工程热力学(第五版)课后习题答案(全章节)

此份答案是与工程热力学(第五版)廉乐明 谭羽非主编 中国建筑工业出版社出版的教材配套,相对比较全。含第四章第五章的答案。

工程热力学(第五版)习题答案

工程热力学（第五版）廉乐明 谭羽非等编 中国建筑工业出版社

第二章 气体的热力性质

2-2.已知

N2的M＝28，求（1）N2的气体常数；Np 0.1MPa，

（2）标准状态下2的比容和密度；（3）

t 500℃时的摩尔容积Mv。

解：（1）

N2的气体常数

R

R0M

831428

＝296.9

J/(kg K)

（2）标准状态下

N2的比容和密度

v

RTp

296.9 273101325

＝0.8

m/kg

3

1

v＝1.25kg/m

p 0.1MPa，t 500℃时的摩尔容积Mv R0T

3

（3）

Mv ＝

p＝64.27m3/kmol

pg1 30

kPa，终了表压力

2-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力

pg2 0.3

Mpa，温

度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B＝101.325 kPa。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO2的质量

m1

p1v1RT1 p2v2RT2

压送后储气罐中CO2的质量

m2

根据题意

容积体积不变；R＝188.9

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p1 pg1 Bp2 pg2 B

（1） （2） （3） （4）

T1 t1 273 T2 t2 273

压入的CO2的质量

m m1 m2

v

RT2

(

p2

)

T1 （5）

p1

将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg

2-5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

m m1 m2

v

RT2

(

p2

p1T1

)

300287

(

99.3300

101.325273

) 1000

＝41.97kg

2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为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

m2

p2v2RT2

7 10 8.5287 288

kg

5

压缩机每分钟充入空气量

m

pvRT

1 10 3287 288kg

5

所需时间

t

m2m

19.83min

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 m3的空气在0.1MPa下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程

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0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为

pv const

V1

p2V2P1

0.7 8.50.1

59.5

m3

，则

59.5 m3的空气需要的时间

压缩机每分钟可以压缩0.1MPa的空气3 m3

59.53

19.83min

2－8 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B＝101kPa，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？ 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

T2

V2V1

T1

582K

（2）空气的初容积

p=3000×9.8/(πr2)+101000=335.7kPa

V1

mRT1p

0.527 m3

空气的终态比容

v2

或者

V2m

2V1

m＝0.5 m3/kg

v2

RT2p

0.5 m3/kg

（3）初态密度

1

mV11v2

2.12

0.527＝4 kg /m3

2

2-9

2 kg /m3

解：（1）氮气质量

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m

pvRT

13.7 10 0.05296.8 300

＝7.69kg

6

（2）熔化温度

T

pvmR

16.5 10 0.057.69 296.8

＝361K

6

2－14 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为

go2 23.2%，gN2 76.8%。试求

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

M

1

气体常数

giM

i

1

0.23232

0.76828

＝28.86

R

R0M

8314

28.86＝288J/(kg K)

容积成分

ro2 go2M/Mo2rN2

＝20.9％

1－20.9％＝79.1％

标准状态下的比容和密度

M22.4

28.86

22.4＝1.288 kg /m3

v

1

＝0.776 m3/kg

2-15 已知天然气的容积成分

rCH

4

97%

，

rC2H

6

0.6%

，

rC3H

8

0.18%

，

rC4H10 0.18%

，

rCO

2

0.2%

，

rN2 1.83%

。试求：

天然气在标准状态下的密度； 各组成气体在标准状态下的分压力。 解：（1）密度

M

rM

i

i

(97 16 0.6 30 0.18 44 0.18 58 0.2 44 1.83 28)/100

＝16.48

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0

M22.4

16.4822.4

0.736kg/m

3

（2）各组成气体在标准状态下分压力 因为：

pi rip

98.285kPa

pCH

4

97%*101.325

同理其他成分分压力分别为：（略）

第三章 热力学第一定律

3－1 安静状态下的人对环境的散热量大约为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

Q U W

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。

Q 2000 400 20/60＝2.67×105kJ

（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

Q U W

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由空气吸收，导致的空气内能增加。

3－5，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。

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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

