工程热力学习题集

本文格式为Word版，下载可任意编辑——工程热力学习题集第一章基本概念及定义

1、确定与1bar压力相当的液柱高度，假定测压流体为酒精（其密度为）。2、假使气压计压力为83kPa，试完成以下计算：

绝对压力为0.15Mpa时的表压力；

真空计上读数为500mm水银柱时的气体的绝对压力；

绝对压力为0.5bar时相应的真空度（mbar）；表压力为2.5bar时的绝对压力（kPa）。3、水银压力计测量容器中气体的压力时，为避免水银蒸发，在水银柱上加一

段水，水柱高900mm，如图1－17所示。当时当地气压计上水银柱高度为Pb=755mm，求容器内气体的绝对压力为多少MPa和多少at？4、测冷凝器中压力的真空计上水银柱高度为PV=600mm，气压计上水银柱的

高度为Pb=755mm，求容器中气体的绝对压力为多少MPa和多少at？又若

冷凝器内气体压力保持不变，而大气压力变化到Pb'=770mm水银柱，问此时真空表上的读数有变化吗？假使有，变为多少？

5、锅炉烟道中的烟气压力常用上部开口的斜管测量，如图1－18所示。若

已知斜管倾角

，压力计中使用

的煤油，斜管中液柱长

度L=200mm，当地大气压力表示）。

解：

=0.1Mpa。求烟气的绝对压力（用Mpa及at

烟气的绝对压力6、容器被一刚性壁分s

力计，如图1－19所上的读数为0.11Mpa。的读数，及容器两部

为两部分，在容器的不同部位安装有压示。压力表B上的读数为75kPa，表C假使大气压力为97kPa，试确定表A上分内气体的绝对压力。

7、上题中，若表C为真空计，读数为24kPa，表B读数为36kPa，试确定表A的读数（Mpa）。

8、试验设备中空气流过管道，利用压差计测量孔板两边的压差。假使使用

的是水银压差计，测得液柱高为300mm，水银密度为

1-20），试确定孔板两边的压差。

图

径的活塞联在一起，如压力为

，试

9、气体盛在A,B两气缸内，用一个具有不同直图1-21。活塞的质量为10kg，气体在缸A内的计算气缸B

解：通过活塞作用在气缸B内气体上的总力为

10、气体初态为

功。

，在压力为定值的条件下膨胀到，求气体膨胀作的

11、某气缸内盛气体，缸内活塞自重2kgf，面积为，上方压有质量为m的重物。上述系统处于

平衡时，测得缸内气体表压力为0.2Mpa，求活塞上重物的质量m。12、一个温度标尺，单位为“米制度〞，用“

及1000

。

间的关系；及210

。

〞表示。在此温度标尺上选取水的冰点和汽点分别为100

（1）假使标尺是线性的，试导出该温度标尺的温度与相应的摄氏温标上的读数

（2）在此新的温标尺上，热力学温标的绝对零度所对应的读数为多少？13、一个新的温度标尺[我们称之为热力学度（

）这样定义：水的冰点和汽点分别取为10

与相应的摄氏温标上的读数

（1）假使温度标尺是线性的，试导出该温度标尺的温度

间的关系；

（2）若此温标上的读数为0，则绝对温度为多少K？14、理想气体状态方程式为pv=RT，试导出：

（1）定温下气体p,v间的关系；（2）定压下气体v,T间的关系；（3）定容下气体p,T间的关系。15、把

压送到容积为

，温度由

。

解：充气前气罐内气体绝对压力

充气后气体压力p2

CO2的充气常数

充气后气体质量m2压入气罐内气体质量

得贮气罐里，气罐内起始表压力

增加到

。试求被压入的

，终了时的表压力的质量。当时当地大气压

其次章热力学第一定律

1、0.5kg的气体，在气缸活塞机构中由初态=0.7Mpa、在以下各过程中气体完成的功量及比功量：

＝0.02，准静膨胀到。试确定

（1）定压过程；（2）＝常数。2、为了确定高压下稠密气体的性质，取2kg气体在25MPa下从350K定压加热到370K。气体初终状态下的容积分别为0.03及0.035，参与

