第十二章 气体动力循环(作业)
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Cv T5 T1 T5 T1 q2 t 1 1 q1 Cv T3 T2 C p T4 T3 T3 T2 T4 T3 1 573 363 0.4520 863 673 1.4 1001 863
，
q1 C p T6 T5 C p T8 T7
2C p T8 T7 2 1.004 777.5 623.8 280.5kJ / kg
q2 C p T10 T1 C p T2 T3 2C p T2 T3 2 1.004 365.8 300 131.9kJ / kg
T
6
5 7
8 9
4
3
2 10 1 s
q2 131.9 t 1 1 0.5297 q1 280.5
此时热效率提高了。
热力学习题参考答案 [12-6]一内燃机混合加热循环，工质视为空气。已 知 p1 0.1MPa ，t1 50C， v1 v2 15 ， p3 p2 1.8， v4 v3 1.3 比热容为定值。求此循环的吸热量及循环热效率。 解：
T1 323K
T2 T1 1 323151.41 954.2K
T3 T2 954.2 1.8 17176K .
T4 T3 17176 1.3 22328K . .
q1 Cv T3 T2 C p T4 T3
0.7174 1717 6 954.2 1.004 2232 8 1717 6 1064 6kJ / kg . . . .
解：
1.41 p2 T4 T2 T1 300 2 1.4 365.7 K p1 T7 T6 T8 504.6 273 777.6K ，
1
，
T6 p6 p7
1
777.5 2
1.4 1 1.4
t 1
s23 s41 C p ln
T1
T2
w
109
1
1.4 1 1.4
1 4
1
1.4 1 1.4
0.3270
⑷吸热平均温度 T1 及放热平均温度 T2
T3 777.5 1.004ln 0.5584kJ / kg K T2 445.8
解： T1 363K ，T2 673K ， T3 863K ，T5 573K
3 2
4
s15 s23 s34 T T T 1 s34 C p ln 3 s15 s23 Cv ln 5 Cv ln 3 T4 T1 T2 537 863 0.717ln 0.717ln 0.149kJ/kg K 363 673 T 0.149 T4 1.1599T3 1.1599 863 1001K ln 4 0.1484 T3 1.004
解：⑴循环的最高温度 已知 T1 273 27 300K ， p2 p1 4
1.41 p2 T2 T1 300 4 1.4 445.8K p1 q 333 T3 1 T2 445.8 777.5K Cp 1.004 ⑵循环的净功量 T4 T31 777.5 523.2 K 1.4 1 4 1.4
5
s
同温度范围内卡诺循环热效率
C 1
T1 363 1 0.6374 T4 1001
t
t 1
1
1
1 1 1.8 1.31.4 1 1 1.41 0.6521 15 1 1 1.8 1 1.4 1.8 1.3 1
热力学习题参考答案
[12-7]一内燃机混合加热循环，已知t1=90℃, t2=400℃, t3=590 ℃, t5=300℃，如图12-9所示。工质视为空气，比热容为定值。求此循环 的热效率，并与同温度范围内卡诺循环热效率相比较（提示：根据各 过程的熵变化量，先求出t4） T
T
2
3 4
1
1 s
q2 C p T4 T1 1.004 523.2 300 224.0kJ / kg
w q1 q2 333 224 1Βιβλιοθήκη Baidu9kJ / kg
热力学习题参考答案 ⑶循环的热效率 t q 333 0.3273 1 或
热力学习题参考答案
第十二章
气体动力循环
热力学习题参考答案
[12-1]燃气轮机装置的定压加热理想循环中，工质视为空气，进入压气机的温 度 t1 27C 、压力 p1 0.1MPa ，循环增压比 p2 p1 4 。在燃烧室中加入热 量q1 333kJ / kg，经绝热膨胀到 p4 0.1MPa ，设比热容为定值，试求：⑴循环的 最高温度；⑵循环的净功量；⑶循环的热效率；⑷吸热平均温度及放热平均温度。
q1 333 596.3K s23 0.5584
q2 224.1 401.1K s41 0.5584
T2 401.1 t 1 1 0.3273 T1 596.3
热力学习题参考答案
[12-4] 具有回热的燃气轮机装置采用两级压缩、中间冷却和两级膨胀、中间再热 （图12-7）。工质视为空气，经过每级燃气轮机和压气机的压力比为2。进入每 级压气机时温度 t1 t3 27C ，初压 p1 0.1MPa 。进入每级燃气轮机时温 度 t6 t8 504.6C ，膨胀终压为0.1MPa，求在极限回热情况下，该燃气轮机装置 理想循环的热效率，并与习题12-1的结果相比较。
，
q1 C p T6 T5 C p T8 T7
2C p T8 T7 2 1.004 777.5 623.8 280.5kJ / kg
q2 C p T10 T1 C p T2 T3 2C p T2 T3 2 1.004 365.8 300 131.9kJ / kg
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q2 131.9 t 1 1 0.5297 q1 280.5
此时热效率提高了。
热力学习题参考答案 [12-6]一内燃机混合加热循环，工质视为空气。已 知 p1 0.1MPa ，t1 50C， v1 v2 15 ， p3 p2 1.8， v4 v3 1.3 比热容为定值。求此循环的吸热量及循环热效率。 解：
T1 323K
T2 T1 1 323151.41 954.2K
T3 T2 954.2 1.8 17176K .