Q W

x1=7 kJ

即10＋（－7）＝x1+（－4）

(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

Q U W

U Q W 7 ( 4) －3 kJ

解：同上题

3-7 解：热力系：1.5kg质量气体 闭口系统，状态方程：

p av b

＝90kJ

U 1.5[(1.5p2v2 85) (1.5p1v1 85)]

由状态方程得 1000＝a*0.2+b

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解上两式得： a=-800 b=1160 则功量为

2

W 1.5 pdv 1.5[

1

12

( 800)v 1160v]0.2

＝900kJ

21.2

过程中传热量

Q U W＝990 kJ

3－8 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为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

Q U W

绝热

Q 0

自由膨胀W＝0 因此ΔU=0

对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得

mcv(T2 T1) 0 T2 T1 300K

根据理想气体状态方程

p2

RT2V2

p1V1V2

16

p1

＝100kPa

3-9 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：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。

0 m2h2 m0h0 dE

没有流出工质m2=0 dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1

终态工质为流入的工质和原有工质和m0= mcv2-mcv1 mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0 h0=cpT0

(1)

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ucv1=cvT1

p1V

mcv1=RT1

p2V

mcv2 =RT2 代入上式(1)整理得

T2

kT1T2

T1 (kT0 T1)

p1p2=398.3K

3－10

供暖用风机连同加热器，把温度为t1 0℃的冷空气加热到温度为t2 250℃，然后送入建

筑物的风道内，送风量为0.56kg/s，风机轴上的输入功率为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

Cp T Q T m

（1）风机入口为0℃则出口为

Q Cpm

10000.56 1.006 10

3

1.78℃

t2 t1 t 1.78℃

空气在加热器中的吸热量

Cp T 0.56 1.006 (250 1.78)Q m＝138.84kW

(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

Q h2 h1 u2 P2v2 (u1 P1v1)，p2减小故吸热减小。

3－11

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

进罐内，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

mh mu

T

cpcv

T0 kT0 1.4 300 420K

罐内温度回复到室温过程是定容过程

p2

T2T

P1

300420

5

＝3.57MPa

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3－12

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

T kT0 1.4 473 662K=389℃

（2）h u w h=cpT0 L=kp

w

pAdL

pAkdp

12

kpAp

12

pV

12

RT

cp

T=

cv 0.5R

T0

552K=279℃

同（2）只是W不同

w

pdV

cp

pV RT

T=

cv R

T0 T0

473K＝200℃

3－13

解：W h

对理想气体

h cp T

u cv T

3－14

解：（1）理想气体状态方程

T2

T1p2p1

2*293

＝586K

（2）吸热：

Q mcv T

p1VR

RT1k 1

T

＝2500kJ

3-15 解：烟气放热等于空气吸热 1m3空气吸取1.09 m3的烟气的热

Q 1.09 245

＝267kJ

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t

Q

vc

267

1.293 1 1.01＝205℃

t2=10+205=215℃

3-16 解：

m1h1 m2h2 (m1 m2)h3

h cpT

代入得：

T

m1cT1 m2cT2(m1 m2)c

120*773＋210 473

330

＝582K

＝309℃ 3－17

解：等容过程

k

cpcp R

1.4

Q mcv T m

3-18 解：定压过程

RT2 RT1

k 1

p2v p1vk 1

＝37.5kJ

p1V

T1=mR

2068.4 10 0.03

1 287

=216.2K

3

T2=432.4K 内能

U mcv t 1 (1.01 0.287) 216.

焓变

＝156.3kJ

H k U 1.4 156.3

功量

218.8 kJ

V2 2V1 0.06m p(V2 V1) 2068.4 0.

