工程热力学 第五版 课后习题答案 全章节

1、工程热力学(第五版)习题答案2-3把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力kPa，终了表压力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的质量压送后储气罐中CO2的质量根据题意容积体积不变；R188.91234压入的CO2的质量5将1、(2)、(3)、(4)代入5式得m=12.02kg第二章 气体的热力性质2-2.的M28，求1的气体常数；2标准状态下的比容和密度；3，时的摩尔容积。解：1的气体常数296.92标准状态下的比容和密度0.81.253，时的摩尔容积64.27

2、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41.97kg2-6 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kg压缩机每分钟充入空气量kg所需时间19.83min第二种解法将空

3、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0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为 m3压缩机每分钟可以压缩0.1MPa的空气3 m3，那么要压缩59.5 m3的空气需要的时间19.83min2-9 解：1氮气质量7.69kg2熔化温度361K214 如果忽略空气中的稀有气体，那么可以认为其质量成分为，。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28.86气体常数288容积成分20.9120.979

4、.1标准状态下的比容和密度1.288 kg /m30.776 m3/kg2-15 天然气的容积成分，。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16.482各组成气体在标准状态下分压力因为：98.285kPa同理其他成分分压力分别为：略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582K2空气的初容积

5、p=30009.8/(r2)+101000=335.7kPa0.527 m3空气的终态比容0.5 m3/kg或者0.5 m3/kg3初态密度4 kg /m32 kg /m335，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，如表，试确定未知量。过程热量QkJ膨胀功WkJ1-a-210 x12-b-1-7-41-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，有即107x1+4x1=7 kJ(2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环x272+4x2=5 kJ

6、(3)对过程2-b-1，根据3 kJ3-6 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QkJWkJEkJ12110001100230100-10034-9500-95045050-50解：同上题第三章 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因为没有作功故W=0；热量来源于人体散

7、热；内能的增加等于人体散热。2.67105kJ1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。3-7解：热力系：1.5kg质量气体闭口系统，状态方程：90kJ由状态方程得1000a*0.2+b200=a*1.2+b解上两式得：a=-800b=1160那么功量为900kJ过程中传热量990 kJ38 容积由隔板分成两局部，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

8、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绝热自由膨胀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，得根据理想气体状态方程100kPa3-9一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。没有流出工质m2=0dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1

9、终态工质为流入的工质和原有工质和m0= mcv2-mcv1mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0(1)h0=cpT0ucv2=cvT2ucv1=cvT1mcv1=mcv2 =代入上式(1)整理得=398.3K310供暖用风机连同加热器，把温度为的冷空气加热到温度为，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假设加热器中有阻力，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那么出口为1.78空气在加热器中的吸热量13

10、8.84kW(3)假设加热有阻力，结果1仍正确；但在加热器中的吸热量减少。加热器中，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，当阀门翻开，空气流进罐内，压力到达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，是焓变内能的过程罐内温度回复到室温过程是定容过程3.57MPa312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

11、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662K=3892h=cpT0L=kpT=552K=279同2只是W不同T=473K200313解：对理想气体314解：1理想气体状态方程586K2吸热：2500kJ3-15解：烟气放热等于空气吸热1m3空气吸取1.09 m3的烟气的热267kJ205t2=10+205=2153-16解：代入得：582K309317解：等容过程1.437.5kJ3-1

12、8解：定压过程T1=216.2KT2=432.4K内能变化：156.3kJ焓变化：218.8 kJ功量交换： 62.05kJ热量交换： =218.35 kJ第四章 理想气体的热力过程及气体压缩4-1 1kg空气在可逆多变过程中吸热40kJ，其容积增大为，压力降低为，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0.9因为内能变化为717.51004.53587.58103J膨胀功：32 103J轴功：28.8 103J焓变：1.4811.2 103J熵变：0.8210342 有1kg空气、初始状态为，进行以下过程：1可逆绝热膨胀到；2不

