工程热力学课后习题及答案第六版及工程热力学思考题及答案

2-2.已知的M＝28，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＝296.9（2）标准状态下的比容和密度＝0.8＝1.25（3），℃时的摩尔容积 ＝＝64.272-3．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t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B＝101.325kPa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；R＝188.9 （1） （2） （3） （4）压入的CO2的质量 （5）将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得m=12.02kg2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300m3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3m3，充入容积8.5m3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、8.5m3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、8.5m3的空气在0.1MPam3压缩机每分钟可以压缩0.1MPa的空气3m3，则要压缩59.5m3的空气需要的时间19.83min2－8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B＝101kPa，问：（1）气缸中空气的终温是多少？（2）终态的比容是多少？（3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582K（2）空气的初容积p=3000×9.8/(πr2)+101000=335.7kPa0.527m3空气的终态比容＝0.5m3/kg或者0.5m3/kg（3）初态密度＝4kg/m32kg/m32-9解：（1）氮气质量＝7.69kg（2）熔化温度＝361K2－14如果忽略空气中的稀有气体，则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＝20.9％ 1－20.9％＝79.1％标准状态下的比容和密度＝1.288kg/m3＝0.776m3/kg2-15已知天然气的容积成分，，，，，。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＝16.48（2）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）3－1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；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。＝2.67×105kJ（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。3－5，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-210x12-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10＋（－7）＝x1+（－4）x1=7kJ(2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环x2＋（－7）＝2+（－4）x2=5kJ(3)对过程2-b-1，根据－3kJ3-6一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）ΔE（kJ）1～21100011002～30100-1003～4-9500-9504～5050-50解：同上题3-7 解：热力系：1.5kg质量气体闭口系统，状态方程：＝90kJ由状态方程得1000＝a*0.2+b200=a*1.2+b解上两式得：a=-800b=1160则功量为＝900kJ过程中传热量＝990kJ3－8容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为27℃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W＝0因此ΔU=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500kPa，25℃。充气开始时，罐内空气参数为100kPa，25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终态工质为流入的工质和原有工质和m0=mcv2-mcv1mcv2ucv2-mcv1ucv1=m0h0 (1)h0=cpT0ucv2=cvT2ucv1=cvT1mcv1=mcv2=代入上式(1)整理得=398.3K3－10 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）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1.78℃℃空气在加热器中的吸热量＝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，p2减小故吸热减小。3－11 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＝3.57MPa3－12 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解:（1）同上题662K=389℃（2）h=cpT0L=kpT=552K=279℃同（2）只是W不同T=473K＝200℃3－13 解：对理想气体3－14 解：（1）理想气体状态方程＝586K（2）吸热：＝2500kJ3-15 解：烟气放热等于空气吸热1m3空气吸取1.09m＝267kJ＝205℃t2=10+205=2153-16 解： 代入得：＝582K＝309℃3－17 解：等容过程1.4＝37.5kJ3-18 解：定压过程 T1==216.2K T2=432.4K内能变化：＝156.3kJ焓变化：218.8kJ功量交换：＝62.05kJ热量交换：=218.35kJp734-1 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＝717.5 ＝1004.5 ＝3587.5＝8×103J膨胀功：＝32×103J轴功：28.8×103J焓变：＝1.4×8＝11.2×103J熵变：＝0.82×1034－2 有1kg空气、初始状态为，℃，进行下列过程：（1）可逆绝热膨胀到；（2）不可逆绝热膨胀到，；（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：＝111.9×103J熵变为0（2）＝88.3×103J＝116.8（3）＝195.4×103＝0.462×103（4）＝67.1×103J＝189.2K＝－346.44-3 具有1kmol空气的闭口系统，其初始容积为1m3，终态容积为10m3，当初态和终态温度均解：（1）定温膨胀功7140kJ19.14kJ/K(2)自由膨胀作功为019.14kJ/K4－4 质量为5kg的氧气，在30℃温度下定温压缩，容积由3m3变成解：－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：－2.1kJ/K4－5 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℃解：（1）定容过程568.3K内能变化：202.6kJ/kg283.6kJ/kg0.49kJ/(kg.K)4-6 6kg空气由初态p1＝0.3MPa，t1=30℃解：（1）定温过程573.2kJ T2=T1=30（2）定熵过程351.4kJQ＝0221.4K（3）多变过程＝252.3K436.5kJ218.3kJ4－7 已知空气的初态为p1＝0.6MPa，v1=0.236m3/kg。