1、12-2.已知 的 M28，求（1） 的气体常数；（2）标准状态下 的比容和密度；（3）2NN2N， 时的摩尔容积 。Pap.050tMv解：（1） 的气体常数2296.98340MR)/(KkgJ（2）标准状态下 的比容和密度2N0.8103579.6pTvkgm/3 1.25/kg（3） ， 时的摩尔容积MPa.tMv 64.27vpTR0kmol/32-3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301gp3.02gp度由 t145增加到 t270。试求被压入的 CO2 的质量。当地大气压 B101.325 kPa。解：热力系：储气罐。应用理想
2、气体状态方程。压送前储气罐中 CO2 的质量1RTvpm压送后储气罐中 CO2 的质量2根据题意容积体积不变；R188.9（1）Bpg1（2）2（3）7tT（4）压入的 CO2 的质量2（5）)12(1TpRvm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 300 m3 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 300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题41.97kg10)275.0.9(28)1(21 TpRvm2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为 15、压力为
3、 0.1MPa 的空气 3 m3，充入容积 8.5 m3 的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到0.7MPa？设充气过程中气罐内温度不变。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kg2875.102RTvpm压缩机每分钟充入空气量kg35v所需时间19.83minmt2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、8.5 m 3 的空气在 0.1MPa 下占体积为多少的问题。根据等温状态方程 const
4、pv0.7MPa、8.5 m 3 的空气在 0.1MPa 下占体积为m35.91.08721PV压缩机每分钟可以压缩 0.1MPa 的空气 3 m3 ，则要压缩 59.5 m3 的空气需要的时间19.83min35.928 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 B101kPa，问：（1）气缸中空气的终温是多少？（2）终态的比容是多少？（3）初态和终态的密度各是多少？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582K2TV（2）空气的初容积p=300
5、09.8/(r 2)+101000=335.7kPa0.527 m3pR1空气的终态比容0.5 m 3/kgVv2或者0.5 m3/kgpRT（3）初态密度4 kg /m 3527.01V2 kg /m3v2-9 解：（1）氮气质量7.69kg308.2965.17RTpvm（2）熔化温度361K76v214 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为 ， 。试%2.3go8.762Ng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28.862876.03.11iMg气体常数28886.2140R)/(KkgJ4容积成分20.92/22Mogro120.
6、979.12N标准状态下的比容和密度1.288 kg /m 34.86. 0.776 m3/kg1v2-15 已知天然气的容积成分 ，%974CHr， ， ， ， 。试求：%6.02HCr18.03HCr%18.04HCr2.0COr83.12N（1） 天然气在标准状态下的密度；（2） 各组成气体在标准状态下的分压力。解：（1）密度 10/)283.42.0581.48.036.197( iMr16.48 30 /.0428.6. mkg（2）各组成气体在标准状态下分压力因为： pri98.285kPa325.10*%974CH同理其他成分分压力分别为：（略）31 安静状态下的人对环境的散热量
7、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 WUQ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。2.6710 5kJ60/2405（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 WUQ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
8、由空气吸收，导致的空气内能增加。35，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-2 10 x12-b-1 -7 -41-c-2 x2 2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WQ即 10（7）x1+ （4）x1=7 kJ(2)对 1-c-2 和 2-b-1 也组成一个闭口循环x2（7）2+ （4）x2=5 kJ(3)对过程 2-b-1，根据 WUQ
9、3 kJ)4(7U3-6 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。6过程 Q（kJ ） W（ kJ） E（kJ ）12 1100 0 110023 0 100 -10034 -950 0 -95045 0 50 -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： bavp90kJ)851.()852.1(5U由状态方程得1000a*0.2+b200=a*1.2+b解上两式得：a=-800b=1160则功量为900kJ2.10221 6)80(5 vpdvW过程中传热量990 kJUQ38 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为 600kPa，温度为
10、 27的空气，右边为真空，容积为左边 5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。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 WUQ绝热 0自由膨胀 W0因此 U=0对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得 KTTmcv 3012)12(根据理想气体状态方程7100kPa1622pVRTp3-9 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 500 kPa，25。充气开始时，罐内空气参数为 100 kPa，25。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。解