＝62.05kJ =218.35 kJ

W

pdV

热量

Q U W 156.3 62.05

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第四章 理想气体的热力过程及气体压缩

p2 p1/8，设比

4-1 1kg空气在可逆多变过程中吸热40kJ，其容积增大为v2 10v1，压力降低为

热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。 解：热力系是1kg空气

n

过程特征：多变过程因为

ln(p2/p1)ln(v1/v2)

ln(1/8)ln(1/10)＝0.9

q cn T

内能变化为

cv

5272

R

＝717.5

J/(kg K)

cp

R

75

cv

＝1004.5

J/(kg K)

cn

cv

n kn 1

5cv

＝3587.5

J/(kg K)

u cv T qcv/cn

膨胀功：

＝8×103J

w q u＝32 ×103J

28.8 ×103J

＝1.4×8＝11.2 ×103J

轴功：

ws nw

焓变：

h cp T k u

s cpln

熵变： 4－2

v2v1

cvln

p2

p1＝0.82×103J/(kg K)

有1kg空气、初始状态为

p1 0.5MPa

，t1 150℃，进行下列过程：

（1）可逆绝热膨胀到

p2 0.1MPa

；

，T2 300K；

（2）不可逆绝热膨胀到（3）可逆等温膨胀到

p2 0.1MPa

p2 0.1MPa

；

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（4）可逆多变膨胀到

p2 0.1MPa，多变指数n 2；

p v图和T s图上

试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化，并将各过程的相对位置画在同一张解：热力系1kg空气 膨胀功：

w

RT1k 1

[1 (

p2p1

k 1

)

k

]

＝111.9×103J

熵变为0 （2）

w u cv(T1 T2)

＝88.3×103J

s cpln

T2T1

Rln

p2

p1＝116.8J/(kg K)

w RT1ln

（3）

p1

p2＝195.4×103J/(kg K)

s Rln

p1

p2＝0.462×103J/(kg K)

RT1n 1

[1 (

p2p1

n 1

w

（4）

)

n

]

＝67.1×103J

T2 T1(

p2p1

n 1

)

n

＝189.2K

s cpln

T2T1

Rln

p2

p1＝－346.4J/(kg K)

4-3 具有1kmol空气的闭口系统，其初始容积为1m3，终态容积为10 m3，当初态和终态温度均100℃时，试计算该闭口系统对外所作的功及熵的变化。该过程为：（1）可逆定温膨胀；（2）向真空自由膨胀。

w mRTln

解：（1）定温膨胀功

V2V1

1.293*22.4*287*373*ln

101

7140kJ

s mRln

V2V1

19.14kJ/K

(2)自由膨胀作功为0

s mRln

V2V1

19.14kJ/K

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4－4 质量为5kg的氧气，在30℃温度下定温压缩，容积由3m3变成0.6m3，问该过程中工质吸收或放出多少热量？输入或输出多少功量？内能、焓、熵变化各为多少？

q mRTln

解：放热627.2kJ

V2V1

5*259.8*300*ln

0.63

－627.2kJ

因为定温，内能变化为0，所以

w q

内能、焓变化均为0 熵变：

s mRln

V2V1

－2.1 kJ/K

4－5 为了试验容器的强度，必须使容器壁受到比大气压力高0.1MPa的压力。为此把压力等于大气压力。温度为13℃的空气充入受试验的容器内，然后关闭进气阀并把空气加热。已知大气压力B＝101.3kPa，试问应将空气的温度加热到多少度？空气的内能、焓和熵的变化为多少？ 解：（1）定容过程

T2 T1

p2p1

286*

100 101.3101.3

52

568.3K

u cv(T2 T1)

内能变化：

*287*(568.3 286)

202.6kJ/kg

h cp(T2 T1)

72

*287*(568.3 286)

283.6 kJ/kg

s cvln

4-6

p2p1

0.49 kJ/(kg.K)

