发布时间 : 星期四 文章工程热力学课件例题更新完毕开始阅读808315e4524de518964b7d5a
热量？（设氧气的比热容为定值：cv?57R，cp?R） 182.46kJ 22
例4.2：空气在膨胀透平中由p1=0.6MPa、T1=900K绝热膨胀到p2=0.1MPa，工质的质量流量为qm=5kg/s。设比热容为定值，k=1.4，R=0.287kJ/(kg·K)。试求：
（1） 膨胀终了时，空气的温度及膨胀透平的功率；1811.1kW （2） 过程中内能和焓的变化量；-1297.7kW，-1811.1kW （3） 将单位质量的透平输出功表示在p-v图、T-s图上； （4） 若透平的效率为ηT=0.9，则终态温度和膨胀透平的功率又为多少？575.5K，1630kW
例4.3：如图所示，两端封闭而且具有绝热壁的气缸，被可移动的、无摩擦的、绝热的活塞分为体积相同的A、B两部分，其中各装有同种理想气体1kg。开始时活塞两边的压力、温度都相同，分别为0.2MPa，20℃，现通过A腔气体内
的一个加热线圈，对A腔气体缓慢加热，则活塞向右缓慢移动，直至pA2=pB2=0.4MPa时，试求：
① A，B腔内气体的终态容积各是多少？0.591m3，0.259m3
② A，B腔内气体的终态温度各是多少？815.2K，357.5K ③过程中供给A腔气体的热量是多少？422.4kJ
④ A，B腔内气体的熵变各是多少？0.8325kJ/(kgK)，0
⑤ 在p-V图、T-s图上，表示出A，B腔气体经过的过程。
例4.4：空气以qm=0.012kg/s的流速稳定流过压缩机，入口参数p1=0.102MPa、T1=305K，出口压力p2=0.51MPa，然后进入储气罐。求1kg空气的焓变△h和熵变△s，以及压缩机的技术功率Pt和每小时散热量qQ。
（1）空气按定温压缩；0，0.462kJ/(kgK)，-1.69kW，-6084kQ/h （2）空气按n=1.28的多变过程压缩，比热容取定值。129.2kJ/kg，-0.1086kJ/(kgK)，-2.03kW，-1708.6kQ/h
例4.5：水蒸气从p1=1MPa，t1=300℃的初态可逆绝热膨胀到p2=0.1MPa，求1kg水蒸气所作的膨胀功和技术功。371.63kJ/kg，467kJ/kg，
例4.6：一封闭绝热的汽缸活塞装置内有1kg压力为0.2MPa的饱和水，缸内维持压力不变。
（1）若装设一叶轮搅拌器搅动水，直至汽缸内80%的水蒸发为止，求带动此搅拌器需消耗多少功？ -1761.28kJ
（2）若除去绝热层，用450K的恒温热源来加热缸内的水，使80%的水蒸发，这时加热量又是多少？ 1761.28kJ
例4.7：在一台蒸汽锅炉中，烟气定压放热，温度从1500℃降低到250℃。所放出的热量用以生产水蒸汽。压力为10MPa、温度为30℃的锅炉给水被加热汽化、过热成压力为10MPa、温度为450℃的过热蒸气。取烟气的比热容为定值，cp=1.079kJ/(kg·K)。试求：（1）产生1kg过热蒸汽需要多少kg的烟气？（2）生产1kg过热蒸汽时，烟气的熵变以及过热蒸汽的熵变。（3）将烟气和水蒸汽作为孤立系统，求生产1kg过热蒸汽时孤立系统的总熵变。
2.3kg，-3.0298kJ/K，5.9931 kJ/K，2.9633 kJ/K
例4.8：将p1＝0.1MPa，t1＝5℃，ф1＝60％的湿空气在加热器内加热，在t2＝20℃下离开。试确定在此定压过程中对空气供的热量及离开加热器时的湿空气相对湿度。15.15kJ/kg(a)，22.4%
例4.9：烘干用空气的初态参数是t1＝25℃，ф1＝60％，p1=0.1MPa。在加热器内被加热到50℃之后再送入烘箱。从烘箱出来时的温度是40℃。求： （1）每蒸发1kg水分需供入多少空气；（2）加热器中应加入多少热量。（课本84页例4－4）252.5kg(a)，6464kJ