经过一个多变过程后终态变化为p2＝0.12MPa，v2=0.815m解：（1）求多变指数＝1.301千克气体所作的功146kJ/kg吸收的热量 =36.5kJ/kg内能：146-36.5＝－109.5kJ/kg焓：－153.3kJ/kg熵：＝90J/(kg.k)4-8 1kg理想气体由初态按可逆多变过程从400℃降到100℃，压力降为，已知该过程的膨胀功为200kJ，吸热量为40kJ，设比热为定值，求该气体的和解：kJ＝533J/(kg.k)=200kJ解得：n＝1.49R=327J/(kg.k)代入解得：＝533+327=860J/(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解： ＝-116kJ/kg＝454.7K＝143.4kJ/kgw=w1+w2=27.4kJ/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。设已知以下各参数：t1=500℃，v2=0.25m3/kg，p3＝0.1MPa，v3=解：(1)＝1.5MPa＝1263Kp1=p2=1.5MPav1==0.15m3/kg=583K(2)定压膨胀364kJ/kg145.4kJ/kg定熵膨胀505kJ/kg-505kJ/kg或者：其q=0,=-505kJ/kg4-11 1标准m3的空气从初态1p1＝0.6MPa，t1=300℃解：0.274m3/kg0.129MPa369KV2=3V1=0.822mT3=T2=369KV3=V1=0.274m0.387MPa4－12压气机抽吸大气中的空气，并将其定温压缩至p2＝5MPa。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p1＝0.1MPa的空气，压缩到p2＝0.8MPa，压气机每小时吸气量为600标准m3解：定温：0.215kg/s－37.8KW定熵＝－51.3KW4－14 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℃解：最小功率是定温过程m=600/3600=1/6kg/s＝－25.1KW最大功率是定熵过程－32.8KW多变过程的功率－29.6KW4－15 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：0.775MPa =441K4-16 有一离心式压气机，每分钟吸入p1＝0.1MPa，t1=16℃的空气400m3，排出时p2＝0.5MPa，t2=75(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/s4－17 三台空气压缩机的余隙容积均为6％，进气状态均为0.1MPa、27℃解：n=1.4: 0.87n=1.25：=0.84n=1： =0.767-1当水的温度t=80℃，压力分别为0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa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，334.9kJ/kg，335kJ/kg，335.3kJ/kg，335.7kJ/kg。7－2已知湿蒸汽的压力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：h``＝2777kJ/kg h`=762.6kJ/kgv``＝0.1943m3/kg v`＝0.0011274m3/kgu``=h``－pv``=2582.7kJ/kg u`＝h`－pv`=761.47kJ/kgs``=6.5847kJ/(kg.K) s`＝2.1382kJ/(kg.K)hx＝xh``+(1-x)h`=2575.6kJ/kgvx＝xv``+(1-x)v`=0.1749m3/kgux＝xu``+(1-x)u`=2400kJ/kgsx＝xs``+(1-x)s`=6.14kJ/(kg.K)7-3在V＝60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t＝210℃，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：t＝210℃的饱和汽和饱和水的比容分别为：v``＝0.10422m3/kg v`＝0.0011726m3/kgh``＝2796.4kJ/kg h`=897.8kJ/kg湿饱和蒸汽的质量：解之得：x=0.53比容：vx＝xv``+(1-x)v`=0.0558m3/kg焓：hx＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg7－4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h``＝2791.4kJ/kg h`=852.4kJ/kgv``＝0.12714m3/kg v`＝0.0011565m3/kg饱和压力1.5551MPa。刚性容器中水的比容：＝0.1m3/kg<v``因此是湿蒸汽。压力是饱和压力1.5551MPa。干度：＝0.78焓：hx＝xh``+(1-x)h`=2364.8kJ/kg蒸汽的质量和体积：mv=x×m=0.78×2=1.56kgV=mv×v``＝0.19834m37-5已知8m3的湿蒸汽，在p＝0.9MPa时，其湿度（1－x）＝0.65，求此湿蒸汽的质量与焓。解：p＝0.9MPa的饱和参数h``＝2773kJ/kg h`=742.6kJ/kgv``＝0.21484m3/kg v`＝0.0011213m3/kg湿蒸汽的质量：0.0759m3/kg＝105.4kg焓：h=mhx＝x(h``+(1-x)h`)=105.4×1453.24kJ=1.53×103kJ7-6有一台采暖锅炉，每小时能生产压力p＝1MPa（绝对）、x＝0.95的蒸汽1500kg。当蒸汽的流速c≮25m/s时，管道中的压力损失可以不计，求输汽管的内径最小应多大？解：p＝1MPa、x＝0.95的比容查表饱和参数v``＝0.1943m3/kg v`＝0.0011274m3/kg0.18464m3/kg蒸汽体积流量：＝0.077m3/s输汽管的半径最小为＝0.0313m内径：0.0626m7-7某空调系统采用p＝0.3MPa、x＝0.94的湿蒸汽来加热空气。暖风机空气的流量为每小时4000标准m3，空气通过暖风机（从0℃）被加热到120℃。设蒸汽流过暖风机后全部变为p＝0.3MPa的凝结水。求每小时需要多少千克蒸汽（视空气的比热为定值）。