气体的热量为700kJ，试确定初终状态下的内能之差。

3、气体在某一过程中吸入热最量12kcal，同时内能增加了20kcal，问

此过程是膨胀过程还是压缩过程？对外交换的功量为多少？

4、1kg空气由＝1MPa、＝500膨胀到＝0.IMPa、＝500，得到热量5O6kJ,作膨胀功506kJ。

又，在同一初态及终态间作其次次膨胀，仅参与热量39.1kJ，求：（1）第一次膨胀中空气内能增加多少？（2）其次次膨胀中空气内能增加多少？（3）其次次膨胀中空气作了多少功？解：取空气为闭系

（1）第一次膨胀中空气内能的变化量

（2）其次次膨胀中空气内能的变化量

由于在同一储态及终态作其次次膨胀，而内能为整函数，故

（3）其次次膨胀中空气作容积变化功W25、闭系中实施某过程，试填补表中空缺之数：

6、其

p(体且＜

气

气体听从状态v-b)=RT。式中，R常数，b为另一常对于任何v存在v。（a）试导出每体

从

初

始

容

积

膨

方程为气数，0＜b千克胀

到

终的是过态表理程容达想所

积所作准静功式；（b）假使气体气体，进行同样的作的功是多些还是少些？

7、如图2－25所示，某封闭系统沿a－c－b途径由状态a变化到状态b时,吸入热量84kJ，对外作功32kJ。

（1）若沿途径a一d-b变化时对外作功10kJ，求此时进入系统的热量。（2）当系统沿曲线途径从b返回到初始状态a时，外界对系统作功20kJ。求此时系统与外界交换热量的大小和方向。（3）

、

时，过程a－d和d－b中交换的热量又是多少？

解：

热量为负，说明系统向外界放热

8、某蒸汽动力厂中，锅炉以40Xkg／h的蒸汽供给汽轮机。汽轮机进口处压力表上读数为9MPa，

蒸汽的比焓为3440kJ／kg，汽轮机出口处真空表上读数为730.6mm汞柱高，当时当地大气压是760mm汞柱，出口蒸汽的比焓为2245kJ／kg，汽轮机对环境放热6.85×kJ／h。（1）汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各是多少?

（2）若不计蒸汽进出口的宏观动能的差值和重力位能的差值，汽轮机的功率是多少千瓦？（3）若进出口处蒸汽的速度分别为70m／s及140m／s时，对汽轮机的功率影响多大？（4）如进出口的高度差为1.6m，问对汽轮机的功率有多大影响？9、某冷凝器内的蒸汽压力

为0.08at。蒸汽以100m／s的速度进入冷凝器，其焓为500kcal／kg，蒸汽冷却为水后其焓为41.6kcal／kg，流出冷凝器时的速度约为10／S。同每千克蒸汽在冷凝器中放出的热量是多少

kJ？

10、某燃气

轮机置如

图

2.