6kg空气由初态p1＝0.3MPa，t1=30℃，经过下列不同的过程膨胀到同一终压p2＝0.1MPa：（1）

定温过程；（2）定熵过程；（3）指数为n＝1.2的多变过程。试比较不同过程中空气对外所作的功，所进行的热量交换和终态温度。 解：（1）定温过程

W mRTln

p1p2

6*287*303*ln

0.30.1

573.2 kJ

Q W

T2=T1=30℃ （2）定熵过程

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W m

Q＝0

Rk 1

T1[1 (

p2p1

k 1

)

k

] 6*

2871.4 1

*303*[1 (

0.10.3

1.4 1

)

1.4

]

351.4 kJ

T2 T1(

p2p1

k 1

)

k

221.4K

（3）多变过程

T2 T1(

p2p1R

n 1

)

n

＝252.3K

W m

n 1

[T1 T2] 6*

2871.2 1

*[303 252.3]

436.5 kJ

Q mcn(T2 T1) 6*cv

n kn 1

*(252.3 303)

218.3 kJ

4－7 已知空气的初态为p1＝0.6MPa，v1=0.236m3/kg。经过一个多变过程后终态变化为p2＝0.12MPa，v2=0.815m3/kg。试求该过程的多变指数，以及每千克气体所作的功、所吸收的热量以及内能、焓和熵的变化。

n

解：（1）求多变指数1千克气体所作的功

ln(p2/p1)ln(v1/v2)

ln(0.12/0.6)ln(0.236/0.815)＝1.30

w

1n 1

[p1v1 p2v2]

11.3 1

*(0.6*0.236 0.12*0.815)

146kJ/kg

吸收的热量

q cn(T2 T1)

n kR

n 1k 1

(T2 T1)

n k1

n 1k 1

(p2v2 p1v1)

1.3 1.41

=1.3 11.4 1内能：

(0.12*0.825 0.6*0.236)

36.5 kJ/kg

u q w

146-36.5＝－109.5 kJ/kg

h cp(T2 T1)

焓：

kk 1

(p2v2 p1v1)

－153.3 kJ/kg

s cpln

熵：

v2v1

cvln

p2p1

1004.5*ln

0.8150.236

717.4*ln

0.12

0.6＝90J/(kg.k)

p2

16p1

，已知该过程的膨胀

4-8 1kg理想气体由初态按可逆多变过程从400℃降到100℃，压力降为

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功为200kJ，吸热量为40 kJ，设比热为定值，求该气体的解：

cp

和

cv

u cv(T2 T1) q w 160

kJ

cv

＝533J/(kg.k)

w

Rn 1

(T1 T2)

RT1n 1

[1 (

p2p1

n 1

)

n

]

=200 kJ

解得：n＝1.49 R=327 J/(kg.k) 代入解得：

4-9将空气从初态1，t1=20℃,定熵压缩到它开始时容积的1/3，然后定温膨胀，经过两个过程，空气的容积和开始时的容积相等。求1kg空气所作的功。

cp

＝533+327=860 J/(kg.k)

w1

解：

RT1k 1

[1 (

p2p1

k 1

)

k

]

RT1k 1

[1 (

v1v2

)

k 1

]

287*2931.4 1

[1 3

1.4 1

]

＝-116 kJ/kg

T2 T1(

v1v2

)

k 1

＝454.7K

w2 RT2ln

v3v2

287*454.7*ln(1/3)

＝143.4 kJ/kg

w=w1+w2=27.4 kJ/kg

4-10 1kg氮气从初态1定压膨胀到终态2，然后定熵膨胀到终态3。设已知以下各参数：t1=500℃，v2=0.25m3/kg ，p3＝0.1MPa，v3=1.73m3/kg。求（1）1、2、3三点的温度、比容和压力的值。（2）在定压膨胀和定熵膨胀过程中内能的变化和所作的功。

p2 p3(

解：(1)

v3v2

)

k

0.1*(

1.730.25

)