11、：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。 dEhm020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-mcv1mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0 (1)h0=cpT0ucv2=cvT2ucv1=cvT1mcv1= 1RTVmcv2 = 2p代入上式(1)整理得=398.3K21)0(1pTkT310 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01t 250t筑物的风道内，送风量为 0.56kg/s，风机轴上的输入
12、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 1.783106.50CpmQTCpm78.12tt空气在加热器中的吸热量138.84kW)78.1250(6.50TCpmQ(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。)(2vPuvuh311 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8进罐内
13、，压力达到 5MPa 时，把阀门关闭。这一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的阀门关闭后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。问储罐内最后压力是多少？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 muhKkTcvp 4203.10罐内温度回复到室温过程是定容过程3.57MPa54202P312 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
14、度；（3）容器装在一个活塞，其上有重物，需要 1MPa 的压力举起它。求每种情况下容器内空气的最终温度？解:（1）同上题662K=389473.0kT（2） wuhh=cpT0L=kp RTpVkApdAL2121T= 552K=27905.TRcvp同（2）只是 W 不同VdwT= 473K2000TRcvp313 解： hW对理想气体 cpTuv314 解：（1）理想气体状态方程586K293*2p9（2）吸热：2500kJTkRVpTmcQv13-15 解：烟气放热等于空气吸热1m3 空气吸取 1.09 m3 的烟气的热267kJ24509.120501.3.67vcQtt2=10+20
15、5=2153-16 解： 3)2(21hmhmTchp代入得：582K304721*)21( cm309317 解：等容过程1.4Rckp37.5kJ121kvpkTmTQv3-18 解：定压过程T1= =216.2K287103.4.06RVpT2=432.4K内能变化：156.3kJ2.16)87.01(tmcUv焓变化：218.8 kJ3.564.kH10功量交换： 306.12mV62.05kJ.48)(pdW热量交换： =218.35 kJ523WUQ7-1 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
16、：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， 334.9 kJ/kg，335 kJ/kg，335.3 kJ/kg，335.7 kJ/kg 。72 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，v x，u x，s x。解：查表得：h2777kJ/kg h=762.6 kJ/kgv0.1943m 3/kg v0.0011274 m 3/kgu= hpv=2582.7 kJ/kg uh pv=761.
17、47 kJ/kgs=6.5847 kJ/(kg.K) s2.1382 kJ/(kg.K)hxxh+(1-x)h=2575.6 kJ/kgvxxv+(1-x)v=0.1749 m 3/kguxxu+(1-x)u=2400 kJ/kgsxxs+(1-x)s=6.14 kJ/(kg.K)7-3 在 V60L 的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度 t210，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：t210的饱和汽和饱和水的比容分别为：v0.10422m 3/kg v0.0011726 m 3/kgh2796.4kJ/kg h=897.8 kJ/kg湿饱和蒸汽的质量： x
18、mv)1(xvmV解之得：x=0.53比容：v xxv+(1-x)v=0.0558 m 3/kg焓：h xxh+(1-x)h=1904kJ/kg74 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h2791.4kJ/kg h=852.4 kJ/kgv0.12714m 3/kg v0.0011565m 3/kg饱和压力 1.5551MPa。11刚性容器中水的比容：0.1 m 3/kg0.2 MPa3.0528.pc采用渐缩喷管。c1=20m/s 较小忽略。因此 2-2 截面处
19、是临界点421KkpT12)(0.6m3/kgPRv323m/s)12(2kpkc0.00185m3mvf9-3 渐缩喷管进口空气的压力 p1= 2.53MPa，t180，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，求质量流量。解: 2.53=1.33pb528.01pc所以渐缩喷管进口截面压力 p2p c1.33 MPa由定熵过程方程可得：（按 c10 处理）294KkpT1)(2c2a 344 m/sKR0.0634 m3/kg2Pv0.543 m3/scf9-5 空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面
20、上空气参数 p1= 0.7MPa，t1947，c1=0m/s。喷管出口处的压力 p2 分别为 0.5 MPa 及 0.12 MPa，质量流量均为 kg/s。5.0m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）p20.5MPa0.7=0.37 MPa pb528.01pc选缩放喷管。737KkpT1)(985 m/s212kRc1.76 m3/kgPTv8.9cm22cf9-6 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，p 1= 0.15MPa，t1100；在截面 2-2 处，测得 c2=171.4m/s，p 20.14MPa。若