13、可逆绝热膨胀到，；3可逆等温膨胀到；4可逆多变膨胀到，多变指数；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图和图上解：热力系1kg空气膨胀功：111.9103J熵变为0288.3103J116.83195.41030.462103467.1103J189.2K346.44-3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7140kJ19.14kJ/K(2)自由膨胀作功为019.14kJ/K44质量为5kg的氧气，在30

14、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：627.2kJ放热627.2kJ因为定温，内能变化为0，所以内能、焓变化均为0熵变：2.1 kJ/K45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。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568.3K内能变化：202.6kJ/kg283.6 kJ/kg0.49 kJ/(kg.K)4-66kg空

15、气由初态p10.3MPa，t1=30，经过以下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。试比拟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573.2 kJT2=T1=302定熵过程351.4 kJQ0221.4K3多变过程252.3K436.5 kJ218.3 kJ47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1.301千克气体所

16、作的功146kJ/kg吸收的热量=36.5 kJ/kg内能：146-36.5109.5 kJ/kg焓： 153.3 kJ/kg熵：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，该过程的膨胀功为200kJ，吸热量为40 kJ，设比热为定值，求该气体的和解：kJ533J/(kg.k)=200 kJ解得：n1.49R=327 J/(kg.k)代入解得：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：-116 kJ/k

17、g454.7K143.4 kJ/kgw=w1+w2=27.4 kJ/kg4-10 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。设以下各参数：t1=500，v2=0.25m3/kg ，p30.1MPa，v3=1.73m3/kg。求11、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)1.5 MPa1263Kp1=p2=1.5 MPav1=0.15 m3/kg=583 K(2) 定压膨胀364 kJ/kg145.4 kJ/kg定熵膨胀505 kJ/kg-505 kJ/kg或者：其q=0,= -505 kJ/kg4-11 1标准m3的空气从

18、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：0.274 m3/kg 0.129 MPa369KV2=3V1=0.822 m3T3=T2=369KV3=V1=0.274 m30.387 MPa412 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：-59260kJ4-13 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

19、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？假设压缩按定熵过程进行，那么所需的理论功率又为多少千瓦？解：定温：0.215kg/s37.8KW定熵51.3 KW414 某工厂生产上需要每小时供给压力为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。假设按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=1/6 kg/s25.1 KW最大功率是定熵过程32.8 KW多变过程的功率29.6 KW415 实验室需要压力为6MPa的压缩空气，应采

20、用一级压缩还是二级压缩？假设采用二级压缩，最正确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： 0.775MPa =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 =8.04kg/s =1.13 1183KW 2 =-712.3kJ/s 417 三台空气压

21、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： n=1.4:0.87n=1.25：=0.84n=1：=0.76第五章 热力学第二定律5-1 5-2 该循环发动机不能实现5-3 5-4 5-5 5-6 由得5-7 5-8 5-9 可逆绝热压缩终态温度K可逆过程，不可逆过程且，那么K=0.00286 kJ/kg.K5-10 理论制冷系数：制冷机理论功率：散热量：冷却水量：5-11 热源在完成不可逆循环后熵增0.026kJ/kg.

22、K那么第二个过程热源吸热：工质向热源放热：5-12 可逆定温压缩过程熵变：可逆过程耗功：实际耗功：因不可逆性引起的耗散损失：总熵变：5-13 ，5-14 ，5-15 ，5-16 5-17 5-18 5-19 环境熵变：空气熵变：孤立系统熵变：5-20 排开环境所作的功为作功能力损失51.2kJ/kg5-21 5-22 5-23 5-24 符合！第六章 习题解答6-1 6-2 6-3 积分：，6-4 6-5 湿蒸气区T恒定6-6 6-7 6-8 6-9 与v无关，仅与T有关6-10 6-11 6-12 Pa第七章 水蒸气7-1当水的温度t=80，压力分别为0.01、0.05、0.1、0.5及1M

23、Pa时，各处于什么状态并求出该状态下的焓值。解：查表知道 t=80时饱和压力为0.047359MPa。因此在0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焓值分别为2649.3kJ/kg，334.9 kJ/kg，335 kJ/kg，335.3 kJ/kg，335.7 kJ/kg。72湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=0.9。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx，vx，ux，sx。解：查表得：h2777kJ/kgh=762.6 kJ/kgv0.1943m3/kgv0.0011274 m3/kgu= hpv=2582.7 kJ/kguhpv=761.47

