工程热力学课后习题--华永明版

第一章

3、现代发电机组中，用压力测量仪表在四个地方测量，读数分别为：表压25.6MPa、表压0.65MPa、表压3kPa、真空度98kPa，当时大气压力为101.3kPa，求所测四个地方的绝对压力。 解答：

p1=pb+pg1=0.1013+25.6=25.7013MPa

p2=pb+pg2=0.1013+0.65=0.7513MPap3=pb+pg3=101.3+3=104.4kPap4=pb-pv4=101.3-98=3.3kPa

4、西方国家经常使用华氏度作为温度单位，例如测量到某人的体温为100℉，请求出对应的摄氏温度，并判断100℉的体温可能吗？。 解答：

55t?(f?32)?(100?32)?37.78?C

995、我国进口发电机组中经常会用到一些不是整数的参数，例如发电机组出口蒸汽温度设计值为538℃，请求出对应的华氏温度，并分析为什么会出现非整数的温度。

pb20mmp解答：

99f?t?32??538?32?1000.4?F

556、用内充水银的U形管压力计测量压力，管内出现以下两种情况：一为水银柱中出现20mm高的空气泡，二是水银柱中混入了水，形成一个20mm高的水柱，请求出两种情况下的的压力p。 解答：

150mm 习题图1-6 1

p?pb??1gh1??2gh2?101.3?13.6?9.8?(0.15?0.02)?1.0?9.8?0.02?101.3?17.33?0.20?118.83kPap?pb??1gh1??2gh2?101.3?13.6?9.8?(0.15?0.02)?1.293?10?3?9.8?0.02?101.3?17.33?0.00025?118.63kPa可见，气体柱的压力可以忽略。

第二章

5、某封闭系统进行如图所示的循环，12过程中系统和外界无热量交换，但热力学能减少50kJ；23过程中压力保持不变，p3=p2=100kPa，容积分别为V2=0.2m3，V3=0.02 m3；31过程中保持容积不变。求：

各过程中工质所作的容积功以及循环的净功量；

32p1循环中工质的热力学能变化以及工质和外界交换的热量； 解答：

习题图2-5 V 12:Q12??U12?W12?W12?Q??U12?0?(?50)?50kJ23:W23??pdV?p(V3?V2)?100?(0.02?0.2)??18kJ2331:W31??pdV?031

1231:?U1231?0 W1231?W12?W23?W31?50?18?0?32kJ Q1231??U1231?W1231?W1231?32kJ6、水可视作不可压缩。现对一绝热封闭容器内的水加压，加压前水的容积为0.1m3，压力为0.2MPa，加压后压力为1.2MPa。求：

（1） 加压过程中外界对水所作容积功； （2） 水的热力学能的变化； （3） 水的焓的变化。

2

解答：

W12??pdV?012

Q12??U12?W12??U12?Q12?W12?0?0?0kJ?H12?(U2?p2V2)?(U1?p1V1)??U12?(p2?p1)V?0?(1200?200)?0.1?100kJ

8、空气在压缩机中被压缩，压缩前的参数为p1=0.1MPa，v1=0.845m3/kg，压缩后的参数为p2=0.8MPa，v2=0.175m3/kg，压缩过程中每kg空气的内能增加了146 kJ/kg，同时向外放出热量50kJ/kg，压缩机压缩空气的量为10kg/min，忽略散热及工质的动能位能差。求： （1）压缩过程中每kg空气的压缩功（容积功）。 （2）气体消耗的技术功。

（3）外界需要向压缩机输入的功率（由轴功决定）。 解答：

（1） w12?q12??u12??50?146??196kJ/kg （2）跟踪流动的工质，为闭口系：

q??h?wt

?wt?q??h?q??u?(p2v2?pv1)1 ??196?(800?0.175?0.1?0.845) ??196?55.5??251.5kJ/kg

（3）稳定流动能量方程：

wsh?wt??251.kJ5kg/

10Wsh?mwsh??(?251.5)??41.92kW609、锅炉生产的2980 t/h流量的过热蒸汽进入汽轮机高压缸后，经一热力过程从焓3475.5 kJ/kg降至2990.0 kJ/kg，求：

（1） 若忽略汽轮机的散热、动能和位能差，则高压缸的电功率为多少； （2） 若散热为1.1×107kJ/h，，求散热造成的功率损失；

（3） 若汽轮机进口蒸汽的流速为50m/s，出口蒸汽流速为150m/s，求动能差造成的功率

损失；

（4） 若汽机出口比进口低2.5m，求进出口高差对汽轮机功率的影响。

3

解答：

（1） 忽略汽轮机的散热、动能和位能差

?c2 q??h??g?z?wsh2 ?wsh???h?h1?h2?3475.5?2990.0?485.5kJ/kg

2980?103?Wsh?mwsh??485.5?401886.1kW3600（2） 散热

?c2q??h??g?z?wsh2wsh???h??????wsh_q?wsh_q?wsh?qwsh_q?q??h??

?1.1?107??Wsh_q?Q??3055.6kW3600?Wsh_q3055.6???0.76%Wsh401886.1（3）动能差

?c2q??h??g?z?wsh2wsh???h?2?c???c2???wsh_q?wsh_q?wsh??2wsh_c?q??2?

2322?c2980?10150?50??Wsh_q??m????10?3?8277.8kW236002?Wsh_q8277.8???2.06%Wsh401886.1（4）位能差

?c2q??h??g?z?wsh2wsh???h??????wsh_q?wsh_q?wsh??g?zwsh_z?q?g?z??

2980?103??Wsh_q??mg?z???9.8?(?2.5)?10?3?20.3kW3600?Wsh_q20.3???0.0051%Wsh401886.14

第三章

3、两台可逆卡诺热机串联工作，A工作于700℃和t ℃的热源间，B热机工作于t ℃和20℃的热源间，吸收A热机排出的废热对外作功。求：

（1） 当两台热机的热效率相同时，热源t的温度； （2） 当两台热机输出的功相等时，热源t的温度。 解答：

效率相等时：

?1?1?TT, ? 2 ?1?2T1TTT?1?2?T?T1T2?97?3293?53.39KT1T

?1＝?2?1?输出功相等时：

?T???W1?Q1??1?Q1??1????T1???T????W2?Q2??2?Q2??1?2??T????TQ2?Q1??T1??

?T?T?T2T?T??W1＝W2??1?＝?1?2??T?1?633K??T1?T1?T?2?

4、一可逆热机工作在三个热源之间，热源温度如图，若热机从热源1吸热1600kJ，并对外做功250kJ，试求另两个热源的传热量和传热方向，并用图表示。 解答：

热量的正负号，以工质吸热为正：

能量平衡：Q1?Q2?Q3?1600?Q2?Q3?W?250kJ/kg因为可逆： QQ1Q2Q31600Q2?????3?0T1T2T3800600300

解以上2式，得Q2=-1500kJ，Q3=150kJ，说明热源2吸热，而热源3放热。

7、某动力循环，工质在温度440℃下得到3150kJ/kg的热量，向20℃的低温热源放出1950kJ/kg的热量，如果工质没有其他热量交换，问此循环满足Clausius不等式吗？ 解答：

??QT?31501950???2.237?0

440?273.1520?273.15满足Clausius不等式，其循环积分值为-2.237kJ/(kg.K)。

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5qp6.html