程： （1）可逆绝热膨胀到 mpap1 . 02 ； （2）不可逆绝热膨胀到 mpap1 . 02 ， kt3002 ； （3）可逆等温膨胀到 mpap1 . 02 ； （4）可逆多变膨胀到 mpap1 . 02 ，多变指数 2n ； 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 vp 图和 st 图上 解：热力系 1kg 空气 膨胀功： ) 1 2 (1 1 1 1 k k p p k rt w 111.9103j 熵变为 0 （2） )21(ttcuw v 88.3103j 1 2 ln 1 2 ln p p r t t cs p 116.8 )/(kkgj （3） 2 1 ln1 p p rtw 195.4103 )/(kkgj 2 1 ln p p rs 0.462103 )/(kkgj （4） ) 1 2 (1 1 1 1 n n p p n rt w 67.1103j n n p p tt 1 ) 1 2 ( 12 189.2k 1 2 ln 1 2 ln p p r t t cs p 346.4 )/(kkgj 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 1 10 ln*373*287* 4 . 22*293 . 1 1 2 ln v v mrtw 7140kj 1 2 ln v v mrs 19.14kj/k (2)自由膨胀作功为 0 1 2 ln v v mrs 19.14kj/k 44 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： 3 6 . 0 ln*300* 8 . 259*5 1 2 ln v v mrtq 627.2kj 放热 627.2kj 因为定温，内能变化为 0，所以 qw 内能、焓变化均为 0 熵变： 1 2 ln v v mrs 2.1 kj/k 45 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 b101.3kpa，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 3 . 101 3 . 101100 *286 1 2 12 p p tt 568.3k 内能变化： )286 3 . 568(*287* 2 5 ) 12(ttcu v 202.6kj/kg )286 3 . 568(*287* 2 7 ) 12(ttch p 283.6 kj/kg 1 2 ln p p cs v 0.49 kj/(kg.k) 4-66kg 空气由初态 p10.3mpa，t1=30，经过下列不同的过程膨胀到同一终压 p20.1mpa： （1） 定温过程； （2）定熵过程； （3）指数为 n1.2 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 1 . 0 3 . 0 ln*303*287*6 2 1 ln p p mrtw 573.2 kj wq t2=t1=30 （2）定熵过程 ) 3 . 0 1 . 0 (1 *303* 14 . 1 287 *6) 1 2 (1 1 1 4 . 1 14 . 11 k k p p t k r mw 351.4 kj q0 k k p p tt 1 ) 1 2 ( 12 221.4k （3）多变过程 n n p p tt 1 ) 1 2 ( 12 252.3k 3 . 252303* 12 . 1 287 *621 1 tt n r mw 436.5 kj )303 3 . 252(* 1 *6) 12( n kn cttmcq vn 218.3 kj 47 已知空气的初态为 p10.6mpa，v1=0.236m3/kg。经过一个多变过程后终态变化为 p20.12mpa， v2=0.815m3/kg。试求该过程的多变指数，以及每千克气体所作的功、所吸收的热量以及内能、焓和熵的变 化。 解： （1）求多变指数 )815 . 0 /236 . 0 ln( )6 . 0/12 . 0 ln( )2/1ln( ) 1/2ln( vv pp n 1.30 1 千克气体所作的功 )815 . 0 *12 . 0 236 . 0 *6 . 0(* 13 . 1 1 2211 1 1 vpvp n w 146kj/kg 吸收的热量 ) 1122( 1 1 1 ) 12( 11 ) 12(vpvp kn kn tt k r n kn ttcq n = )236 . 0 *6 . 0825 . 0 *12 . 0 ( 14 . 1 1 13 . 1 4 . 13 . 1 36.5 kj/kg 内能： wqu 146-36.5109.5 kj/kg 焓： ) 1122( 1 ) 12(vpvp k k ttch p 153.3 kj/kg 熵： 6 . 