21、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 2-2 之间的传热量。解：（1）质量流量0.71 m3/kgPRTv14.08 kg /sfc（2） 1.22 m 3/kg08.1472v595KRpT（3） 3141kJ/stmcqp9-7 有 p1= 0.18MPa，t1300的氧气通过渐缩喷管，已知背压 pb= 0.1MPa。喷管出口直径d2=10mm。如不考虑进口流速的影响，求氧气通过喷管的出口流速及质量流量。解： p20.1 MPa0.18=0.1 MPa =pb528.0c出口为临界流速416.7 m/s1RTkc质量流量484Kkp
22、T1)2(261.26 m3/kg2PRTv0.026 kg /sfc98 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m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=0.264 MPa p258.01c所以应采用缩放喷管。(1)出口流速：0.6314kp1)2(378.8KkT1)(1.09 m3/kg2PRv667m/s)1(2kpkTc24.5cm 22vf(
23、2) 650 m/sc390 K)1(2TT1.12 m3/kg2PRv25.8cm 22cf9-9 某燃气 p1= 1MPa，t11000K ，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 c1200m/s，喷管效率 0.95，燃气的质量流量 50kg/s，燃气的比m热 k1.36，定压质量比热 cp1kJ/(kg.K)。求喷管的喉部截面积和出口截面积。解：进口流速 c1200m/s2720 kJ/kg 远小于燃气的进口焓 1000 kJ/kg21c 1Tcp忽略。出口流速：0.5436kp1)(543.6KkT1)2(955m/s)7.42Tccp931 m/
24、s2566 K)1(2T264.7 kJ/(kg.K)pckR1.5 m3/kg2Pv出口截面积805cm 22cf(2)喉部流速：0.535 MPa1pc847.4KkcT552m/s)cR0.4193 m3/kgcPv喉部截面积380cm 2cf9-10 水蒸气压力 p1= 0.1MPa，t 1120以 500m/s 的速度流动，求其滞止焓、滞止温度和滞止压力。解：p 1= 0.1MPa，t 1120时水蒸气焓28h1=2716.8 kJ/kg，s1=7.4681 kJ/(kg.K)滞止焓h0= h1+c2/2=2841.8 kJ/kg查表得p0=0.19 MPat0=185.79-11
25、水蒸气的初参数 p1= 2MPa，t 1300，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。求临界流速、出口速度、质量流量及出口截面积。解：h 1=3023 kJ/kg，s1=6.765 kJ/(kg.K)pc= 0.5462=1.092 MPahc=2881 kJ/kg，v c=2.0 m3/kgh2=2454 kJ/kg，v 2=1.53 m3/kgcc= 532.9 m/sch17.4c2= 1066.7 m/s2质量流量0.533 kg /scvfmin76.4cm 22f9-12 解：h 1=3231 kJ/kg，节流后 s=7.203 kJ/(
26、kg.K)h2=3148 kJ/kg，v 2=0.2335 m3/kgpb/p0.546渐缩喷管c2= 407.4 m/s217.4h0.35 kg /s2vfm9-13 解：查表得h2=2736 kJ/kg由 p1= 2MPa 等焓过程查表得x10.97t1=212.443.4K/MPa610)2.(4.312ptj299-14 解:查表得：h 1=3222 kJ/kgh2=3066 kJ/kgc2= 558.6 m/s217.4519 m/s动能损失：21 kJ/kg2)1(c9-15 解： 0.199 kJ/(kg.K)1lnl2vRTcsv（理想气体的绝热节流过程温度相等）用损59.7
27、 kJ/kgsshex 0)2(019-16 解：由 得/221cTcTpp355K)/(2k337m/s2/)1(1cTcp10-1 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 时的热效率。解：朗肯循环的热效率 312hth1 为主蒸汽参数由初参数 16.5MPa、550定查表得：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、2066 kJ/kgh3 是背压对应的饱和水的焓查表得。p2=4
28、、6、8、10、12kPa 时饱和水分别为h3=121.41、151.5、173.87、191.84、205.29 kJ/kg30故热效率分别为：44.9、44、43.35、42.8%、42.3510-2 某朗肯循环的蒸汽参数为：t1500、p21kPa，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）循环热效率。解：（1）当 t1500，p1 分别为 4、9、14MPa 时初焓值分别为：h1=3445、3386、3323 kJ/kg熵为 s1=7.09、 6.658、
29、6.39 kJ/(kg.K)p21kPa(s2=s1) 对应的排汽焓 h2：1986、1865、1790 kJ/kg3 点的温度对应于 2 点的饱和温度 t3=6.98、焓为 29.33 kJ/kgs3=0.106 kJ/(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 、43.2 kJ/kg循环加热量分别为：q1=h1-h3=3411、3347、3279.8 kJ/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 0wh1-h2-( h3-h3)（4）汽轮机的排
30、汽干度s2=s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)p21kPa 对应的排汽干度 0.79、0.74、0.71（5）循环热效率 10q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 0w循环热效率（）3445 1986 33.33 29.33 3411 4 0.0186 1459 1455 42.783386 1865 38.4 29.33 3347 9.07 0.067 1521 1512 45.173323 1790 43.2 29.33 3279.8 13.87 0.092 1533 1519 46.7410-3 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 7 kPa 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）利用平均加热温度和平均放热温度计算循环热效率。解：1 点焓和熵分别为：3433kJ/kg 、6.529 kJ/(kg.K)2 点焓和熵分别为：2027kJ/kg 、6.529 kJ/(kg.K)3 点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：163.38kJ/kg、0.5591 kJ/(kg.K)（1） 平均加热温度
