发布时间 : 星期六 文章清华大学工程热力学习题课更新完毕开始阅读80fea70ecaaedd3383c4d3e1
2-16 空气在某压气机中被压缩，压缩前空气的参数为p1=0.1MPa，v1=0.845m3/kg；压缩后为p2=0.8MPa，v1=0.175m3/kg，若在压缩过程中每千克空气的内能增加146.5kJ，同时向外界放出热量50kJ；压气机每分钟生产压缩空气10kg。试求：(1) 压缩过程中对1kg空气所作的压缩功；(2) 每产生1kg压缩空气所需的轴功；(3) 带动此压气机所需功率至少要多少千瓦？
2-18 某燃气轮机装置如图2-12所示。已知压气机进口处空气的焓h1=290kJ/kg，经
压缩后，空气升温使比焓增为h2=580kJ/kg，在截面2处与燃料混合，以c2=20m/s的速度进入燃烧室，在定压下燃烧，使工质吸入热量q=670kJ/kg。燃烧后燃气经喷管绝热膨胀到状态3'，h3'=800kJ/kg，流速增至c3'，燃气再进入动叶片，推动转轮回转作功。若燃气在动叶中热力状态不变，最后离开燃气轮机速度为c4=100m/s。求：
(1) 若空气流量为100kg/s，压气机消耗的功率为多少？ (2) 若燃料发热量q=43960kJ/kg，燃料耗量为多少？ (3) 燃气在喷管出口处的流速c3'是多少？ (4) 燃气透平(3'4过程)的功率为多少？ (5) 燃气轮机装置的总功率为多少？
图 2-12
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第三章
3-1 容量为0.027m3的刚性储气筒，装有7×105Pa，20℃的空气，筒上装有一排气阀，压力达到8.75×105Pa时就开启，压力降为8.4×105Pa时才关闭。若由于外界加热的原因造成阀门的开启，问：(1) 当阀门开启时，筒内温度为多少？(2) 因加热而失掉多少空气？设筒内空气温度在排气过程中保持不变。
3-2 压气机在大气压力为1×105Pa，温度为20℃时，每分钟吸入空气为3m3。如经此压气机压缩后的空气送入容积为8m3的储气筒，问需若干时间才能使筒内压力升高到7.8456×105Pa，设筒内空气的初温、初压与压气机的吸气状态相同。筒内空气温度在空气压入前后并无变化。 3-9 3kg空气，p1=1.0MPa，T1=900K，绝热膨胀到p2=0.1MPa，试按气体热力性质表计算：(1) 终态参数v2和T2；(2) 膨胀功和技术功；(3) 内能和焓的变化。
3-10 某理想气体(其M已知)由已知的p1，T1定熵压缩到p2，又由定温压缩到同一个p2，这两个终态的熵差⊿s也已知，求p2。 3-11 图3-11所示的两室，由活塞隔开。开始时两室的体积均为0.1m3，分别储有空气和H2，压力各为0.9807×105Pa，温度各为15℃，若对空气侧壁加热，直到两室内气体压力升高到1.9614×105Pa为止，求空气终温及外界加入的Q，已知cv,a=715.94J/(kg·K)，kH2=1.41，活塞不导热，且与气缸间无摩擦。
图3-11
3-12 6kg空气由初态p1=0.3MPa、t1=30℃，经下列不同过程膨胀到同一终态p2=0.1MPa：(1)定温；(2)定熵；(3)n=1.2。试比较不同过程中空气对外作功，交换的热量和终温。 3-13 一氧气瓶容量为0.04m3，内盛p1=147.1×105Pa的氧气，其温度与室温相同，即t1=t0=20℃，求：(1) 如开启阀门，使压力迅速下降到p2=73.55×105Pa，求此时氧的温度
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T2和所放出的氧的质量⊿m；(2) 阀门关闭后，瓶内氧的温度与压力将怎样变化；(3) 如放气极为缓慢，以致瓶内气体与外界随时处于热平衡。当压力也自147.1×105Pa降到73.55×105Pa时，所放出的氧较(1)为多还是少？ 3-14 2kg某种理想气体按可逆多变过程膨胀到原有体积的三倍，温度从300℃降到60℃，膨胀期间作膨胀功418.68kJ，吸热83.736kJ，求cp和cv。 3-16 试证理想气体在T-s图上任意两条定压线(或定容线)之间的水平距离相等。
3-17 空气为p1=1×105Pa，t1=50℃，V1=0.032m3，进入压气机按多变过程压缩至p2=32×105Pa，V2=0.0021m3，试求：(1)多变指数；(2)所需压缩功(轴功)；(3)压缩终了空气温度；(4)压缩过程中传出的热量。
3-19 压气机中气体压缩后的温度不宜过高，取极限值为150℃，吸入空气的压力和温度为p1=0.1MPa，t1=20℃，求在单级压气机中压缩250m3/h空气可能达到的最高压力。若压气机缸套中流过465kg/h的冷却水，在气缸套中水温升高14℃，再求压气机必需的功率。 3-20 实验室需要压力为6.0MPa的压缩空气，应采用一级压缩还是两级压缩？若采用两级压缩，最佳中间压力应等于多少？设大气压力为0.1MPa，大气温度为20℃，n=1.25，采用间冷器将压缩空气冷却到初温，试计算压缩终了空气的温度。
3-21 三台压气机的余隙比均为0.06，进气状态均为0.1MPa，27℃，出口压力均为0.5MPa，但压缩过程的指数分别为n1=1.4，n=1.25，n=1，试求各压气机的容积热效率(设膨胀过程与压缩过程的多边指数相同)。
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第四章
4-1 试用热力学第二定律证明，在p-v图上，两条可逆绝热线不可能相交。 4-2 (1) 可逆机从热源T1吸热Q1，在热源T1与环境(温度为T0)之间工作，能作出多少功？ (2) 根据卡诺定理降低冷源温度可以提高热效率，有人设想用一可逆制冷机造成一个冷源T2(T2 4-3 温度为T1，T2的两个热源间有两个卡诺机A与B串联工作(即中间热源接受A机的放热同时向B机供给等量热)。试证这种串联工作的卡诺热机总效率与工作于同一T1，T2热源间的单个卡诺机效率相同。 4-4 如图4-26所示的循环，试判断下列情况哪些是可逆的？哪些是不可逆的？哪些是不可能的? 图 4-26 a. QL=1000kJ，W=250kJ b. QL=2000kJ，QH=2400kJ c. QH=3000kJ，W=250kJ 4-5 试判断如图4-27所示的可逆循环中Q3的大小与方向、Q2的方向及循环净功W的大小与方向。 4-6 若封闭系统经历一过程，熵增为25kJ/K，从300K的恒温热源吸热8000kJ，此过程可逆？不可逆？还是不可能？ 4-8 空气在轴流压气机中被绝热压缩，增压比为4.2，初、终态温度分别为20℃和200℃，求空气在压缩过程中熵的变化。 7