0 12 . 0 ln* 4 . 717 236 . 0 815 . 0 ln* 5 . 1004 1 2 ln 1 2 ln p p c v v cs vp 90j/(kg.k) 4-81kg 理想气体由初态按可逆多变过程从 400降到 100，压力降为 1 6 1 2pp ，已知该过程的膨胀 功为 200kj，吸热量为 40 kj，设比热为定值，求该气体的 p c 和 v c 解： 160) 12(wqttcu v kj v c 533j/(kg.k) ) 1 2 (1 1 1 )21( 1 1 n n p p n rt tt n r w =200 kj 解得：n1.49 r=327 j/(kg.k) 代入解得： p c 533+327=860 j/(kg.k) 4-9 将空气从初态 1，t1=20,定熵压缩到它开始时容积的 1/3，然后定温膨胀，经过两个过程，空气的容积 和开始时的容积相等。求 1kg 空气所作的功。 解： 31 14 . 1 293*287 ) 2 1 (1 1 1 ) 1 2 (1 1 1 1 14 . 11 1 k k k v v k rt p p k rt w -116 kj/kg 1 ) 2 1 ( 12 k v v tt 454.7k )3/1ln(* 7 . 454*287 2 3 ln22 v v rtw 143.4 kj/kg w=w1+w2=27.4 kj/kg 4-10 1kg 氮气从初态 1 定压膨胀到终态 2，然后定熵膨胀到终态 3。设已知以下各参数：t1=500， v2=0.25m3/kg ，p30.1mpa，v3=1.73m3/kg。求（1）1、2、3 三点的温度、比容和压力的值。 （2）在定压 膨胀和定熵膨胀过程中内能的变化和所作的功。 解：(1) 4 . 1 ) 25 . 0 73 . 1 (*1 . 0) 2 3 (32 k v v pp 1.5 mpa 8 . 296 10*25 . 0 *5 . 122 2 6 r vp t 1263k p1=p2=1.5 mpa v1= 2 2 1 v t t =0.15 m3/kg 8 . 296 10*73 . 1 *1 . 033 3 6 r vp t =583 k (2) 定压膨胀 ) 12(ttcu v 364 kj/kg ) 12(ttrw 145.4 kj/kg 定熵膨胀 )23(ttcu v 505 kj/kg 32 1 tt k r w -505 kj/kg 或者：其 q=0, uw = -505 kj/kg 4-11 1 标准 m3 的空气从初态 1 p10.6mpa，t1=300定熵膨胀到状态 2，且 v2=3v1。空气由状态 2 继续被 定温压缩，直到比容的值和开始时相等，v3=v1，求 1、2、3 点的参数（p,t,v）和气体所作的总功。 解： 5 106 573*287 1 1 1 p rt v 0.274 m3/kg 4 . 1 ) 3 1 (*6 . 0) 2 1 ( 12 k v v pp 0.129 mpa 4 . 01 ) 3 1 (*573) 2 1 ( 12 k v v tt 369k v2=3v1=0.822 m3 t3=t2=369k v3=v1=0.274 m3 1 13 *129 . 0 ) 3 2 (23 v v v v pp 0.387 mpa 412 压气机抽吸大气中的空气，并将其定温压缩至 p25mpa。如压缩 150 标准 m3 空气，试求用水冷却 压气机气缸所必须带走的热量。设大气处于标准状态。 解： 5 101325 . 0 ln*150*10*101325 . 0 2 1 ln11 6 p p vpwq -59260kj 4-13 活塞式压气机吸入温度 t1=20和压力 p10.1mpa 的空气，压缩到 p20.8mpa，压气机每小时吸气 量为 600 标准 m3。 如压缩按定温过程进行， 问压气机所需的理论功率为多少千瓦？若压缩按定熵过程进行， 则所需的理论功率又为多少千瓦？ 解：定温： 3600*273*287 600100000 rt pv m 0.215kg/s 2 1 ln1 p p mrtws 37.8kw 定熵 ) 1 . 0 8 . 0 (1 14 . 1 293*287*4 . 1 *215 . 0 ) 1 2 (1 1 1 1 4 . 1 14 . 11 k k s p p k krt mw 51.3 kw 414 某工厂生产上需要每小时供应压力为 0.6mpa 的压缩空气 600kg； 设空气所初始温度为 20， 压力为 0.1mpa。求压气机需要的最小理论功率和最大理论功率。若按 n1.22 的多变过程压缩，需要的理论功率 为多少？ 解：最小功率是定温过程 m=600/3600=1/6kg/s 2 1 ln1 p p mrtws 25.1 kw 最大功率是定熵过程 ) 1 2 (1 1 1 1 1 k k s p p k krt mw 32.8 kw 多变过程的功率 ) 1 2 (1 1 1 1 1 n n s p p n nrt mw 29.6 kw 415 实验室需要压力为 6mpa 的压缩空气，应采用一级压缩还是二级压缩？