2

6示。已知燃料和空气的合物

在截面1以20m／s的度进入燃烧室并在定压下烧，使工质吸热

量q＝879kJkg。燃烧后燃气进入管，绝热膨胀到状态3

，流速增到

。此后燃进入动叶，推动转轮回作功。若燃气在动叶中热力

状

态不变

，

最

后离燃气轮机

的

速

度

＝

1

5

／s，求：（1）燃气在喷管出口流速；（2）

每

千克

燃

气在燃

轮机中所

作的功

；

（3）

燃气流量5.23

kg/s时，燃气

轮

机

功率

（kw

）。

解：

（1）燃气流速

取截面1至截面3的空间作热力系，忽略重力位能的差值，稳定滚动能量方程为

因Wnet＝0，故

（2）每千克燃气作功

取截面3至截面4的空间作热力系。燃气的热力状态不变。稳定滚动能量方程为

(3)燃气轮机功率N

装所的混处速，燃入／喷，气转的开0

m

的气为的

15、热力系从温度为的高温热源吸热Q，问系统得到多少可用能？若吸热过程为在有限温差下进行

（

＜

＝吸入同样的热量Q,这时系统得到的可用能又

的不可逆过程，吸热时热力系温度为

是多少？二者之差与过程的不可逆性有何关系？环境温度为。

16、将汽轮机视为一开口绝热系。已知进、出口状态1、2下的各参数，求此绝热系在1－2过程中所

能完成的最大功量。

17、在上题中，若汽轮机在工作过程中由于气流摩擦而产生熵增18、求节流过程中工质火用的变化。

此时作功量减少多少？

第四章热力学一般关系

1、已知v＝f（p，v），证明循环关系式2、试证范德瓦尔气体（l）（2）

（3）（4）Cv只是温度的函数。（5）定温过程的焓差为（6）定温过程的熵差为（7）可逆定温过程的膨胀功为（8）可逆定温过程的热量为（9）绝热膨胀功为（10）绝热自由膨胀时