解：空气吸收的热量：＝619000kJ/hp＝0.3MPa的饱和参数：h``＝2725.5kJ/kg h`=561.4kJ/kgp＝0.3MPa、x＝0.94蒸汽的焓hx＝xh``+(1-x)h`=2595.7kJ/kg需要蒸汽304.28kg/h法二：湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽＝306.6kg/h7-8气缸中盛有0.5kg、t＝120℃的干饱和蒸汽，在定容下冷却至80℃。求此冷却过程中蒸汽放出的热量。解：t＝120℃的干饱和蒸汽参数：v``＝0.89202m3/kg h``＝2706.6kJ/kg p1=0.19854MPa容积：V=mv``=0.44601m3t＝80℃的饱和蒸汽参数v`＝0.0010292m3/kg v``＝3.4104m3/kgh``＝2643.8kJ/kg h`=334.92kJ/kg p2=0.047359MPa比容：＝0.89202m3/kg干度：＝0.26焓：hx＝xh``+(1-x)h`=935.2kJ/kg放出的热量：q=m(h``120-hx-vx(p2-p1))=817kJ7－9有一刚性容器，用一薄板将它分隔为A、B两部分。在A中盛有1kg、压力pA＝0.5MPa的干饱和蒸汽，B中盛有2kgpB＝1MPa，x＝0.80的湿蒸汽。当隔板抽去后，经过一段时间容器中的压力稳定在p3＝0.7MPa。求（1）容器的总容积及终了时蒸汽的干度；（2）由蒸汽传给环境的热量。解：（1）容器的总容积pA＝0.5MPa的干饱和蒸汽参数v``＝0.37481m3/kg h``＝2748.5kJ/kg uA＝2561.1kJ/kgA占容积：VA=mAv``=0.37481m3pB＝1MPa的饱和蒸汽参数v``＝0.1943m3/kg v`＝0.0011274m3/kgh``＝2777kJ/kg h`＝762.6kJ/kg vB=xv``+(1-x)v`=0.155m3/kghB＝xh``+(1-x)h`=2374kJ/kguB＝2219kJ/kgB占容积：VA=mBv=0.31m3总容积:V=VA+VB=0.685m30.7MPa的饱和蒸汽参数v``＝0.27274m3/kg v`＝0.0011082m3/kgh``＝2762.9kJ/kg h`＝697.1kJ/kg蒸汽比容：0.228m3/kg蒸汽干度：＝0.84（2）由蒸汽传给环境的热量终了时的焓：hx＝xh``+(1-x)h`=2502kJ/kgux＝2342.4kJ/kg＝-193.7kJ7－10将1kgp1=0.6MPa，t1=200℃的蒸汽在定压条件下加热到t2=300℃，求此定压加热过程加入的热量和内能的变化量。若将此蒸汽再送入某容器中绝热膨胀至p3=0.1MPa，求此膨胀过程所作的功量。解：查表p1=0.6MPa，t1=200℃h1=2850kJ/kg v1=0.352m3/kg （u1=2639kJ/kg）查表p2=0.6MPa，t2=300℃h2=3061kJ/kg v2=0.4344m3/kg s2=7.372kJ/(kg.K) （u2=2801kJ/kg）查表p3=0.1MPa，s=7.372h3=2680kJ/kg v3=1.706m3/kg （u3=2509kJ/kg）定压过程加入的热量和内能变化量q=h2-h1=211kJ/kg=162kJ/kg绝热膨胀过程所作的功量＝292kJ/kg7-11汽轮机进汽参数为：p1=3MPa，t1=450℃，蒸汽在汽轮机中绝热膨胀到p2=5kPa后排入冷凝器。求：（1）可逆绝热膨胀时蒸汽的终参数及汽轮机所作的功；（2）若蒸汽在汽轮机中为不可逆绝热膨胀，引起的熵产为0.25kJ/(kg.K)，则汽轮机作的功将为多少？解：查表p1=3MPa，t1=450℃的参数h1=3344kJ/kg s1=7.083kJ/(kg.K)则绝热膨胀到p2=5kPa，s2=7.083kJ/(kg.K)时蒸汽的终参数t2=32.88℃ h2=2160kJ/kg v2=23.52m3/kg 汽轮机所作的功1184kJ/kg（2）不可逆绝热膨胀后的熵为s3=7.083+0.25＝7.333kJ/(kg.K)p3=5kPa蒸汽的终参数：h3=2236kJ/kg 汽轮机所作的功1108kJ/kg7-12有一台工业锅炉，每小时能生产压力p1=1.4MPa，t1=300℃的过热蒸汽10t。已知给水的温度25℃；从锅筒引出的湿蒸汽的干度x＝0.96；湿蒸汽在过热蒸汽中再加热至300℃；煤的发热值为29400kJ/kg。试求（1）若锅炉的耗煤量B＝1430kg/h，求锅炉效率；（2）湿蒸汽在过热器中所吸收的热量及内能的变化量。解：（1）煤的总发热量42.042MkJ/hp1=1.4MPa，t1=300℃的过热蒸汽的参数：h1=3040kJ/kg v1＝0.1823m3/kg取水为定值比热，其的焓值：h0＝25×4.1868＝104kJ/kg单位蒸汽吸热量：q=h1-h0=2936kJ/kg总吸热量：29.36MkJ/h锅炉效率：69.84％（2）湿蒸汽的参数v2＝0.136m3/kgh2＝2708kJ/kg定压过程吸收的热量q=m(h1-hx)=3.32MkJ内能的变化:=2.65MkJ7-13有一废热锅炉，进入该锅炉的烟气温度为ty1=600℃排烟温度为ty2=200℃。此锅炉每小时可产生ts=100℃的干饱和蒸汽200kg，锅炉进水温度为20℃，锅炉效率为60％。（1）求每小时通过的烟气量；（2）试将锅炉中烟气的放热过程与蒸汽的吸热过程定性的表示在同一t-s图上。解：ts=100℃的干饱和蒸汽的焓：h=2676.3kJ/kg 20℃水的焓：h0=20*4.186=83.7kJ/kg水的吸热量：q1=200*(2676.3-83.7)=518520kJ/h烟气的放热量：q=864200kJ/h烟气量：＝2139kg/h=1.93m3/kgV=4128m3/h7-14湿蒸汽进入干度计前的压力p1=1.5MPa，经节流后的压力p2=0.2MPa，温度t2=130℃。试用焓熵图确定湿蒸汽的干度。解：节流前后焓不变查h-s图得：x=0.978-1 温度20℃，压力0.1MPa，相对湿度70％的湿空气2.5m3。求该湿空气的含湿量、水蒸气分压力、露点、水蒸气密度、干空气质量、湿空气气体常数。如该湿空气在压力不变的情况下，被冷却为10℃的饱和空气，求析出的水量。解：（1）水蒸气分压力：根据20℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为MPa0.00163576MPa含湿量：＝10.34露点：查水蒸气表，当0.00163576MPa时，饱和温度即露点14.35℃水蒸气密度：干空气质量：2.92㎏求湿空气质量2.95㎏湿空气气体常数：288.8查在10℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为1.228kPa含湿量：＝7.73析出水量：＝7.62g8-2 温度25℃，压力0.1MPa，相对湿度50％的湿空气10000kg。求该湿空气的露点、绝对湿度、含湿量、湿空气密度、干空气密度、湿空气容积。解：水蒸气分压力：根据25℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为3.169kPa0.5×3.169=1.58kPa露点：查水蒸气表，当1.58kPa时，饱和温度即露点 13.8℃25℃,＝43.36绝对湿度：＝0.0115含湿量：＝9.985湿空气密度：＝0.8671.16干空气密度：1.15湿空气容积：8600m38-3查表题8－4压力B为101325Pa的湿空气，在温度1＝5℃，相对湿度1＝60％的状态下进入加热器，在2＝20℃离开加热器。进入加热器的湿空气容积为＝10000m3。求加热量及离开加热器时湿空气的相对湿度。