发布时间 : 星期五 文章工程热力学(第五版)第5章练习题..更新完毕开始阅读b1e6dc40591b6bd97f192279168884868762b807
工程热力学例题与习题 22．计算下述各过程中系统的总熵变化量。
（1）将0.4kg温度为100℃、比热为150kJ/K的铜块投入温度为10℃的湖水中。
（2）同样大小，但温度为10℃的铜块，由100m高处投入湖水中。 （3）将温度分别为100℃和10℃的同样大小的铜块连在一起。 23．某气缸中气体，首先经历了一个不可逆过程，从温度为600K的热源中吸取100kJ的热量，使其内能增加30kJ，然后再通过一可逆过程，使气体回复到初始状态。该过程中只有气体与600K热源发生热交换。已知热源经历上述两个过程后熵变化为0.026J/K。求：
（1）第一个过程(不可逆的)中气体对外所作的功。
（2）第二个过程(可逆的)中气体与热源交换的热量，气体所完成的功量。 （70kJ，-115.6kJ，-85.6kJ）
24．设某可逆热机A在高温热源H(TH=800K)与低温热源L(TL=300K)之间工作。见图5.6(a)。有人提出一改进方案，如图5.6(b)，令A机改向温度为200K的冷箱放热，另用一可逆制冷机B将A机排向冷箱的热量移至低温热源L，B机所需动力由A机供给。如果两种情况下,高温热源的供热量均为l00kJ，则采用第二种方案能否得到更多的功。为什么。
图5.6(a) 图5.6(b)
25．某可逆热机与三个热源交换热量并产功800kJ。其中热源A的温度为500K并向热机供热300kJ，而热源B和C的温度分别为400K与300K。试
—56—
工程热力学例题与习题 计算热机与热源B和C交换的热量，并分析传热的方向。
26．某动力循环，工质在温度为500℃与300℃时分别吸热2300kJ与1000kJ，在环境温度15℃下放热， 循环功为1400kJ，如果工质没有其它的热交换，试判断此循环是可逆、不可逆还是不可能实现的。
27．某燃气涡轮进口处燃气温度t1=827℃，压力p1=8bar，出口处燃气压力p2=1bar，设燃气的气体常数R=0.2874kJ/kgK，定值比热cp=1.10kJ/kgK，并假设燃气流经涡轮的过程是绝热的，如流动动能及重力位能的变化可忽略不计，对于每公斤燃气，试计算：
（1）膨胀过程为可逆过程时，工质对外所作的功
（2）若膨胀过程不可逆,其终了温度为430℃时，工质对外所作的功及工质熵的变化。
28．空气由初始状态t1=62℃，压力p1 =2.3bar膨胀至p2=1.4bar t2=22℃，分析此过程能否绝热进行，为什么?
29．0.5kg氮气在汽缸中由t1=157℃，p1 =3bar膨胀到p2=1bar t2=17℃，过程中产功23kJ，并与温度为27℃的环境介质交换热量。求
（1）确定过程中的传热量及传热的方向, （2）判断此过程是可逆、不可逆或不可能实现。
30．有一30?的电阻，载有恒定电流10A，其温度靠冷却水维持在27℃，冷却水温度与环境温度相同(17℃)，若取其为5秒的通电时间，试计算：
（1）电阻的熵的变化。 （2）冷却水的熵的变化。 （3）过程中的熵产。 （4）过程中作功能力的损失。
31．容器内盛有1kg空气，在定容下向环境放热，由初态p1 =2bar,T1=450K变化到T2=300K，若环境温度为17℃，试计算：
（1）空气的放热量。
（2）此放热过程中作功能力的损失。
（3）用T-s图表示此放热过程中作功能力的损失。
32．某致冷循环，工质从温度为-73℃的冷源吸取热量100kJ ，并将热
—57—
工程热力学例题与习题 量220kJ传给温度为27℃的热源，此循环满足克劳修斯不等式吗。
33．有人声称设计了一台热力设备，该设备工作在高温热源T1=540K和低温热源T2=300K之间，若从高温热源吸入1kJ的热量，可以产生0.45kJ的功，试判断该设备可行吗。
34．一刚性绝热容器中励有空气，初态95kPa、27℃，通过搅拌轮搅拌空气，以使空气压力升到140kPa。试求：（1）对空气所作功量（kJ/kg）；（2）空气熵的变化（kJ/g·K）；（3）千克空气可用能损失，并在T-s图上表示出来。设T0=300K。
35．1kg饱和水蒸气在100℃下凝结为液态，在凝结过程中放出热量2257kJ，并被30℃的大气所吸收，求该过程的可用能损失。
36．1kg空气，初态为650kPa、330K，储于能维持定压承重的活塞-气缸装置中，过程中有23.4kJ的热量从系统传给大气环境，而压有重物的少塞对系统作了5.3kJ的功。（1）计算气缸中空气的熵变化，以kJ/(kg·K)表示；（2）若环境温度T0=298K确确定环境的熵变化；（3）总过程是否满足第二定律？为什么？
37．两股空气流m1=10kg/s、m2=7kg/s，压力p1=1MPa、p2=0.6MPa，温度
t1=390℃、t2=100℃，试求：（1）两股鎏绝热混合后温度；（2）混合后的极限压力；（3）当混合后的压力较极限压力低20%、且大气温度为300K时，可用能损失为多少？
38．气体在气缸中被压缩，气体内能增加了55.9kJ/kg，而熵减少了0.293kJ/(kg·K)，输给气体的功为186kJ/kg，温度为20℃的大气可与气体换热。试确定每千克气休引起的熵产及可用能损失。
5．6 自测题
一、是非题
1．热力学第二定律可表述成\功可以全部变成热量,但热量不能全部变成功\。( )
2．温度高的热能的品质(或使用价值)优于温度低的热能。( )
—58—
工程热力学例题与习题 3．一桶具有环境温度的河水与一杯沸水,前者的可用能大于后者。( ) 4．过程量Q和W只与过程特性有关。( )
5．过程方程适用于闭口系统和开口系统的可逆过程。( )
6．某热力系统经历一熵增过程，则该系统可经一绝热过程而回复到初态( )
7．系统熵减少的过程，必须是放热过程( )
8．不可逆绝热稳定流动系统中,系统熵的变化?ssys=0 ( ) 9．一切实际过程都有熵产。( )
10．孤立系统熵增越大,作功能力损失越多。（ ）
二、选择题
1．如果热机从热源取热100KJ，对外作功100kJ，则 A）违反第一定律、违反第二定律 B）不违反第一、二定律 C）A和B
2．闭口系统进行可逆绝热膨胀过程1-2，则 A.）火用差>膨胀功; B）火用差〈膨胀功;
C）火用差=膨胀功; D）不能决定火用差和膨胀功的大小
3．某致冷机在热源T1 =300K及冷源T2=250K之间工作，其制冷量为1000KJ，消耗功为250kJ,此致冷机是 。
A）可逆的 B）不可逆的 C)不可能的 D).可逆或不可逆的 4．两种性质不同，但状态相同的气体作绝热混合,其熵变为________ A）零 B）负 C）正 D）不确定 5．自发过程的特点是
A）系统熵必然减少 B）伴随非自发过程才能进行 C）不可逆 D)可逆
三、填空题
l．凡是牵涉到热现象的一切过程，都具有 性和 性。
—59—