1.4

＝1.5 MPa

T2

P2v2R

1.5*0.25*10

296.8

6

＝1263K

p1=p2=1.5 MPa

T1

v1=T2

v2

=0.15 m3/kg

T3

P3v3R

0.1*1.73*10

296.8

6

=583 K

此份答案是与工程热力学(第五版)廉乐明 谭羽非主编 中国建筑工业出版社出版的教材配套,相对比较全。含第四章第五章的答案。

(2) 定压膨胀

u cv(T2 T1)

364 kJ/kg

w R(T2 T1) 145.4 kJ/kg

定熵膨胀

u cv(T3 T2)

Rk 1

505 kJ/kg

w [T2 T3]

-505 kJ/kg

或者：其q=0,w u= -505 kJ/kg

4-11 1标准m3的空气从初态1 p1＝0.6MPa，t1=300℃定熵膨胀到状态2，且v2=3v1。空气由状态2继续被定温压缩，直到比容的值和开始时相等，v3=v1，求1、2、3点的参数（P,T,V）和气体所作的总功。

v1

解：

RT1p1

v1v2v1v2

287*5736 10

5

0.274 m3/kg

p2 p1()

k

11.4

0.6*()

3 0.129 MPa 10.4

573*()

3369K

T2 T1()

k 1

V2=3V1=0.822 m3 T3=T2=369K V3=V1=0.274 m3

p3 p2(

v2v3

) 0.129*

3v1v1

0.387 MPa

4－12 压气机抽吸大气中的空气，并将其定温压缩至p2＝5MPa。如压缩150标准m3空气，试求用水冷却压气机气缸所必须带走的热量。设大气处于标准状态。

Q W p1V1ln

解：

p1p2

0.101325*10*150*ln

6

0.101325

5

-59260kJ

4-13 活塞式压气机吸入温度t1=20℃和压力p1＝0.1MPa的空气，压缩到p2＝0.8MPa，压气机每小时吸气量为600标准m3。如压缩按定温过程进行，问压气机所需的理论功率为多少千瓦？若压缩按定熵过程进行，则所需的理论功率又为多少千瓦？ 解：定温：

m

pVRT

100000 600287*273*3600

0.215kg/s

Ws mRT1ln

p1p2

－37.8KW

此份答案是与工程热力学(第五版)廉乐明 谭羽非主编 中国建筑工业出版社出版的教材配套,相对比较全。含第四章第五章的答案。

定熵

W1s m

kRT1k 1

[1 (

p2p1

k 1

)

k

] 0.215*

1.4*287*293

1.4 1

[1 (

0.80.1

1.4 1

)

1.4

]

＝－51.3 KW

4－14 某工厂生产上需要每小时供应压力为0.6MPa的压缩空气600kg；设空气所初始温度为20℃，压力为0.1MPa。求压气机需要的最小理论功率和最大理论功率。若按n＝1.22的多变过程压缩，需要的理论功率为多少？

解：最小功率是定温过程 m=600/3600=1/6 kg/s

Ws mRT1ln

p1p2

＝－25.1 KW

最大功率是定熵过程

W1s m

kRT1k 1

[1 (

p2p1

k 1

)

k

]

－32.8 KW

多变过程的功率

W1s m

nRT1n 1

[1 (

p2p1

n 1

)

n

]

－29.6 KW

4－15 实验室需要压力为6MPa的压缩空气，应采用一级压缩还是二级压缩？若采用二级压缩，最佳中间压力应等于多少？设大气压力为0.1，大气温度为20，压缩过程多变指数n=1.25，采用中间冷却器能将压缩气体冷却到初温。试计算压缩终了空气的温度。 解：压缩比为60，故应采用二级压缩。 中间压力：

p2

p3p2

p1p3

n 1

0.775MPa

T3 T2(

)

n

=441K

4-16 有一离心式压气机，每分钟吸入p1＝0.1MPa，t1=16℃的空气400 m3，排出时p2＝0.5MPa，t2=75℃。设过程可逆，试求：

(1)此压气机所需功率为多少千瓦？

(2)该压气机每分钟放出的热量为多少千焦？

m

解：（1）

p1V1

RT1=8.04kg/s

n

ln(p2/p1)ln(v1/v2)=1.13

nRn 1

(T1 T2)