解：查饱和空气状态参数1＝5℃，＝872Pa2＝20℃，＝2.337kPa分别计算状态参数：1＝5℃，1＝60％时＝872×60％＝523.2Pa3.2g/kg(a)13.08kJ/kg(a)在加热器中是等湿过程：3.2g/kg(a)28.32kJ/kg(a)查图得湿空气相对湿度：2＝23％干空气的质量：12634kg加热量：1.9×105kJ8－5有两股湿空气进行绝热混合，已知第一股气流的1＝15m3/min，1＝20℃，1＝30％；第二股气流的2＝20m3/min，2＝35℃，2＝80％。如两股气流的压力均为1013×102Pa，试分别用图解法及计算法求混合后的焓、含湿量、温度、相对湿度。解：图解法略。计算法：查饱和空气状态参数1＝20℃，＝2.337kPa，h1=31.14kJ/kg(a) 2＝35℃，＝5.622kPa，h2=109.4kJ/kg(a)4.37g/kg(a)28.9g/kg(a)17.65kg21.75kg焓：＝74.34kJ/kg(a)=17.9g/kg(a)查图得：28.5℃ ＝73％8-6已知湿空气的60kJ/kg(a)，t=25℃，试用B＝0.1013MPa的焓湿图，确定该湿空气的露点、湿球温度、相对湿度、水蒸气分压力。解：露点19℃湿球温度20.8℃相对湿度69％3.167kPa水蒸气分压力＝2185Pa8-7在容积＝60℃的房间内，空气的温度和相对湿度分别为21℃及70％。问空气的总质量及焓kg值各为多少？设当地大气压为B＝0.1013MPa解：空气21℃对应的饱和压力：2.485kPa水蒸气的分压力：＝1.7295kPa温度21℃和相对湿度分别为70％的空气焓：48.77kJ/kg(a)干空气的质量：70.8kg空气的含湿量：10.8g/kg(a)空气的总质量：＝71.5kg空气的焓值：70.8×48.77＝3452.9kJ8-8将温度1＝15℃，1＝60％的空气200m3加热到2＝35℃，然后送入到干燥器。空气在干燥器总与外界绝热的情况下吸收物料总的水份，离开干燥器的相对湿度增至3＝90％。设当地大气压力B＝0.1013MPa。试求(1)空气在加热器中的吸热量；（2）空气在干燥器中吸收的水份。解：查表1＝15℃，＝1.704kPa2＝35℃，＝5.622kPa计算状态参数：1＝15℃，1＝60％时＝1.02kPa6.33g/kg(a)31.15kJ/kg(a)在加热器中是等湿过程：6.3g/kg(a)51.5kJ/kg(a)查图得湿空气相对湿度：2＝18％干空气的质量：242.6kg加热量：4937.8kJ干燥器中是绝热过程h3=h2=51.5kJ/kg(a)由3＝90％查表得＝12.64g/kg(a)吸收的水份：＝1538.4g8-9某空调系统每小时需要c＝21℃，c＝60％的湿空气12000m3。已知新空气的温度1＝5℃，1＝80％，循环空气的温度2＝25℃，2＝70％。新空气与循环空气混合后送入空调系统。设当时的大气压力为0.1013MPa。试求（1）需预先将新空气加热到多少度？（2）新空气与循环空气的流量各为多少（kg/h）？解：已知：1＝5℃，1＝80％，2＝25℃，2＝70％查h-d图可得：h1=15.86kJ/kg(a)d1=4.32g/kg(a)，h2=60.63kJ/kg(a)d2=13.93g/kg(a)求c＝21℃，c＝60％的水蒸气分压力hc＝44.76kJ/kg(a)，dc=9.3g/kg(a)，＝2.485kPa，＝1.49kPa，求干空气质量：14195kg/h根据混合空气的焓和含湿量计算公式可得：6839kg/h 7356kg/hh=27.7kJ/kg(a)根据d=d1=4.32g/kg(a)查图得t=178-10为满足某车间对空气温度及相对湿度的要求，需将1＝10℃，1＝30％的空气加热加湿后再送入车间，设加热后空气的温度2＝21℃，处理空气的热湿比＝3500。试求空气终了时的状态参数d2、h2、2。解：由1＝10℃，1＝30％，＝3500查图得：h2＝56kJ/kg(a)，d2=13.5g/kg(a)，2＝85％8-11某空调系统每小时需要2＝21℃，2＝60％的湿空气若干（其中干空气质量4500kg/h）。现将室外温度1＝35℃，1＝70％的空气经处理后达到上述要求。（1）求在处理过程中所除去的水分及放热量；（2）如将35℃的纯干空气4500kg冷却到21℃，应放出多少热量。设大气压力B＝101325Pa。解：（1）查h-d图2＝21℃，2＝60％1＝35℃，1＝70％得h1=99.78 kJ/kg(a) d1=25.17g/kg(a)h2=44.76 kJ/kg(a) d2=9.3g/kg(a)处理过程除去的水分=71.4kg/h放热量：＝247.6kJ/h（2）将35℃的纯干空气4500kg冷却到21℃，放出热量＝63630kJ8－12已知湿空气的温度＝18℃，露点d＝8℃,试求相对湿度、绝对湿度及含湿量。如将上述湿空气加热至40℃，其相对湿度、绝对湿度有何变化？如将其冷却至饱和状态，求其相对湿度与绝对湿度。当时大气压力为0.1013MPa解：(1)查图得： 52％＝65.08m3/kg＝0.008kg/m36.7g/kg(a)(2)相对湿度2=14％ ＝19.5m3/kg绝对湿度＝0.0072kg/m3(3)冷却至饱和状态3=100％饱和温度为8℃ ＝120.9m3/kg绝对湿度＝0.00827kg/m38-13冷却塔中水的温度由38℃被冷却至23℃，水流量100×103kg/h。从塔底进入的湿空气参数为温度15℃，相对湿度50％,塔顶排出的是温度为30℃的饱和空气。求需要送入冷却塔的湿空气质量流量和蒸发的水量。若欲将热水（解：查h-d图1＝15℃，1＝50％2＝30℃，2＝100％得h1=28.45 kJ/kg(a) d1=5.28g/kg(a)h2=99.75kJ/kg(a) d2=27.2g/kg(a)由t3＝38℃和t4＝23℃，取水的平均定压比热＝4.1868kJ/(kg.K)水的焓值：＝159.1kJ/kg＝96.3 kJ/kg干空气的质量：＝90.7×103kg送入湿空气的质量＝91.2×103kg蒸发的水量＝1988kg/h（2）查图湿球温度为9.7℃，＝40.6kJ/kg＝168.3×103kg送入湿空气的质量＝169.2×103kg8－14某厂房产生余热16500kJ/h，热湿比＝7000。为保持室内温度2＝27℃及相对湿度2＝40％的要求，向厂房送入湿空气的温度1＝19℃，求每小时的送风量为多少千克及厂房的产湿量。大气压力B＝101325Pa。解：厂房的余湿：＝2.357kg/h查图得h2=49.84 kJ/kg,h1=35kJ/kg，d1=6.3g/kg(a)送干空气量1112kg/h送风量＝1.12×103kg/h9-1压力为0.1MPa，温度为20℃的空气，分别以100、300、500及1000m/s解：h1==1.01×293=296kJ/kgh0=h1+当c=100m/s时：h0=301kJ/kg，T0＝＝298K，＝0.106MPa当c=300m/s时：h0=341kJ/kg，T0＝337.6K，p0=0.158MPa当c=500m/s时：h0=421kJ/kg，T0＝416.8K，p0=0.33MPa当c=1000m/s时：h0=796kJ/kg，T0＝788.1K，p0=0.308MPa9-2质量流量kg/s的空气在喷管内作定熵流动，在截面1-1处测得参数值p1=0.3MPa，t1＝200℃，c1=20m/s。在截面2-2处测得参数值p2＝0.2MPa。求2-2截面处的喷管截面积。解：0.1584>0.2MPa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，t1＝80℃，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解:2.53=1.33<1.5MPa没有到临界。