例4.10：p1＝0.1MPa，t1＝32℃，ф1＝60％的湿空气，以qm=1.5kg/s的质量流量进入到冷却设备的蒸发盘管被冷却去湿，最后以t2＝15℃的饱和湿空气下离开。求每秒的凝结水量qm,w以及放热量Q。 0.01146kg/s，-54.78kJ/s
例4.11：某压气机吸气（湿空气）压力为p1=0.1MPa，温度为25℃，相对湿度ф=62%，若把它压缩至p2=0.4MPa，然后冷却为35℃，问是否会出现凝析？（课本108页例4－5）pst2=7.852kPa> ps2=5.622kPa，会出现凝析
例4.12：要将p1=0.1MPa，t1=17℃的空气压缩到p2=1.6MPa。设压缩过程的多变指数n=1.25，余隙容积与工作体积之比为5%。试用计算证实采用双级压缩比单级压缩更好。
npV1e，终温T2=505K，容积效率：?v?59% n?1n'?383K，每一级容采用双级压缩时，压缩功 Wt??0.639pV1e，各级排汽温度 T3?T2?T1n?1积效率：?v?89.8%
采用单级压缩时，压缩功 Wt??0.7411可以看出，采用双级压缩比单级的功耗要小，排汽温度更低，容积效率更高，效果更好。
例4.13：空气由初态压力98.07kPa，温度20℃，经三级压气机压缩后，压力提高到12.26MPa。若空气进入各级气缸时的温度相同，且各级压缩指数均为1.25。试求生产质量为1kg的压缩空气所消耗的最小功，并求各级气缸的排气温度；又若单级压气机一次压缩到12.26MPa，压缩指数也是1.25，则所耗的功和排气温度各为多少？-479kJ，404K；-684kJ，769.6K
例4.14：试分析多变指数在1 过程线1－2在过起点的绝热线的右方和定容线的右方，这表明是吸热膨胀过程（即q>0、w>0）。而且过程线在定温线的下方，表明气体的温度降低，即△u <0、△h <0，这说明膨胀时气体所作的功大于加入的热量，所以气体的热力学能减少、温度下降。 例4.15：试确定下列多变过程的多变指数n，将过程绘于同一p-v图和T-s图上，并判定过程特性：吸热还是放热？输出功还是耗功？内能增大还是减小？设工质为空气，比热容cv＝0.717kJ/(kgK)，绝热指数k=1.4。 n1=1.325，n2=0.92 由于p2> p1，v2< v1，且1 根据q>0，0 例4.16：某气体循环由下列可逆过程组成：1-2为绝热压缩过程，初温度为T1，压缩比ε=(V1/V2)=8；2-3为定压加热过程，V3=2V2；3-4为定温膨胀过程，V4=V1；4-1为定容放热过程。若设气体k=1.4，试： （1）绘出该循环的p-v图及T-s图； （2）计算相同温限的卡诺循环热效率；78.3% （3）计算该循环的热效率。37.6% 例5.1：现有一空气压缩机进口压力p1?142.8kPa，未经冷却的气体温度t1?200?C，流速c1?60m/s；排气压力p2?428.4kPa，温度t2?260?C，流速c2?210m/s；周围环境温度20℃。试求每kg空气在机内作稳定流动时火用变化值等多少？（按理想气体考虑，空气定压比热容cp?1.01kJ/(kg?K)，R=0.287kJ/(kg·K)）-137.89 kJ/kg 例5.2：一刚性绝热容器用刚性透热壁分成A、B两部分且各储有1kg空气，压力和温度分别为100kPa、600kPa和300K、700K，如图所示。通过传热，两侧温度最后相等。设大气温度T0＝300K，试求该过程的有效能损失（内能火用损失、物理火用损失）。已知：cv=0.717kJ/(kg·K)，cp=1.004kJ/(kg·K) 37.5kJ 例5.3：经过一段管路后，压缩空气的压力和温度由0.9MPa、50℃降至0.8MPa、45℃，环境温度T0=293K，压力p0=0.1MPa。求火用效率和火用损失。