24、 kJ/kgs=6.5847 kJ/(kg.K)s2.1382 kJ/(kg.K)hxxh+(1-x)h=2575.6 kJ/kgvxxv+(1-x)v=0.1749 m3/kguxxu+(1-x)u=2400 kJ/kgsxxs+(1-x)s=6.14 kJ/(kg.K)7-3在V60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t210，干饱和蒸汽的含量mv=0.57kg，试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。解：t210的饱和汽和饱和水的比容分别为：v0.10422m3/kgv0.0011726 m3/kgh2796.4kJ/kgh=897.8 kJ/kg湿饱和蒸汽的质量：解之得：x=0.53比容：v

25、xxv+(1-x)v=0.0558 m3/kg焓：hxxh+(1-x)h=1904kJ/kg74将2kg水盛于容积为0.2m3的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200试求容器中1压力；2焓；3蒸汽的质量和体积。解：1查200的饱和参数h2791.4kJ/kgh=852.4 kJ/kgv0.12714m3/kgv0.0011565m3/kg饱和压力1.5551MPa。刚性容器中水的比容：0.1 m3/kg0.2 MPa采用渐缩喷管。c1=20m/s较小忽略。因此2-2截面处是临界点421K0.6m3/kg323m/s0.00185m39-3渐缩喷管进口空气的压力p1= 2.53MPa，t180

26、，c1=50m/s。喷管背压pb= 1.5MPa。求喷管出口的气流速度c2，状态参数v2、t2。如喷管出口截面积f2=1cm2，求质量流量。解: 2.53=1.33pb所以渐缩喷管进口截面压力p2pc1.33 MPa由定熵过程方程可得：按c10处理294Kc2a344 m/s0.0634 m3/kg0.543 m3/s9-5空气流经喷管作定熵流动，进口截面上空气参数p1= 0.7MPa，t1947，c1=0m/s。喷管出口处的压力p2分别为0.5 MPa及0.12 MPa，质量流量均为kg/s。试选择喷管类型，计算喷管出口截面处的流速及出口截面积。解：1p20.5MPa0.7=0.37 MPa

27、 pb选缩放喷管。737K985 m/s1.76 m3/kg8.9cm29-6空气流经一断面为0.1m2的等截面通道，在截面1-1处测得c1=100m/s，p1= 0.15MPa，t1100；在截面2-2处，测得 c2=171.4m/s，p20.14MPa。假设流动无摩擦损失，求1质量流量；2截面2-2处的空气温度；3截面1-1与截面2-2之间的传热量。解：1质量流量0.71 m3/kg14.08 kg /s21.22 m3/kg595K33141kJ/s9-7有p1= 0.18MPa，t1300的氧气通过渐缩喷管，背压pb= 0.1MPa。喷管出口直径d2=10mm。如不考虑进口流速的影响，

28、求氧气通过喷管的出口流速及质量流量。解： p20.1 MPa0.18=0.1 MPa =pb出口为临界流速416.7 m/s质量流量484K1.26 m3/kg0.026 kg /s98空气通过一喷管，进口压力p1= 0.5MPa，t1600K，质量流量为1.5kg/s。如该喷管的出口处压力为p2= 0.1MPa，问应采用什么型式的喷管？如不考虑进口流速影响，求定熵膨胀过程中喷管出口气流流速及出口截面积。如为不可逆绝热流动，喷管效率0.95，那么喷管气体出口速度及出口截面积各为多少？解：0.5=0.264 MPa p2所以应采用缩放喷管。(1)出口流速：0.6314378.8K1.09 m3/