滞止温度：＝354.24K滞止压力：＝2.56MPa317.5m/s＝304K0.058m3/kg0.55m3/s9-4如上题喷管背压pb=0.1MPa。求喷管出口的气流速度及质量流量？解：2.53=1.33MPa>pb所以渐缩喷管进口截面压力p2＝pc＝1.33MPa由定熵过程方程可得：（按c1＝0处理）＝294Kc2＝a＝＝344m/s0.0634m3/kg0.543m3/s9-5空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面上空气参数p1=0.7MPa，t1＝947℃，c1=0m/s。喷管出口处的压力p2分别为0.5MPa及0.12MPa，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：（1）p2＝0.5MPa0.7=0.37MPa<pb未到临界，选用渐缩喷管。＝1108K474m/s0.636m3/kg6.7cm2（2）p2＝0.12MPa0.7=0.37MPa>pb选缩放喷管。＝737K985m/s1.76m3/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，t1＝100℃；在截面2-2处，测得c2=171.4m/s，p2＝0.14MPa。若流动无摩擦损失，求（1）质量流量；（2）截面2-2处的空气温度；（3）截面1-1与截面解：（1）质量流量0.71m3/kg14.08kg/s（2）＝1.22m3/kg595K（3）3141kJ/s9-7有p1=0.18MPa，t1＝300℃的氧气通过渐缩喷管，已知背压pb=0.1MPa。喷管出口直径d2=10mm解：p2＝0.1MPa0.18=0.1MPa=pb出口为临界流速416.7m/s质量流量＝484K1.26m3/kg0.026kg/s9－8空气通过一喷管，进口压力p1=0.5MPa，t1＝600K，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η＝0.95，则喷管气体出口速度及出口截面积各为多少？解：0.5=0.264MPa>p2所以应采用缩放喷管。(1)出口流速：0.6314＝378.8K1.09m3/kg667m/s＝24.5cm2(2)650m/s390K1.12m3/kg＝25.8cm29-9某燃气p1=1MPa，t1＝1000K，流经渐缩渐扩喷管。已知喷管出口截面上的压力p2=0.1MPa，进口流速c1＝200m/s，喷管效率η＝0.95，燃气的质量流量50kg/s，燃气的比热k＝1.36，定压质量比热cp＝1kJ/(kg.K)。求喷管的喉部截面积和出口截面积。解：进口流速c1＝200m/s20kJ/kg远小于燃气的进口焓＝1000kJ/kg忽略。出口流速：0.5436＝543.6K955m/s931m/s566K＝264.7kJ/(kg.K)1.5m3/kg出口截面积＝805cm2(2)喉部流速：0.535MPa＝847.4K552m/s0.4193m3/kg喉部截面积＝380cm29-10水蒸气压力p1=0.1MPa，t1＝120℃以500m/s解：p1=0.1MPa，t1＝120℃时水蒸气焓h1=2716.8kJ/kg，s1=7.4681kJ/(kg.K)滞止焓h0=h1+c2/2=2841.8kJ/kg查表得p0=0.19MPat0=185.79-11水蒸气的初参数p1=2MPa，t1＝300℃，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解：h1=3023kJ/kg，s1=6.765kJ/(kg.K)pc=0.546×2=1.092MPahc=2881kJ/kg，vc=2.0m3h2=2454kJ/kg，v2=1.53m3cc=532.9m/sc2=1066.7m/s质量流量0.533kg/s＝76.4cm29-12解：h1=3231kJ/kg，节流后s=7.203kJ/(kg.K)h2=3148kJ/kg，v2=0.2335m3pb/p>0.546渐缩喷管c2=407.4m/s0.35kg/s9-13解：查表得h2=2736kJ/kg由p1=2MPa等焓过程查表得x1＝0.97t1=212.443.4K/MPa9-14解:查表得：h1=3222kJ/kgh2=3066kJ/kgc2=558.6m/s ＝519m/s动能损失：21kJ/kg9-15解：0.199kJ/(kg.K)（理想气体的绝热节流过程温度相等）用损＝59.7kJ/kg9-16解：由得355K＝337m/s10-1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解：朗肯循环的热效率h1为主蒸汽参数由初参数16.5MPa、550℃查表得：h1=3433kJ/kg s1=6.461kJ/(kg.K)h2由背压和s1定查h-s图得：p2=4、6、8、10、12kPa时分别为h2=1946、1989、2020、2045、2066kJ/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、205.29kJ/kg故热效率分别为：44.9％、44％、43.35％、42.8%、42.35％10-2某朗肯循环的蒸汽参数为：t1＝500℃、p2＝1kPa，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解：（1）当t1＝500℃，p1分别为4、9、14MPa时初焓值分别为：h1=3445、3386、3323kJ/kg熵为s1=7.09、6.658、6.39kJ/(kg.K)p2＝1kPa(s2=s1)对应的排汽焓h2：1986、1865、1790kJ/kg3点的温度对应于2点的饱和温度t3=6.98℃、焓为s3=0.106kJ/(kg.K)3`点压力等于p1，s3`=s3，t3`=6.9986、7.047、7.072℃则焓h3`分别为：33.33、38.4、43.2kJ/kg循环加热量分别为：q1=h1-h3`=3411、3347、3279.8kJ/kg（2）凝结水泵消耗功量：h3`-h3进出口水的温差t3`-t3（3）汽轮机作功量h1-h2循环净功h1-h2-(h3`-h3)（4）汽轮机的排汽干度s2=s1=7.09、6.658、6.39kJ/(kg.K)p2＝1kPa对应的排汽干度0.79、0.74、0.71（5）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（％）3445198633.3329.33341140.01861459145542.783386186538.429.3333479.070.0671521151245.173323179043.229.333279.813.870.0921533151946.7410-3一理想朗肯循环，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7kPa下运行。若忽略泵功，试求：（1）平均加热温度；（2）平均放热温度；（3解：1点焓和熵分别为：3433kJ/kg、6.529kJ/(kg.K)2点焓和熵分别为：2027kJ/kg、6.529kJ/(kg.K)3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：163.38kJ/kg、0.5591kJ/(kg.K)平均加热温度547.7K平均放热温度312.17K循环热效率43％10-4一理想再热循环，用水作为工质，在汽轮机入口处蒸汽的状态为14MPa、540℃，再热状态为3MPa、540℃和排汽压力7kPa下运行。