1183KW

Ws mnw m

Q m

（2）

n kn 1

cv(T2 T1)

=-712.3kJ/s

此份答案是与工程热力学(第五版)廉乐明 谭羽非主编 中国建筑工业出版社出版的教材配套,相对比较全。含第四章第五章的答案。

4－17 三台空气压缩机的余隙容积均为6％，进气状态均为0.1MPa、27℃，出口压力均为0.5MPa，但压缩过程的指数不同，分别为：n1=1.4，n2=1.25，n3=1。试求各压气机的容积效率（假设膨胀过程的指数和压缩过程的指数相同）。

v 1 c[(

解：

p2p1

1

)n 1]

n=1.4: n=1.25：

v 1 0.06*[( v

0.50.1

1

)1.4 1]

0.87

=0.84

n=1： v=0.76

第五章 热力学第二定律

t,c

T1 T2

T1

873 313873

64.14%

5-1 ⑴ ⑵ ⑶ 5-2

W0 t,cQ1 0.6414 100 64.14 kW

Q2 1 t,c Q1 1 0.6414 100 35.86 kW

t,c

T1 T2

T1

1000 4001000

60%

W0 t,cQ1 0.6 1000 600 kJ < 700 kJ

该循环发动机不能实现 5-3

q1 cp T2 T1 1.01 1000 300 707 kJ/kg

q2 RT3ln

p3p1

RT3ln

T

RT3ln 3 p2

T2 p3

1.41.4 1

1

300

0.287 300 ln

1000

362.8 kJ/kg

w q1 q2 707 362.8 344.2 kJ/kg

wq1

344.2707

48.68%

1000 3001000

70%

t,c

T1 T2

T1

5-4

w t,cq1 0.7 707 495 kJ/kg

此份答案是与工程热力学(第五版)廉乐明 谭羽非主编 中国建筑工业出版社出版的教材配套,相对比较全。含第四章第五章的答案。

5-5 ⑴⑵

Q2

T2T1

Q1

263293293

100000 89765 kJ/h

9.77

2,c Q1

T1T1 T2

293 263

P

2,c

1000009.77 3600

2.84 kW

⑶

P 100000 kJ/h

1000003600

27.78 kW

2,c

T1T1 T2

293293 273

14.65

5-6 ⑴

P

Q1

2,c

T2

20 10009.77 3600

0.455 kW

由T1 T2得

P

T1 T2 1200

3600

t2 20

℃

T1 313 K 40

℃

5-7 5-8

Q t 2,cQ1 0.3 5 10000 15000 kJ/h

Q2 Q1 1 t 10000 1 0.3 7000 kJ/h

Q总 Q Q2 15000 7000 22000 kJ/h

5-9 可逆绝热压缩终态温度2

1

1.4 1

T

p

T2 T1 2

p1

0.3

300

0.1

1.4

410.6

K

可逆过程Q U W 0，不可逆过程Q U W 0 且W 1.1W，则 U 1.1 U

mcv T2 T1 1.1mcv T2 T1

K

T2 T1 1.1 T2 T1 300 1.1 410.6 300 421.7

Tp 421.70.3

S m cpln2 Rln2 0.1 1.01ln 0.287ln

T1p1 3000.1

=0.00286 kJ/kg.K

1,c

T2T1 T2

258293 258

7.37

5-10 理论制冷系数：

P

Q2

制冷机理论功率：

1,c

1257007.37 3600

4.74 kW

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n1yj.html