若采用二级压缩，最佳中间 压力应等于多少？设大气压力为 0.1，大气温度为 20，压缩过程多变指数 n=1.25，采用中间冷却器能将压 缩气体冷却到初温。试计算压缩终了空气的温度。 解：压缩比为 60，故应采用二级压缩。 中间压力： 312ppp 0.775mpa n n p p tt 1 ) 2 3 (23 =441k 4-16 有一离心式压气机，每分钟吸入 p10.1mpa，t1=16的空气 400 m3，排出时 p20.5mpa，t2=75。 设过程可逆，试求： (1)此压气机所需功率为多少千瓦？ (2)该压气机每分钟放出的热量为多少千焦？ 解： （1） 1 11 rt vp m =8.04kg/s )2/1ln( ) 1/2ln( vv pp n =1.13 )21( 1 tt n nr mmnwws 1183kw （2） ) 12( 1 ttc n kn mq v =-712.3kj/s 417 三台空气压缩机的余隙容积均为 6，进气状态均为 0.1mpa、27，出口压力均为 0.5mpa，但压缩 过程的指数不同，分别为：n1=1.4，n2=1.25，n3=1。试求各压气机的容积效率（假设膨胀过程的指数和压 缩过程的指数相同） 。 解： 1) 1 2 (1 1 n v p p c n=1.4: 1) 1 . 0 5 . 0 (*06 . 0 1 4 . 1 1 v 0.87 n=1.25： v =0.84 n=1： v =0.76 第五章第五章热力学第二定律热力学第二定律 5-1 12 , 1 873313 64.14% 873 t c tt t 0,1 0.6414 10064.14 kw t c wq 2,1 11 0.641410035.86 kw t c qq 5-2 12 , 1 1000400 60% 1000 t c tt t 0,1 0.6 1000600 kj 700 kj t c wq 该循环发动机不能实现 5-3 121 1.011000300707 kj/kg p qctt 1 333 2333 122 1.4 1.4 1 lnlnln 300 0.287 300 ln362.8 kj/kg 1000 ppt qrtrtrt ppt 12 707362.8344.2 kj/kgwqq 1 344.2 48.68% 707 w q 5-4 12 , 1 1000300 70% 1000 t c tt t ,1 0.7 707495 kj/kg t c wq 5-5 2 21 1 263 10000089765 kj/h 293 t qq t 1 2, 12 293 9.77 293263 c t tt 1 2, 100000 2.84 kw 9.77 3600 c q p 100000 100000 kj/h27.78 kw 3600 p 5-6 1 2, 12 293 14.65 293273 c t tt 1 2, 20 1000 0.455 kw 9.77 3600 c q p 由 12 2 12 1200 3600 ttt p tt 2 20t 得 1 313 k40t 5-7 2,1 0.3 5 1000015000 kj/h tc qq 5-8 21 1100001 0.37000 kj/h t qq 2 15000700022000 kj/hqqq 总 5-9 可逆绝热压缩终态温度 2 t 1 1.4 1 1.4 2 21 1 0.3 300410.6 0.1 p tt p k 可逆过程 0quw ，不可逆过程 0quw 且 1.1ww ，则 1.1uu 2121 1.1 vv mcttmctt 2121 1.1300 1.1410.6300421.7tttt k 22 11 421.70.3 lnln0.11.01ln0.287ln 3000.1 p tp sm cr tp =0.00286 kj/kg.k 5-10 理论制冷系数： 2 1, 12 258 7.37 293258 c t tt 制冷机理论功率： 2 1, 125700 4.74 kw 7.37 3600 c q p 散热量： 12 1257004.74 3600142756 kj/hqqp 冷却水量： 2 1 h o 142756 4867.2 kg/h 4.19 7 q m ct 5-11 111 1003070 kjwqu 热源在完成不可逆循环后熵增 0.026kj/kg.k 则第二个过程热源吸热： 1 2 0.026100600 0.026115.6 kj q qt t 工质向热源放热： 22 115.63085.6 kjwqu 5-12 可逆定温压缩过程熵变： 2 1 1 ln0.287 ln0.66 kj/kg k 0.1 p sr p 可逆过程耗功： 1 