如忽略泵功，试求：（1）平均加热温度；（2）平均放热温度；（解：1点焓和熵分别为：3433kJ/kg、6.529kJ/(kg.K)3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：163.38kJ/kg、0.5591kJ/(kg.K)再热入口焓B：压力为3MPa，熵为6.529kJ/(kg.K)，hB=2988kJ/kg再热出口焓A：hA=3547kJ/kg，sA=7.347kJ/(kg.K)2点焓和熵分别为：2282kJ/kg、7.347kJ/(kg.K)平均加热温度564K平均放热温度312K循环热效率44.7％10-5某回热循环，新汽压力为10MPa，温度为400℃，凝汽压力50kPa，凝结水在混合式回热器中被2MPa解：1点焓和熵分别为：h1=3096kJ/kg、s1=6.211kJ/(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2MPa和s4=s1）：h4=2736kJ/kg2MPa对应的饱和温度212.37℃，求抽汽率＝0.237循环功量：794kJ/kg热效率：36.2％10-6 某厂的热电站功率12MW，使用背压式汽轮机p1＝3.5MPa，t1＝435℃、p2＝0.8MPa，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p2＝7kPa的凝汽式汽轮机生产，热能（0.8MPa的230解：1点的焓h1=3303kJ/kg、s1=6.957kJ/(kg.K)排汽点焓（s2=s1）h2=2908kJ/kg锅炉进口水焓（0.8MPa对应的饱和水焓）h3=720.9kJ/kg热效率：＝15.3％总耗煤量：＝4.61kg/s=16.6t/h有15.3％的热能发电，发电煤耗为：m1=m=0.705kg/s＝2.54t/hp2＝7kPa对应的排汽焓和锅炉进口水焓：h2=2161kJ/kg h3=163.38kJ/kg电的耗煤量：＝1.96kg/s＝7.06t/h供热煤耗量相同14.06t/h。总煤耗：m=7.06+14.06=21.12t/h10-7小型供热、供电联合电站，进入汽轮机新蒸汽的压力为1MPa、温度为200℃，汽轮机供热抽汽压力为0.3MPa，抽汽通过热交换器后变成0.3MPa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解：0.3MPa的饱和液体、饱和汽、汽化潜热的焓：561.4kJ/kg，2725.5kJ/kg、2181.8kJ/kg进入热交换器的抽汽量：＝0.23kg/s新汽焓h1=2827kJ/kg，s1=6.693kJ/(kg.K)排汽焓(s2=s1)h2=2295kJ/kg抽汽焓(s3=s1)h3=2604kJ/kg乏汽量：＝2.25kg/s总蒸汽量：m=m1+m2=2.48kg/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，燃料燃烧当中对工质的传热量为700kJ/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，＝0.73kJ/(kg.K)。解：热效率57.4％轴功：401.5kW＝703.7K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1600kJ/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：＝889K4.78MPa3点压力和温度：p3=p22458K4点的压力和温度：＝5.40.443MPa＝1231K热效率：4.2＝52％10－10燃气轮机进气参数为p1＝0.1MPa、t1＝17℃、＝8，工质定压吸热终了温度t3＝600℃，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==0.8MPa＝530K压气机消耗的功：245kJ/kg＝478K燃气轮机作功：403kJ/kg燃气轮机装置的轴功158kJ/kg350kJ/kg411-1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解：压缩机出口压力故：＝0.325MPaT3=20+273=293K＝209K致冷量：＝1.01×（263-209）＝54.5kJ/kg致冷剂的质量流量0.43kg/s＝368K压缩功：w1=cp(T2-T1)=106kJ/kg压缩功率：P1=mw1=45.6kW膨胀功：w2=cp(T3-T4)=84.8kJ/kg膨胀功率:P2=mw2=36.5kW循环的净功率:P=P1-P2=9.1KW11-2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解：已知T3=32+273=305K＝446K＝205K致冷量：＝1.01×（300-205）＝96kJ/kg致冷机消耗的净功:W=cp(T2-T1)－cp(T3-T4)=46.5kJ/kg致冷系数：2.0611－3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解：在lgp-h图上查各状态点参数。,p1=0.133MPa h1=386kJ/kg s1=1.739kJ/(kg•K),p2=1.016MPa h2=430kJ/kg,h3=419kJ/kgh5=h4=256kJ/kg致冷量：q2=h1-h5=386-256=130kJ/kg每小时的制冷量:Q2=m×q2=12900kJ/h压缩功：w=h2-h1=430-386=44kJ/kg致冷系数:2.95理论功率P=mw=100×44/3600=1.22kW11-4用一台氨蒸气压缩致冷机制冰，氨的蒸发温度为-5℃，冷凝温度为30℃，冷凝器中冷却水的进口温度为12℃，出口水温为20℃，欲在每小时内将解：致冷机每小时的制冷量：Q=1000×340=340000kJ在lgp-h图上查各状态点参数。p1=335.7kPa h1=1452kJ/kg s1=5.6856kJ/(kg•K)p2=1.1686MPa h2=1620kJ/kgh5=h4=343kJ/kg致冷量：q2=h1-h5=1114kJ/kg氨每小时的流量；＝305.2kg致冷机的功率：P=mw=m(h2-h1)=14kW冷凝器热负荷：Q1=m(h2-h4)=390000kJ/h冷却水每小时的消耗量：=1.16×104kg/h11-5一台氨致冷装置，其致冷量kJ/h，蒸发温度－15℃，冷凝温度30℃，过冷温度25℃，从蒸发器出口的蒸气为干饱和状态。