29、kg667m/s24.5cm2(2)650 m/s390 K1.12 m3/kg25.8cm29-9某燃气p1= 1MPa，t11000K，流经渐缩渐扩喷管。喷管出口截面上的压力p2=0. 1MPa，进口流速c1200m/s，喷管效率0.95，燃气的质量流量50kg/s，燃气的比热k1.36，定压质量比热cp1kJ/(kg.K)。求喷管的喉部截面积和出口截面积。解：进口流速c1200m/s20 kJ/kg远小于燃气的进口焓1000 kJ/kg忽略。出口流速：0.5436543.6K955m/s931 m/s566 K264.7 kJ/(kg.K)1.5 m3/kg出口截面积805cm2(2)喉

30、部流速：0.535 MPa847.4K552m/s0.4193 m3/kg喉部截面积380cm29-10水蒸气压力p1= 0.1MPa，t1120以500m/s的速度流动，求其滞止焓、滞止温度和滞止压力。解：p1= 0.1MPa，t1120时水蒸气焓h1=2716.8 kJ/kg，s1=7.4681 kJ/(kg.K)滞止焓h0= h1+c2/2=2841.8 kJ/kg查表得p0=0.19 MPat0=185.79-11水蒸气的初参数p1= 2MPa，t1300，经过缩放喷管流入背压pb= 0.1MPa的环境中，喷管喉部截面积20cm2。求临界流速、出口速度、质量流量及出口截面积。解：h1=

31、3023 kJ/kg，s1=6.765 kJ/(kg.K)pc= 0.5462=1.092 MPahc=2881 kJ/kg，vc=2.0 m3/kgh2=2454 kJ/kg，v2=1.53 m3/kgcc=532.9 m/sc2=1066.7 m/s质量流量0.533 kg /s76.4cm29-12解：h1=3231 kJ/kg，节流后s=7.203 kJ/(kg.K)h2=3148 kJ/kg，v2=0.2335 m3/kgpb/p0.546渐缩喷管c2=407.4 m/s0.35 kg /s9-13解：查表得h2=2736 kJ/kg由p1= 2MPa等焓过程查表得x10.97t1=

32、212.443.4K/MPa9-14解:查表得：h1=3222 kJ/kgh2=3066 kJ/kgc2=558.6 m/s519 m/s动能损失：21 kJ/kg9-15解：0.199 kJ/(kg.K)理想气体的绝热节流过程温度相等用损59.7 kJ/kg9-16解：由得355K 337m/s第十章 动力循环10-1蒸汽朗肯循环的初参数为16.5MPa、550，试计算在不同背压p2=4、6、8、10及12kPa时的热效率。解：朗肯循环的热效率h1为主蒸汽参数由初参数16.5MPa、550定查表得：h1=3433kJ/kgs1=6.461kJ/(kg.K)h2由背压和s1定查h-s图得：p2

33、=4、6、8、10、12kPa时分别为h2=1946、1989、2021、2045、2066 kJ/kgh3是背压对应的饱和水的焓查表得。p2=4、6、8、10、12kPa时饱和水分别为h3=121.41、151.5、173.87、191.84、205.29 kJ/kg故热效率分别为：44.9、44、43.35、42.8%、42.3510-2某朗肯循环的蒸汽参数为：t1500、p21kPa，试计算当p1分别为4、9、14MPa时；1初态焓值及循环加热量；2凝结水泵消耗功量及进出口水的温差；3汽轮机作功量及循环净功；4汽轮机的排汽干度；5循环热效率。解：1当t1500，p1分别为4、9、14MP

34、a时初焓值分别为：h1=3445、3386、3323 kJ/kg熵为s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)p21kPa(s2=s1)对应的排汽焓h2：1986、1865、1790 kJ/kg3点的温度对应于2点的饱和温度t3=6.98、焓为29.33 kJ/kgs3=0.106 kJ/(kg.K)3点压力等于p1，s3=s3，t3=6.9986、7.047、7.072那么焓h3分别为：33.33、38.4、43.2 kJ/kg循环加热量分别为：q1=h1-h3=3411、3347、3279.8 kJ/kg2凝结水泵消耗功量： h3-h3进出口水的温差t3-t33汽轮机作功量h