1 2 0.1 ln0.287 400 ln264 kj/kg 1 p wrt p 实际耗功： 1.251.25264330 kj/kgww 因不可逆性引起的耗散损失： 33026466 kj/kgqww 总熵变： 0 66 0.660.44 kj/kg k 300 q ss t 5-13 121v qctt ， 231p qctt 31 31312 11212121 11 1111 11 p v ctt t tv vqw qqcttt tpp 5-14 1 11 2 ln p qrt p ， 4 2122 3 ln v p qcttrt p 4124 1222 332 11 1 11 22 lnln 1 111 lnln v pttp cttrtt ppq pp q rtt pp 5-15 1 1940 kt ， 2 660 kt 2 1 660 1166% 1940 t t 01 1000 66%660 kjwq 2 0,max1 1 600 110001700 kj 2000 t wq t 0,max0 700660 kj40 kjwww 5-16 1 1 1 1 400 0.1 0.445 kg 0.287 313 pv m rt 22 2 2 200 0.1 0.238 kg 0.287 293 p v m rt 1122 0 vv umcttm ctt 1 122 12 0.445 3130.238 293 306 k 0.4450.238 mtm t t mm 12 12 0.4450.2380.287 306 0.3 mpa 0.1 0.1 mmrt p vv 1122 12 1122 lnlnlnln 3060.3 0.445 1.01 ln0.287 ln 3130.4 3060.3 0.238 1.01ln0.287 ln0.0093 kj/k 2930.2 pp smsms tptp mcrmcr tptp 5-17 2 21 1 400 2.51000 k p tt p 121 0.7231000400433.8 kj/kg v qctt 1 23 3 1 ln0.287 400ln264.3 kj/kg 10 v qrt v 12 433.8264.3169.5 kj/kgwqq 2 1 264.3 1139.0% 433.8 q q 5-18 12 20 1 s r tt wm wm 21 20120 1.4 1 298258.2 k 0.5 1.4 0.287 tt m r 1 1.4 1 2 1.4 21 1 298 0.4229.4 k p tt p 12 0.287298229.4 0.5 1.4 11.4 1 34.5 kw s r tt wm wm 5-19 1 1.3 1 1.3 2 21 1 1 303515.5 k 0.1 n n p tt p 21 1.3 1.40.287 515.5303 11.3 11.4 1 50.8 kj/kg v n qctt n 环境熵变： 1 0 50.8 0.175 kj/kg k 290 q s t 空气熵变： 22 2 11 lnln p tp scr tp 515.51 1.005 ln0.287ln0.127 kj/kg k 3030.1 孤立系统熵变： 12 0.1750.1270.048 kj/kg k iso sss 5-20 1 1.4 1 1.4 2 21 1 0.2 800505.1 k 1 p tt p 12 0.2968800505.1 218.8 kj/kg 11.4 1 r tt w 1212021021 21 120 21 505.1800 218.8 100 0.2968167.6 kj/kg 2001000 uu v exexuupvvtss rtrt cttp pp 排开环境所作的功为作功能力损失（51.2kj/kg） 5-21 1 1.2 1 1.2 2 21 1 0.2 800611.8 k 1 n n p tt p 12 0.2968800611.8 279.3 kj/kg 11.2 1 r tt w n 3 1 1 1 0.2968 800 0.237 m /kg 1000 rt v p 3 2 2 2 0.2968 611.8 0.908 m /kg 200 rt v p 2222 1111 lnlnlnln 1 1.4 0.2968611.80.2 ln0.2968ln0.20 kj/kg k 1.4 18000.1 p tptpr scrr tptp 1212021021 120210 1 0.2968 800611.81000.9080.237300 0.2 1.4 1 132.5 kj/kg uu exexuupvvtss r ttpvvts 5-22 1 1 1 200 10 13.94 kg 0.287 500 pv m rt 21 13.94 1.0056005001400.7 kj p qmctt 2 1