已知空气cp=1.012kJ/(kg·K)，R=0.287kJ/(kg·K) 94.45%，10.34kJ/kg 例5.4：刚性容器A容积V=3m3，内有CO2，压力p2=0.6MPa，温度t2=27℃，通过阀门与管道连接，如图。管道中CO2作稳定流动，p1=2MPa，t1=27℃。若将阀门开启，管道则向A充气，直至A中压力达到p3=1.8MPa，然后将阀门关闭，这时t3=57℃。经足够时间，容器中CO2的温度又降至t4=27℃，与大气温度t0相等。试求整个过程有效能损失。大气压力p0=0.1MPa 1924kJ 例5.5：现有一换热器，热流体进出口温度分别为450K和310K，流量MH=2.5kg/min， 比热容CpH=4.40kJ/(kg·K)；冷流体进出口温度分别为298K和390K，比热容CpC=4.70kJ/(kg·K)；环境温度T0=298K。试确定冷、热流体的火用变化值、火用损耗以及火用效率等多少？（换热时按定压过程分析） 热流体：318.37kJ/min 冷流体：-197.81kJ/min 火用损失120.56kJ/min 火用效率62.13% 例5.6：内燃机入口气体参数为温度t1=900℃，压力为p1=0.85MPa ，流速c1=120m/s。在内 燃机内绝热膨胀做功后，变为温度t2=477℃，压力p2=0.1MPa ，流速c2=70m/s的废气。取气体比热容cp=1.1kJ/(kg·K)，气体常数R=0.28kJ/(kg·K)，大气温度t0=25℃，压力为p0=0.1MPa ，试计算：（1）该过程完成的轴功；（2）内燃机入口和出口气体的火用值；（3）理论上该过程能完成的最大轴功；（4）该过程的火用损失。 470.10kJ/kg，699.1 kJ/kg，197.1 kJ/kg，502 kJ/kg，31.9 kJ/kg 例6.1：某远洋轮采用蒸汽动力装置作为动力，该装置以朗肯循环运行。若蒸汽初态为p1=6MPa，t1=560℃，冷凝器内蒸汽压力p2=0.006MPa。（1）求蒸汽在汽轮机出口干度；（2）若不计水泵耗功，求该装置的热效率ηt；（3）若该装置的功率为10MW，求每小时的耗汽量。 x=0.837，42.17%，2.356×104kg/h 例6.2：某蒸汽动力设备按一级抽汽回热（混合式）理想循环工作。如图所示，已知新蒸汽参数p1＝5MPa，t1=430℃，汽轮机排汽压力p2＝0.006MPa，抽汽压力pA=1MPa，忽略泵功，试求： ①定性画出循环的T-s图；②抽汽系数α；③循环吸热量ql，放热量q2及输出净功wnet； ④ 循环热效率；⑤相应朗肯循环的热效率。 0.226，2507.8 kJ/kg，1492.2 kJ/kg，1015.6 kJ/kg，40.5%，38.2% 例6.3：某压缩空气制冷装置，压缩机的增压比为5，空气进入膨胀机的温度为30℃，离开冷藏室的温度为-10℃。试计算循环制冷系数ε，循环比吸热量q2和循环比耗功量w0。 制冷系数1.713，吸热量71.98kJ/kg，耗功量42.02kJ/kg 例6.4：某氨（NH3）蒸气压缩理想的制冷循环如图1-2-3-4-5-1所示，蒸发器中的温度t1=-20℃，冷凝器中的温度为t4=20℃。已知制冷量Q0=100000kJ/h，制冷剂参数： 1 2 3 4 参数 单位 t -20 84 20 20 ℃ p kPa 190.08 857.48 857.48 857.48 h kJ/kg 1580.8 1793.9 1623.3 436.94 s 6.3757 6.3757 5.8475 1.8005 kJ/(kg·K) 求：（1）该制冷循环氨的质量流量qm；（2）压缩机的功率；（3）循环的制冷系数；（4）若该制冷量用于将水从20℃制成0℃的冰，且水的比热容cH2O为4.168kJ/(kgK)，冰的熔解热r为333kJ/kg，每小时所产生的 冰量。 0.0243kg/s，5.178kW，5.368，240.2kg/h