35、1-h2循环净功h1-h2-( h3-h3)4汽轮机的排汽干度s2=s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)p21kPa对应的排汽干度0.79、0.74、0.715循环热效率初焓值h1排汽焓h2焓h3焓h3循环加热量q1=h1-h3凝结水泵消耗功量h3-h3进出口水的温差t3-t3汽轮机作功量h1-h2循环净功循环热效率3445198633.3329.33341140.01861459145542.783386186538.429.3333479.070.0671521151245.173323179043.229.333279.813.870.0921533151946.74

36、10-3一理想朗肯循环，以水作为工质，在循环最高压力为14MPa、循环最高温度540和循环最低压力7 kPa下运行。假设忽略泵功，试求：1平均加热温度；2平均放热温度；3利用平均加热温度和平均放热温度计算循环热效率。解：1点焓和熵分别为：3433kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)2点焓和熵分别为：2027kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：163.38kJ/kg、0.5591 kJ/(kg.K)平均加热温度547.7K平均放热温度312.17K循环热效率4310-4一理想再热循环，用水作为工质，在汽轮机入口处蒸汽的状态为14 MPa、540

37、，再热状态为3 MPa、540和排汽压力7 kPa下运行。如忽略泵功，试求：1平均加热温度；2平均放热温度；3利用平均加热温度和平均放热温度计算循环热效率。解：1点焓和熵分别为：3433kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：163.38kJ/kg、0.5591 kJ/(kg.K)再热入口焓B：压力为3 MPa，熵为6.529 kJ/(kg.K)，hB=2988 kJ/kg再热出口焓A：hA=3547 kJ/kg，sA=7.347 kJ/(kg.K)2点焓和熵分别为：2282kJ/kg、7.347 kJ/(kg.K)平均加热温度564K平均放热温度31

38、2K循环热效率44.710-5某回热循环，新汽压力为10 MPa，温度为400，凝汽压力50kPa，凝结水在混合式回热器中被2 MPa的抽汽加热到抽汽压力下的饱和温度后经给水泵回到锅炉。不考虑水泵消耗的功及其他损失，计算循环热效率及每千克工质的轴功。解：1点焓和熵分别为：h1=3096kJ/kg、s1=6.211 kJ/(kg.K)排汽2点焓为：h2=2155kJ/kg3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：h3=340.57kJ/kg抽汽点4的焓查2 MPa和s4=s1：h4=2736 kJ/kg2 MPa对应的饱和温度212.37，h5=908.6 kJ/kg求抽汽率0.237循环功量：7

39、94 kJ/kg热效率：36.210-6某厂的热电站功率12MW，使用背压式汽轮机p13.5MPa ，t1435、p20.8 MPa，排汽全部用于供热。假设煤的发热值为20000kJ/kg，计算电厂的循环热效率及耗煤量。设锅炉效率为85。如果热、电分开生产，电能由p27kPa的凝汽式汽轮机生产，热能0.8 MPa的230的蒸汽由单独的锅炉供给，其他条件相同，试比拟耗煤量。设锅炉效率同上。解：1点的焓h1=3303 kJ/kg、s1= 6.957kJ/(kg.K)排汽点焓s2=s1h2=2908 kJ/kg锅炉进口水焓0.8 MPa对应的饱和水焓h3=720.9 kJ/kg热效率：15.3总耗煤

40、量：4.61kg/s=16.6t/h有15.3的热能发电，发电煤耗为：m1=m=0.705 kg/s2.54 t/hp27kPa对应的排汽焓和锅炉进口水焓：h2=2161 kJ/kg h3=163.38 kJ/kg电的耗煤量：1.96 kg/s7.06 t/h供热煤耗量相同14.06 t/h。总煤耗：m=7.06+14.06=21.12 t/h10-7小型供热、供电联合电站，进入汽轮机新蒸汽的压力为1 MPa、温度为200，汽轮机供热抽汽压力为0.3 MPa，抽汽通过热交换器后变成0.3 MPa的饱和液体，返回动力循环系统。汽轮机乏汽压力为40kPa。汽轮机需要输出1MW的总功率，而热交换器要