求（1）理论循环的致冷系数；（2）致冷剂的质量流量；（解：查表得压力和焓分别为：h1=1400kJ/kg, p1=0.35MPa, s1=5.75kJ/(kg•K) h2=1650kJ/kg, p2=1.2MPa, s2=5.75kJ/(kg•K), h3=320kJ/kg制冷量：q2=h1-h3=1080kJ/kg压缩功：w=h2-h1=250kJ/kg（1）致冷系数:4.32（2）致冷剂的质量流量：＝370kg/h（3）消耗的功率25.7kW11-611-7一台用氟利昂R134a为致冷剂的蒸汽压缩致冷装置，被用作室内供热，它要求的最大加热量是将标准状况下30m3/min的空气从5℃加热到30℃，冷凝器的最低温度必须较空气的最高温度高20解：（1）热泵的供热负荷：标准状况下30m3/min的空气的质量为：=38.7kg/min=0.645kg/s16.3kJ/s冷凝器温度为30+20＝50℃，蒸发温度为-4℃查表得压力和焓分别为：h1=395kJ/kg, s1=1.725kJ/(kg•K) h2=430kJ/kg, h3=272kJ/kg制热量：q1=h1-h3+h2-h1=158kJ/kg压缩功：w=h2-h1=35kJ/kg（2）致冷剂的质量流量：＝0.103kg/s（3）消耗的功率3.6kW11-8热泵利用井水作为热源，将20℃的空气8×104m3/h加热到30℃，使用氟利昂R134a为致冷剂，已知蒸发温度为5℃，冷凝温度为35℃，空气的定压容积比热为，井水的温度降低解：查表得压力和焓分别为：h1=400kJ/kg, h2=420kJ/kg, h3=250kJ/kg制热量：q1=h2-h3=170kJ/kg吸热量：q2=h1-h3＝150kJ/kg压缩功：w=h2-h1=20kJ/kg加热空气额热量：80000×1.256×10=1×106kJ/h致冷剂流量：＝5.88×103kg/h必需的井水量：mw=mq2/(4.18*7)=30143kg/h压缩机功率:32.6kW氟利昂R134a在35℃时比容为0.018m3/kg压缩机的压气量:5.88×103/0.018=3.27×105m3/h11-9解：制冷量：Q＝m2×cp×(t2-t1)=1000×4.18×8=3.344×104kJ/min蒸发器内压力：1.001(7℃)冷凝器内压力：4.2kPa补充水量：Q/r=3.344×104/2484/0.98=13.7kg/min工程热力学思考题及答案第一章基本概念闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系？答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是它们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。假如容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式p=pb+pe(p>pb)，pv=pb−p(pb<p)中，当地大气压是否必定是环境大气压？答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。温度计测温的基本原理是什么？答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。经验温标的缺点是什么？为什么？答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。促使系统状态变化的原因是什么？答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化。(1)将容器分成两部分，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。若突然抽去隔板，气体（系统）是否做功？(2)设真空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块，问气体（系统）是否做功？(3)上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在p−v图上表示？答：（1）第一种情况不作功；（2）第二种情况作功；（3）第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。经历一个不可逆过程后，系统能否恢复原来状态？包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态？答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。系统和外界整个系统不能恢复原来状态。系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统和外界有什么变化？若上述正向及逆向循环环中有不可逆因素，则系统及外界有什么变化？答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到原来状态，外界没有变化；若存在不可逆因素，系统恢复到原状态，外界产生变化。工质及气缸、活塞组成的系统经循环后，系统输出的功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功？答：不一定。主要看输出功的主要作用是什么，排斥大气功是否有用。第二章热力学第一定律刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A中存有高压空气，B中保持真空。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如何变化？若隔板上有一小孔，气体泄漏入B中，分析A、B两部分压力相同时A、B两部分气体的热力学能如何变化？答：将隔板抽去，根据热力学第一定律其中所以容器中空气的热力学能不变。若有一小孔，以B为热力系进行分析只有流体的流入没有流出，，忽略动能、势能B部分气体的热力学能增量为，A部分气体的热力学能减少量为热力学第一定律能量方程式是否可以写成下列两种形式：、q=Δu+pv的形式，为什么？答:热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述的形式。对于只有在特殊情况下，功可以写成。热力学第一定律是一个针对任何情况的定律，不具有=这样一个必需条件。对于公式，功和热量不是状态参数所以不能写成该式的形式。热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式：q=Δu+w分别讨论上述两式的适用范围.答：

适用于任何过程，任何工质

可逆过程，任何工质为什么流动功出现在开口系能量方程式中，而不出现在闭口系能量方程式中？答：流动功是由流进（出）系统的工质传递而由工质后面的物质系统作出的。对于闭口系统，不存在工质的流进（出）所以不存在这样进行传递的功。稳定流动能量方程式是否可应用于活塞式压气机这种机械的稳定工况运行的能量分析？为什么？答：可以。稳定流动能量方程式可应用于任何稳定流动过程，对于连续工作的周期性动作的能量转换装置，只要在平均单位时间所作的轴功、吸热量以及工质的平均流量为常量，虽然它内部工质的状态及流动情况是变化的，但这种周期性的变化规律不随时间而变，所以仍然可以利用稳定流动能量方程式分析其能量转换关系。第三章热力学第二定律热力学第二定律能否表达为：“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能。”这种说法有什么不妥当?答：不能这样表述。表述不正确，对于可逆的定温过程，所吸收的热量可以全部转化为机械能，但是自身状态发生了变化。所以这种表述不正确。自发过程是不可逆过程，非自发过程必为可逆过程，这一说法是否正确？答：不正确。自发过程是不可逆过程是正确的。非自发过程却不一定为可逆过程。请给“不可逆过程”一个恰当的定义。热力过程中有哪几种不可逆因素？答：一切非准静态过程都是不可逆过程。不可逆因素有：摩擦、不等温传热和不等压做功。试证明热力学第二定律各种说法的等效性：若克劳修斯说法不成立，则开尔文说也不成立。答：热力学第二定律的两种说法反映的是同一客观规律——自然过程的方向性是一致的，只要一种表述可能，则另一种也可能。假设热量Q2能够从温度T2的低温热源自动传给温度为T1的高温热源。