热工基础1-3章部分习题答案及附加例题.doc

1.5 题略烟气的真空度为： 1 mmH2O = 9.80665 Pa 1 Pa = 0.10197 mmH2O烟气的绝对压力为：2.2填空缺数据（兰色）：过程Q/kJW/kJU/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-552.9 题略已知：D1 = 0.4 m，p1 =150 kPa，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD，太阳辐射加热后D2 = 0.45 m求：过程中气体对外作功量解：由D1=0.4 m，p1=150 kPa，可求得：k =375 kPa/m答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ3.6 题略解：由题意：U = 0 T2 = T1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有： U =H = 0 3.7 题略解：（1）混合后的质量分数：CO2 = 5.6 %， O2 =16.32 %， H2O =2 %， N2 =76.08 %（2） 折合摩尔质量：Meq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数：Req = 288.124 J/（kgK）（4） 体积分数：CO2 = 3.67 %， O2 =14.72 %， H2O =3.21 %， N2 =78.42 %（5）各组分气体分压力：pCO2 = 0.01101 MPa ， pO2 =0.04416 MPa ，pH2O =0.00963 MPa ， pN2 =0.2353 MPa下面是附加的一些例题，供参考：一、试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？解： 定压过程总加热量为： q =cpT 其中用来改变热力学能的部分为：u= cvT 而 cp = cv+Rg 定压过程用来作功的部分为：w =RgT二、2kg某种理想气体按可逆多变过程膨胀到原有体积的3倍，稳定地从300降低到60，膨胀过程中作功418.68 kJ，吸热83.736 kJ，求：（1）过程的多变指数；（2）气体的cp和cV。 解：（1）过程的多变指数： 由理想气体状态方程： 因质量不变，所以 由多变过程的过程方程： 质量不变，可推得： 两边取对数 （2）气体的cp和cv：由闭口系能量方程： 又 三、容积为V=0.6m3的压缩空气瓶内装有压力p1=10 MPa，温度T1=300K的压缩空气，打开瓶上阀门用以启动柴油机。假定留在瓶内的空气进行的是可逆绝热膨胀（定熵过程，不发生热传导，但不是温度不变，所以不是热力学能不变的过程）。设空气的定压比热容为cp=1.005 kJ/(kgK)， Rg=0.287 kJ/(kgK)，问：（1）瓶中压力降低到p2=0.7 MPa时，用去了多少千克空气？（2）过了一段时间后，瓶中空气吸热，温度又恢复到300K，此时瓶中空气的压力为多大？解：（1）p2时用去了多少千克空气由定熵过程的过程方程： （反复用到的2个公式）和理想气体状态方程：，这里m是剩下气体的质量K=Cp / CV= Cp / Cp-Rg(迈耶公式) 可推得： （2）T又恢复到300 K时，p3 =？ 四、 将500kg温度为20的水在p1=0.1Mpa的压力下用电加热器定压加热到90，大气环境温度为20，水的比热取4.187 kJ/(kgK)，若不计散热损失，求此加热过程消耗的电力及做功能力损失。解：取500kg水和电加热器作为孤立系统，水温升高所需的热量：水温升高所需的热量=消耗的电力，所以消耗的电力为146545 kJ.该加热过程将高品质的电能变为热能，能量品质降低。孤立系统的熵增为 （电加热器熵增为0）火用 损失为：五、 设大气压力为0.1 MPa，温度为30，相对湿度 = 0.6，试利用水蒸汽性质表计算求得湿空气的露点温度、绝对湿度、比湿度及干空气和水蒸汽的分压力。解：由t =30 查附表1-a 得：ps = 4.2451 kPa = pvps0.6 pv = .ps0.64.2451 = 2.54706 kPa再利用附表1-b查pv 对应的饱和温度，（线性插值）得露点温度：绝对湿度： 比湿度：pa = ppv = 1002.54706 = 97.45294 kPa六、 设干湿球温度计的读数为t = 30，tw = 25，大气压力pb = 0.1 MPa，试用t图确定空气的h、td各参数，然后查表计算求得pv、。解：由t =30、tw =25 在-t 图上找到所求湿空气状态点，然后读出该状态对应的h、d、td ：h76 kJ/kg（a） d=0.018 kg/kg（a） 66.5 % td = 23计算得： pv.ps0.6650.0042451 = 0.002823 MPa = 2.823 kPa（ps查附表1-a）七、 某实验室每分钟需要压力为6 MPa的压缩空气20标准立方米，现采用两级压缩、级间将空气冷却到初温的机组进行生产，若进气压力p1=0.1MPa，温度t1=20，压缩过程的多变指数n =1.25。求：（1）压缩终了的空气温度；（2）压气机的耗功率；（3）若改用单级压缩，压缩过程的多变指数仍为n =1.25，再求