3、某气体的状态方程为，式中的C为常数。试求：

（1）经图示循环1－B－2－A－1后系统热力学能的变化，及与外界交换的功量和热量。已知且比热容为常数

（2）此气体的焦耳－汤姆孙系数。4、假定某气体的等压体积膨胀系数为b都是常数。导出这种气体的状态方程。

，等温压缩率

，其中a、

5、0.5kgCH4在0.005立方米的容器内的温度为100℃。试用：（1）理想气体状态方程式；（2）范德瓦尔方程分别计算其压力。

6、试用通用压缩因子图确定O2在160K与0.0074立方米/kg时的压力。已知Tc=154.6K，pc=5050kPa。

7、理想气体状态方程、范德瓦尔方程、维里方程、对比态方程、通用压缩因子图各有什么特点，有何区别，各适用于什么范围？

8、如何理解本章所导出的微分方程式为热力学一般关系式。这些一般关系式在研究工质的热力性质时有何用处？

第五章气体的热力学性质

1、某锅炉需要供应的空气量为66000/h/（标准状况）。这些空气的表压力读数为250mm水柱，被预热

到350℃。求热风道中的实际容积流量（当时当地大气压力读数为750mm汞柱）。2、空气力

0

.2罐也求将4M温3

、

气吸为3的内是要罐Pa度

压取，贮空1多内。为

缩温0．压气气5℃少的设

机度1缩罐的和时压充60

每为MP后内温间力气℃

分钟自大15℃．压a的空气队充。度0压提后。

入设和．气高罐

容开压1M机到内

积始力Pa可

1空

为时，.气

已知理想气体的定压比热容为变化量的计算式。

＝a＋bT，其中a、b为常数。试导出其内能、焓和熵的

解：理想气体定压比热容与定容比热容之间的关系为理想气体内能，焓熵变化量

代入（a,b,R为常数）4、已知理想气体的定容比热容为算式。

＝a＋bT。其中a、b为常数。试导出其内能、焓和熵的变化量的计

5、将1kg的由=30℃加热到＝40℃，试分别用定值比热容（由附录表II查取）和平均比热容

（由附录表IV查取）计算其内能和焓的变化量。假使加热过程中未完成技术功,问参与的热量为多少？假使过程中未完成膨胀功，参与的热量又为多少？

6、0．1kmol的由＝120℃定容地加热到＝800℃，分别用定值比热容和平均比热容计算其内能

和焓的变化量及参与的热量。7、某锅炉的空气预热器将空气由20℃加热到250℃，空气流量为60000

值比热容和平均比热容计算每小时加给空气的热量。8、1kg的

（其量交术（算9

、

0胀气焓技

．

到体的术由1内，换功2以

／h(标准状况下)，试用定

＝0．8MPa、＝900℃膨胀到＝0．12MPa、＝600℃依照理想气体性质：）用定值比热容计算

能、焓和熵的变化假使膨胀中未与外界热量，求作出多少技；）用比热容函数式计

上各量。

kM

P＝性变功

ga

空、4质化。

0

气＝0计量如

℃算，过

由8

5，其以程

0＝℃试内及是

绝按能完定

热理和成熵

膨想的

1

7

的定，值求比膨热胀容终计点算压）力。（

用

10、将1kmol氧气由11、两

=0.1MPa、=25℃压缩到=6MPa、＝250℃，按理想气体性质计算其内能、焓和熵

的变化量。如压缩过程消耗的技术功量为20000kJ/kmol，求过程中放出的热量（用比热容函数式计算）。

温4080界冷和热

股压力一致的度分别为至0℃，在定压℃的空气。若无热交换，试、热空气的质容积流量比（容计算）。

空下

空求量用气10混气混流平

流℃合与合量均，和力外前比比

12、两股压力一致的空气流。一股温度＝400℃，流量为

＝120kg/h；另一股＝150℃，

两股混合为一致压力的混合气流。若混合过程是绝热的，求：（1）混合气流的温度；

（2）混合过程空气的熵将增大还是减小，还是不变；（3）计算熵变化量（用定值比热容计算）。

＝21Okg/h。

13、容积为0.35

的氮气瓶中，原来压力为17MPa，温度为20℃。由于漏泄，压力降至8MPa，温度未变。用理想气体状态方程计算漏掉了多少氢气，再用通用压缩性系数对计算结果进行修正。的容器中，试分别用理想气体状态

方程、通用压缩因子图和范德瓦尔斯方程计算容器内将承受的压力。5

、

将＝

在

空1

2＝气0

02

7由Ka完、

成3

K＝变

多的0

.化＝

3少环8

境M到00有

K

P

中a

、＝，用，

14、欲将0.5kmol的氮气在温度为300K的状况下充人容积为0.7

1

0．2最多功？MP

能

16、用ds方程导出T－s。图上定容线及定压线的斜率，并判断过同一状态点时哪条线较陡？17、证明p－h图上定熵线的斜率为。18、将以下偏导数用可测参数及热系数表达：

；

。

19、证明：

证明：

(1)（2）

20、证明：。21、（1）对手均匀物质

出p－T图上定熵线率表达式；（2）取某单原子理想的定压比热容c2.5R，问在p－T图同一状态点的定熵定容线斜率的比值少？22、对于处于23、钢在500K时。

（1）确定比热容差

的值，并用J／（mol·K）表示；

0℃的水银，测得其

，

的气p上线是0

导斜体＝过与多

计算其定容比热容，及比热容比k。

（2）在这个温度下钢的＝26.15J／(mol·K)，假使不区别与的数值会造成多大的误差？

24、对为于常遵数循）状的态物方质程，

（

试

导

出

C

及的表达式。

25、水经定熵过程由p0＝0.1MPa升压至p＝100MPa，试计算初始温度分别为0、5、50℃时水的温度变

化。在上述初始温度下分别采用如下数据，并视它们为定值。

26、对于一些物质，在一定参数范围内状态方程式（其中R为气体常数，C亦为常数）具

有相当高的确切性。在该方程适用范围内，当压力为Pα物质的定压比热容为＝A＋BT，其中A、B为常数。试求出定压比热容与温度、压力的关系（T，p）的表达式。27、对于定温过程，试说明根据范德瓦尔斯状态方程可得出以下关系：