现有一循环热机在两热源间工作，并且它放给低温热源的热量恰好等于Q2。整个系统在完成一个循环时，所产生的唯一效果是热机从单一热源（T1）取得热量Q1-Q2，并全部转变为对外输出的功W。低温热源的自动传热Q2给高温热源，又从热机处接受Q2，故并未受任何影响。这就成了第二类永动机。违反了克劳修斯说法，必须违反了开尔文说法。反之，承认了开尔文说法，克劳修斯说法也就必然成立。（1）循环净功Wnet愈大则循环效率愈高；（×）（2）不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；（×）（3）可逆循环的热效率都相等；（×）循环热效率公式是否完全相同？各适用于哪些场合？答：这两个公式不相同。适用于任何工质，任何循环。适用于任何工质，卡诺循环与大气温度相同的压缩空气可以膨胀做功，此事实是否违反了热力学第二定律？答：不违反热力学第二定律，对于理想气体的定温过程，从单一热源吸热并膨胀做功，工质的状态发生了变化，所以不违反热力学第二定律。下列说法是否正确：（1）熵增大的过程必定为吸热过程（×）；（2）熵减小的过程必为放热过程（×）；（3）定熵过程必为逆绝热过程（×）。下列说法是否有错误：熵增大的过程必为不可逆过程（×）使系统熵增大的过程必为不可逆过程（×）熵产sg>0的过程必为不可逆过程（√）不可逆过程的熵变Δs无法计算（×）如果从同一初始态到同一终态有两条途径，一为可逆，另一为不可逆，则，，是否正确？答：、、不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵，S2>S1，不可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵S2<S1?答：不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵S2>S1不可逆绝热压缩的终态熵也大于初态熵S2>S1。工质经过不可逆循环有？答：工质经过不可逆循环有从点a开始有两个可逆过程：定容过程a-b和定压过程a-c，b、c两点在同一条绝热线上，问qab和qac哪个大？并在T-s上表示过程a-b、a-c及qab、qac答：由图可知为1-a-b-2-1的面积；为1-a-c-2-1的面积

某种理想气体由同一初态经可逆绝热压缩和不可逆绝热压缩两种过程将气体压缩到相同的终压，在p-v图和T-s图上画出两过程，并在T-s图上画出两过程的技术功及不可逆过程的用损失。答：由同一初态经可逆绝热压缩和不可逆绝热压缩两种过程到相同终压如图所示。

由图可知，可逆绝热压缩过程的技术功为面积1-2T-j-m-1，不可逆绝热压缩过程的技术功为面积1-2’T对于一个孤立系统，其内部若进行了可逆过程则孤立系统的总能不变，总熵不变总火用也不变？答：若系统内进行的是不可逆过程则系统的总能不变，总熵增加，总火用减小。第四章理想气体的性质怎样正确看待“理想气体”这个概念？在进行实际计算是如何决定是否可采用理想气体的一些公式？答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实际气体在低压高温时的抽象，是一种实际并不存在的假想气体。判断所使用气体是否为理想气体（1）依据气体所处的状态（如：气体的密度是否足够小）估计作为理想气体处理时可能引起的误差；（2）应考虑计算所要求的精度。若为理想气体则可使用理想气体的公式。气体的摩尔体积是否因气体的种类而异？是否因所处状态不同而异？任何气体在任意状态下摩尔体积是否都是0.022414m3/mol?答：气体的摩尔体积在同温同压下的情况下不会因气体的种类而异；但因所处状态不同而变化。只有在标准状态下摩尔体积为0.022414m3/mol摩尔气体常数R值是否随气体的种类不同或状态不同而异？答：摩尔气体常数不因气体的种类及状态的不同而变化。如果某种工质的状态方程式为pv=RgT，那么这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数吗？答：一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体，那么其比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。对于一种确定的理想气体，是否等于定值？是否为定值？在不同温度下、是否总是同一定值？答：对于确定的理想气体在同一温度下为定值，为定值。在不同温度下为定值，不是定值迈耶公式是否适用于理想气体混合物？是否适用于实际气体？答：迈耶公式的推导用到理想气体方程，因此适用于理想气体混合物不适合实际气体。试论证热力学能和焓是状态参数，理想气体热力学能和焓有何特点？答：在工程热力学里，在无化学反应及原子核反应的过程中，化学能、原子核能都不变化，可以不考虑，因此热力学能包括内动能和内位能。内动能由温度决定，内位能由v决定。这样热力学能由两个状态参数决定。所以热力学能是状态参数。由公式h=u+pv可以看到，焓也是由状态参数决定，所以也是状态参数。对于理想气体热力学能和焓只是温度的函数。气体有两个独立的参数，u(或h)可以表示为p和v的函数，即u=f(p,v)。但又曾得出结论，理想气体的热力学能、焓、熵只取决于温度，这两点是否矛盾？为什么？答：不矛盾。实际气体有两个独立的参数。理想气体忽略了分子间的作用力，所以只取决于温度。为什么工质的热力学能、焓、熵为零的基准可以任选？理想气体的热力学能或焓的参照状态通常选定哪个或哪些个状态参数值？对理想气体的熵又如何？答：在工程热力学里需要的是过程中热力学能、焓、熵的变化量。热力学能、焓、熵都只是温度的单值函数，变化量的计算与基准的选取无关。热力学能或焓的参照状态通常取0K或0℃时焓时为0，热力学能值为0。熵的基准状态取p0=101325Pa、T0=0K熵值为0气体热力性质表中的u、h及s0的基准是什么状态？答：气体热力性质表中的及基准是态是，，=101325Pa在如图3-1所示的T-s图上任意可逆过程1-2的热量如何表示？理想气体在1和2状态间的热力学能变化量、焓变化量如何表示？若在1-2经过的是不可逆过程又如何？答：图3-2中阴影部分面积为多变过程1-2的热量。对于多变过程其热力学能变化量及焓变化量可由下面两式计算得到：过初始状态点，做定容线2-2’，图3-3中阴影部分面积为多变过程1-2的热力学能变化量；过初始状态点，做定压线2-2’，图3-4中阴影部分面积为多变过程1-2的焓变化量理想气体熵变计算式是由可逆过程导出的，这些计算式是否可用于不可逆过程初、终态的熵变？为什么？答：可以。因为熵是状态参数，只与初终状态有关，与过程无关。熵的数学定义式为，比热容的定义式为δq=cdT，故Tds=cdT理想气体的比热容是温度的单值函数，所以理想气体的熵也是温度的单值函数。这一结论是否正确？若不正确，错在何处？答：中，为一微元可逆变化过程中与热源交换的热量，而中为工质温度升高所吸收的热量，它们是不能等同的所以这一结论是错误的。（1）气体吸热后熵一定增大（）。（2）气体吸热后温度一定升高（）。（3）气体吸热后热力学能一定升高（）。（4）气体膨胀时一定对外做功（）（5）气体压缩时一定耗功（）答：（1）（×）（2）（×）（3）（×）（4）（×）（5）（√）道尔顿分压定律和亚美格分体积定律是否适用于实际气体混合物？答：不适用。混合气体中如果已知两种组分A和B摩尔分数xA>xB，能否断定质量分数也是wA>wB？答：因为,，混合气体的折合摩尔质量相同，但是组分A和B摩尔的摩尔质量大小关系不能确定。所以不能断定第五章实际气体的性质及热力学一般关系式实际气体性质与理想气体性质差异产生的原因是什么？在什么条件