41、求提供500kW的供热率。设汽轮机两段即抽汽前后的相对内效率都为0.8。试计算进入汽轮机的总蒸汽量和进入热交换器的抽汽量。解：0.3 MPa的饱和液体、饱和汽、汽化潜热的焓：561.4 kJ/kg，2725.5 kJ/kg、2181.8 kJ/kg进入热交换器的抽汽量：0.23kg/s新汽焓h1=2827 kJ/kg，s1=6.693 kJ/(kg.K)排汽焓(s2=s1)h2=2295 kJ/kg抽汽焓(s3=s1)h3=2604 kJ/kg乏汽量：2.25 kg/s总蒸汽量：m=m1+m2=2.48 kg/s10-8奥托循环压缩比8，压缩冲程初始温度为27，初始压力为97kPa，燃料燃烧当

42、中对工质的传热量为700 kJ/kg，求循环中的最高压力、最高温度、循环的轴功及热效率。设工质k=1.41，0.73 kJ/(kg.K)。解：热效率57.4轴功：401.5kW703.7K最高温度1662.6K1.82MPa最高压力定容4.3MPa10-9狄塞尔循环压缩比15，压缩冲程初始压力为105kPa，初始温度为20，循环吸热量为1600 kJ/kg，设工质k=1.41，1.02kJ/(kg.K)。求循环中各点压力、温度、热效率。解：2点的压力和温度：889K4.78 MPa3点压力和温度：p3=p2 2458K4点的压力和温度：5.40.443 MPa1231K热效率： 4.2 521

43、010燃气轮机进气参数为p10.1MPa、t117、8，工质定压吸热终了温度t3600，设k=1.41，1.02kJ/(kg.K)。求循环热效率、压气机消耗的功及燃气轮机装置的轴功。解：循环热效率=45.3%p2=0.8 MPa 530K压气机消耗的功：245 kJ/kg478K燃气轮机作功：403 kJ/kg燃气轮机装置的轴功158 kJ/kg 350 kJ/kg4第十一章 制冷循环11-1空气压缩致冷装置致冷系数为2.5，致冷量为84600kJ/h，压缩机吸入空气的压力为0.1MPa，温度为-10，空气进入膨胀机的温度为20，试求：压缩机出口压力；致冷剂的质量流量；压缩机的功率；循环的净功

44、率。解：压缩机出口压力 故：0.325 MPa T3=20+273=293K 209K致冷量：1.01263-20954.5kJ/kg致冷剂的质量流量0.43kg/s 368K压缩功：w1=cp(T2-T1)=106 kJ/kg压缩功率：P1=mw1=45.6kW膨胀功：w2= cp(T3-T4)=84.8 kJ/kg膨胀功率:P2=mw2=36.5kW循环的净功率:P=P1-P2=9.1 KW11-2空气压缩致冷装置，吸入的空气p1=0.1MPa，t1=27，绝热压缩到p2=0.4MPa，经冷却后温度降为32，试计算：每千克空气的致冷量；致冷机消耗的净功；致冷系数。解：T3=32+273=3

45、05K446K205K致冷量：1.01300-20596kJ/kg致冷机消耗的净功: W=cp(T2-T1)cp(T3-T4)=46.5kJ/kg致冷系数：2.06113蒸气压缩致冷循环，采用氟利昂R134a作为工质，压缩机进口状态为干饱和蒸气，蒸发温度为-20，冷凝器出口为饱和液体，冷凝温度为40，致冷工质定熵压缩终了时焓值为430kJ/kg，致冷剂质量流量为100kg/h。求：致冷系数；每小时的制冷量；所需的理论功率。解：在lgp-h图上查各状态点参数。,p1=0.133MPah1=386kJ/kgs1=1.739 kJ/(kgK),p2=1.016 MPah2=430 kJ/kg,h3=419 kJ/kgh5=h4=256 kJ/kg致冷量：q2=h1-h5=386-256=130 kJ/kg每小时的制冷量:Q2=mq2=12900kJ/h压缩功：w=h2-h1=430-386=44 kJ/kg致冷系数:2.95理论功率P=mw=10044/3600=1.