28、在中等压力下，气体的状态方程可以写成

的函数。证明：

（1）

式中：R是气体常数；B、C仅是温度

（2）

时，有。

第六章蒸汽的热力性质

1、在饱和水蒸气性质表（附录表V）上查出温度t=100℃时饱和水及饱和水蒸气的各参数，计算饱和

水及饱和水蒸气的化学势，并说明它们满足相平衡条件。如上，再分别对t=200℃及p=Pa时进行计算和说明。

2、在饱和氨蒸气表（附表VII）及饱和氟里昂-12蒸气表（附表VIII）上各选取两点重作习题6－1的

计算和说明。

3、水三相点的温度＝273.16K、压力＝611.2Pa，汽化潜热＝2501.3kJ／kg。如忽略潜热的变化，

试按蒸汽压方程计算＝10℃时的饱和蒸汽压，并与表上数据相比较。

4、按饱和水及蒸汽性质表上数据，用克劳修斯－克拉贝龙方程计算汽化线在150℃时的斜率。

5、一个物理大气压下，水和冰在0℃时处于平衡，此时，熔解潜热

=0.018／kmol，冰的摩尔容积

＝6019.5J／mol，水的摩尔容积

是多少？

0.0197／kmol。试计算该点熔解线的斜率。

＝2833.47kJ/kg，求熔解潜热

＝0.661

6、水的三相点上，汽化潜热＝2501.3kJ/kg，升华潜热，

7、在二氧化碳的三相点上，T=216.55K，p=0.518MPa，固态比容/kg，液态比容

=347.85kJ／

=0.849/kg,气态比容＝72.2/kg，升华潜热＝542.76kJ／kg，汽化潜热

kg。试计算：

（1）在三相点上升华线、熔解线和汽化线的斜率各为多少？

（2）蒸气压方程估算t=-80℃时的饱和蒸气压力（查表数据为0．0602MPa）；

（3）算t=-40℃时的饱和蒸气压力（查表数据为1.005MPa）。8、利用水蒸汽表判定以下各点的状态，并确定其h、s或x的值：（1）（2）（3）

=20MPa、=300\；=9MPa、

0．017／kg；

=4．5MPa、=450\；

（4）=1MPa、x=09。

解：

（1）P1=20Mpa,t1=300℃tm=257.41℃为过热蒸汽

(4)p4=1Mpax=0.9为湿蒸汽

9、利用水蒸气的h－s图确定上述各状态点的参数h、s或s的值，并与查表所得结果相对照。10、已知水蒸气的压力为0.5MPa，比容v＝0.35／kg，问它的状态是否是过热蒸汽？假使不是，那

么是干饱和蒸汽还是湿蒸汽，并用水蒸气表求出其它参数。11、某锅炉生产量为10t／h，蒸汽的压力2MPa，温度℃。设锅炉给水温度t＝40℃，锅炉

效率为78％，每千克煤燃烧时的发热量为28000kJ／kg。问此锅炉每小时的煤耗量是多少？（锅炉效率为蒸汽总吸热量与燃料总发热量之比值。）

12、蒸汽干度计测定蒸汽干度时，将绝对压力为1MPa的湿蒸汽向大气节流，节流后测得其温度为

120℃。求湿蒸汽原有的干度（若大气压力为0.09MPa）并将初、终状态表示在h-s图上。13、压力

的蒸汽进入汽轮机，可逆绝热膨胀至

（绝对压力）。利用h－s

图求终态的等参数值，并求出每1千克蒸汽在汽轮机中所作的功。又若考虑汽轮机

膨胀过程的不可逆性，并已知不可逆熵产为0.25kJ／（kg·K）；求此时每千克蒸汽在汽轮机中所完成的功量，及汽轮机的相对内效率。

14、水房烧开水用、的蒸汽与℃0.095MPa的水混合，试问欲得千克开

水，需要多少蒸汽和水？15、汽轮机的乏汽在真空度为0.094MPa，x＝O.90的状态下进入冷凝器，被定压冷却凝结为饱和水。

试计算乏汽凝结为水时体积缩小的倍数，并求每千克乏汽在冷凝器中所放出的热量。已知大气压力为0.1MPa。16、1千克压力、温度＝300℃的水蒸气，定温压缩至原来容积的1/3。试确定蒸汽的终状

态、压缩所消耗的功及放出的热量，并在p－v、T－s及h－s图上将此过程表示出来。17、轮机中，蒸汽初态为=2.9MPa、＝350℃。若经可逆绝热膨胀至

／s，求汽轮机的理想功率为多少千瓦？

＝0.006MPa，蒸汽流量为3.4kg

＝20bar，求喷管出口流速

18、已知汽轮机喷管进口蒸汽参数为

（将初速视为零）。

＝3.5MPa、＝450℃，出口压力

第七章理想气体混合物及湿空气

1、理想气体混合物的摩尔成分为：气体常数和质量成分。2、理想气体混合物的质量成分为：

和摩尔成分。

＝0.40，=0.85,

=0.10,＝0.13，

=0.10,

＝0.40。求混合物的摩尔质量、

=0.02求混合物的气体常数、摩尔质量

3、锅炉烟气容积成分为：＝0.12,=0.08，其余为。当其

进入一段受热面时温度为1200℃，流出时温度为800℃烟气压力保持P=Pa不变。求：

（1）烟气进、出受热面时的摩尔容积；

（2）经过受热面前后每千摩尔烟气的内能和焓的变化量；（3）烟气对受热面放出的热量（用平均比热容计算）。

4、烟气容积成分为＝0.11，＝0.07，＝0.82，而温度为800℃为将其应用于枯燥设备，先将其与压力一致、温度为20℃的空气混合成500℃的混合气。求1千摩尔烟气应与多少空气混合，

以及混合后混合气体的容积成分（用平均比热容计算。空气成分为

＝0·79，

＝0.21）。＝115kg／h；第

5、有三股压力相等的气流在定压下绝热混合。第一股是氧气，＝300℃，流量

二股是二氧化碳＝200℃，＝200kg/h；第三股是氮气，＝400℃。混合后气流温度为

275℃。试求：

（1）每小时的氮气流量（用平均比热容计算）；（2）每小时的混合熵产（用定值比热容计算）。

6、一个绝热刚性容器，起初分为两部分。一部分盛有2kg氮气，压力为0.2MPa，温度为30℃；另一

部分盛有1.5kg二氧化碳，压力为0.5MPa，温度为100℃。取掉隔板后两种气体混合。求：（1）混合后的温度和压力；

（2）混合过程引起的熵增（用定值比热容计算）。

7、温度=1000℃，摩尔成分为=0.25、、=0.15的燃气，与温度入=3O0℃，摩

尔成分为＝0.79、＝0.21的空气绝热混合。混合后温度＝800℃。燃气、空气和混合产物的压力一致。计算：（1）燃气和空气的混合比例；

（2）对应于1kmol混合产物，混合过程的熵增量（用定值比热容计算）。

12、氮气和氨气的混合物，若处于状态＝300K、＝0.1MPa和处于状态＝560K、0.7MPa时混合物的摘相等，试确定混合物的摩尔成份。

13、氮气和二氧化碳的混合气体，在温度为40℃．压力为0.5MPa时比容为0.166m/kg,求混合气体

的质量成分。10、某容器底部盛有少量水，气空间容积为0.05

5000Pa，计算容器内尚残存多少空气。

，抽空后密闭。在温度为30℃时测得容积内压力为

11、湿空气温度为30℃，压力为Pa，露点温度为22℃，计算其相对湿度和含湿量。

12、室内空气的压力和温度分别为0.1MPa和25℃，相对湿度为60％。求水蒸气分压力、露点温度和

合湿量。

13、压力为标准大气压、温度为35℃从相对湿度为70％的空气，进入冷却设备中冷却，离开冷却设备

时成为25℃下的饱和空气。若干空气流量为100kg／min，求湿空气每分钟在冷却设备中排出的水分和放出的热量。

14、气调理设备中，将＝30℃．＝0．75的湿空气先冷却去湿到＝15℃，然后再加热到乌℃。

苦于空气流量为500kg／min，试计算：调理后空气的相对湿度；在冷却器中空气放出的热量和凝结水量；加热器中参与的热量。

15、氟里昂－12和氮的混合物，在定容下从90℃、0．7MPa被冷却到－28℃时氟里昂开始凝结。试

问原来混合物的组分是多少？

16、将＝20℃、＝30％的空气，先加热到＝50℃，然后送入枯燥箱枯燥物体，枯燥箱出口的空

气温度为＝35℃。试计算从被枯燥的物体中吸收1kg水分时所需的干空气量和加热量。

＝12℃．

＝0.2、流量

＝25kg/min;另

17、在稳定绝热滚动过程中，两股空气流相混合。一股

一股＝25℃．＝0.8、温度和含湿量。

＝40kg／min。如所处压力均为0.1MPa，求混合后空气的相对湿度、

18、冷却塔将水从38℃冷至23℃，水流量为kg/h。从塔底进入的空气的温度为15℃，相对

湿度为50％，塔顶排出的是30℃的饱和空气。求需要送人的空气流量和蒸发的水量。若欲将热水冷却到进口空气的湿球温度,而其它参数不变,则送入的空气的流量又为多少。

19、大气的温度和相对湿度分别为℃、＝70%。室内要求供应℃、

试选择一个空调方案并计算之。

＝50%的空气，供给量为。

第八章理想气体的热力过程

1、一个容积为0.02的封闭容器中，盛有温度18℃．压力为0.3MPa的一氧化碳。问在参与30KJ的热

量后，其压力及温度将上升至多少？

2、2在一直径为5cm的气缸中，有温度为18℃、压力为以0.2MPa的气体0.2。气缸中的活塞承受一

定的重量，且假设活塞移动时没有摩擦。当温度上升到200℃时，问活塞上升多少距离？气体对外作了多少功？3、用于高炉的冷空气，温度为30℃，以每小时3500（标准状态）通过直径为500mm的管道而送

入预热器。在压力P＝830mm汞柱下被加热到800℃，然后此热风再经热风管道而进入高炉。假设热风管道中的风速和冷风管道中一样，试问每小时消耗的热量及热风管道的直径（单位时间的容积流量＝面积×速度），以定比热容和按平均比热容表计算之。4、柴油机的气缸吸入温度＝60℃的空气0.0025

，

＝0.1MPa。由于绝热压缩的结果，空气的温

度高于燃料的着火温度。今要求压缩终了的温度为720℃，问空气应被压缩到多大的容积，压力为多高？

5、活塞式压气机中，氮气的初态为＝0.15MPa、＝27℃。今压缩2kg氮气使其容积为原来的1/4，

若一次压缩是在定温下进行，另一次在绝热下进行，求此两种压缩过程的终态参数。过程中的热量和功量，以及过程中内能、焓、熵的变化，并将过程画在p－p及T－s图上，且比较何种压缩耗功较多。6、容积为0.4

的钢瓶盛有氧气，初状态为

＝15MPa、＝20℃由于气焊消耗了部分氧气，留在瓶

内的氧气相当于从初压绝热膨胀到＝7.5MPa。问共用去了多少千克氧气，瓶内氧气的温度为多少度？设钢瓶为刚体，其容积不发生变化。若瓶内氧气从周边环境吸热，其温度又重新等于20℃，问此时瓶内的压力

为多少？

7、如图9－11所示，1kg空气从初态＝0.198MPa、＝300℃定温膨胀到＝1.68／kg。随后将

空气定压压缩，再在定容下加热，使它重新回到原来的状态。试求出各特性点1、2、3的状态参数

和每一过程中内能、焓、熵的变化量，并画出T－s图。

8、2kg的气体按多变过程膨胀到原有容积的3倍，温度从300℃下降到

60℃。膨胀过程中膨胀功为100kJ，自外界吸热20kJ。求气体的和各是多少？

9、试证明定比热容理想气体在T-S图（图9

－12）上任意两条定压线（或定容线）之间的水平距离相等，即线段12＝34。

证：

10、试证明定比热容理想气体在T－S图（图9－13）上任意两条定压线（或定容线）之间，线段。

11、试在p-v图及T－s图上将满足以下要求的多变过程表示出来（先画四个基本过程），并指出n值的

范围：

（1）工质放热、膨胀；（2）工质膨胀、升压；

（3）工质吸热、压缩、升温；（4）工质放热、压缩、升温；（5）工质放热、降温、升压；（6）工质压缩、降温、降压。解：

＝0.1MPa。进入每级燃气轮机时温度t6＝t8＝504.6℃，膨胀终压为0.1MPa。求在极限回热心况下，该燃气轮机装置理想循环的热效率，并与习题12－1的结果相比较。解：

5、两个内燃机理想循环，一为定容加热循环1－2－3－4－1，另一为定压加热循环1－2'－3－4－1，如图12－18所示。已知下面两点的参数：p1＝0.1MPat1＝60℃p3＝2.45MPat3＝1100℃。工质视为空气，比热容为定值。试求此两循环的热效率，并将此两循环表示在p－V图上。

6、一内燃机混合加热循环，工质视为空气。已知p1＝0.1MPa，ｔ1＝50℃，

、

、

，比热容为定值。求此循环的吸热

量及循环热效率。

7、一内燃机混合加热循环，已知t1＝90℃，t2＝400℃，t3＝590℃，t5＝300℃，如图12-8所示。工质

视为空气，比热容为定值。求此循环的热效率，并与同温度范围内卡诺循环的热效率相比较（提醒：根据各过程的熵变化量，先求出t4）。解：T1=363K,T2=673K,T3=963K,T5=573K

同温度范围那卡诺循环热效率

8、以空气为工质实现卡诺循环。初态为p1＝0.1MPa、T1＝298K，循环中参与的热量q1＝780kJ／kg，

循环最高温度为1772.4K。试确定循环的最高压力和循环热效率，并将此循环表示在p－V图及T－s图上。

第十三章制冷循环

1、某制冷装置的制冷量为250000kJ／h，冷藏室的温度保持在－20℃，周边环境的温度等于20℃。试

求：

（1）此制冷循环制冷系数可能的最大值为多少；（2）此装置所必需消耗的最小功率；

（3）每小时传给周边环境的热量为多少；（4）将此制冷循环画在T－s图上。解：TⅠ=T1=20+273=293KTⅡ=T3=-10+273=263K

（1）空气进入冷藏室的温度T2

由

得

(2)每千克空气由冷藏室吸取的热量

q2=CP(T3-T2)=1.004(263-185)=78.3kJ/kg(3)循环的制冷系数ε

或ε同温度范围内卡诺循环的制冷系数εc=TⅡ/(TⅠ-TⅡ)=263/(293-263)=8.766(4)c循环消耗的功量

W=q2/ε=78.3/1.71=45.8kJ/kg

(5)若冷藏室温度TⅡ=T3'=-5℃,空气进入冷藏室的温度T2'由T1/T2'=T4/T3'

得T2'=T1T3'/T4=293×268/416.5=188.5K此时循环制冷系数ε'

ε'=T2'/(T1-T2')=188.5/(293-188.5)=1.803

(6)若冷藏室温度TⅡ＝T3=0℃,空气进入冷藏室的温度T2'为T2'=T1T3'/T4=293×273/416.5=192.0K此时循环制冷系数

ε\2'/(T1-T2')=192/(293-192)=1.9002、空气制冷循环中（图13－3），已知冷藏室温度为－10℃，冷却水温度为20℃，空气进入冷却器的

温度t4＝143.5℃。设比热容cp＝1.004kJ／（kg·K），k＝1.4。试求：（1）空气进入冷藏室的温度；

（2）每千克空气由冷藏室吸取的热量；（3）循环消耗的净功；

（4）循环的制冷系数，并与同温度范围内逆卡诺循环的制冷系数相比较；（5）冷藏室的温度分别为－5℃及0℃时制冷系数如何变化？

3、氨蒸气压缩制冷装置蒸发器中的温度为－20℃，冷凝器内的压力为1.0027MPa，离开冷凝器时是饱

和液氨。如每小时制冷量为2×105kJ／h，求：（1）每小时氨的质量流量为多少？（2）循环制冷系数。

解：冷凝器中的压力P2=1.0027Mpa,查饱和氨蒸汽表得T2=25℃=298K

蒸发器中的温度T2=-20℃=253K，P2=0.1902Mpah'=h2'=327.2kJ/kg,s'=s2'=3.8405kJ/(kg。K)

又3－4定熵压缩，s3=s4=s\。K)氨蒸汽吸热过程2－3，终态点3的焓h3

节流过程1－2，有h1=h2=536.4kJ/kg每千克氨蒸汽从冷藏室的吸热量q2q2=h3-h2=1508.7-536.4=972.3kJ/kg压缩每千克氨蒸汽的耗功量WW=h4-h3=1703.3-1508.7=194.6kJ/kg每小时所需氨的质量流量

ε＝q2/W=4.996

4、一氨蒸气压缩制冷装置，每小时需将温度为15℃的400kg水制成0℃的冰。氨压缩机从蒸发器中吸

入p2＝0.2908MPa的湿饱和氨蒸气，并绝热压缩到1.0027MPa，然后氨蒸气在冷凝器中凝结。饱和液氮通过节流阀压力降低到p2＝0.2908MPa后进入蒸发器（制冰器）。已如冰的融出热为333kJ／kg，水的比热容为4.1868kJ／（kg·K）。求：（1）制冷量Q0等于多少？（2）氨的循环流量（kg／h）。

解：（1）设备每小时的制冷量已知

℃

(2)每小时循环的氨的质量流量

由P1=1.002