T4 T3 17176 1.3 22328K . .
q1 Cv T3 T2 C p T4 T3
0.7174 1717 6 954.2 1.004 2232 8 1717 6 1064 6kJ / kg . . . .
解：
1.41 p2 T4 T2 T1 300 2 1.4 365.7 K p1 T7 T6 T8 504.6 273 777.6K ，
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T6 p6 p7
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s23 s41 C p ln
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0.3270
⑷吸热平均温度 T1 及放热平均温度 T2
T3 777.5 1.004ln 0.5584kJ / kg K T2 445.8
解： T1 363K ，T2 673K ， T3 863K ，T5 573K
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s15 s23 s34 T T T 1 s34 C p ln 3 s15 s23 Cv ln 5 Cv ln 3 T4 T1 T2 537 863 0.717ln 0.717ln 0.149kJ/kg K 363 673 T 0.149 T4 1.1599T3 1.1599 863 1001K ln 4 0.1484 T3 1.004
解：⑴循环的最高温度 已知 T1 273 27 300K ， p2 p1 4
1.41 p2 T2 T1 300 4 1.4 445.8K p1 q 333 T3 1 T2 445.8 777.5K Cp 1.004 ⑵循环的净功量 T4 T31 777.5 523.2 K 1.4 1 4 1.4
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同温度范围内卡诺循环热效率
C 1
T1 363 1 0.6374 T4 1001
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1 1 1.8 1.31.4 1 1 1.41 0.6521 15 1 1 1.8 1 1.4 1.8 1.3 1
热力学习题参考答案
[12-7]一内燃机混合加热循环，已知t1=90℃, t2=400℃, t3=590 ℃, t5=300℃，如图12-9所示。工质视为空气，比热容为定值。求此循环 的热效率，并与同温度范围内卡诺循环热效率相比较（提示：根据各 过程的熵变化量，先求出t4） T
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1 s
q2 C p T4 T1 1.004 523.2 300 224.0kJ / kg
w q1 q2 333 224 1Βιβλιοθήκη Baidu9kJ / kg
热力学习题参考答案 ⑶循环的热效率 t q 333 0.3273 1 或
热力学习题参考答案
第十二章
气体动力循环
热力学习题参考答案
[12-1]燃气轮机装置的定压加热理想循环中，工质视为空气，进入压气机的温 度 t1 27C 、压力 p1 0.1MPa ，循环增压比 p2 p1 4 。在燃烧室中加入热 量q1 333kJ / kg，经绝热膨胀到 p4 0.1MPa ，设比热容为定值，试求：⑴循环的 最高温度；⑵循环的净功量；⑶循环的热效率；⑷吸热平均温度及放热平均温度。
q1 333 596.3K s23 0.5584
q2 224.1 401.1K s41 0.5584
T2 401.1 t 1 1 0.3273 T1 596.3
热力学习题参考答案
[12-4] 具有回热的燃气轮机装置采用两级压缩、中间冷却和两级膨胀、中间再热 （图12-7）。工质视为空气，经过每级燃气轮机和压气机的压力比为2。进入每 级压气机时温度 t1 t3 27C ，初压 p1 0.1MPa 。进入每级燃气轮机时温 度 t6 t8 504.6C ，膨胀终压为0.1MPa，求在极限回热情况下，该燃气轮机装置 理想循环的热效率，并与习题12-1的结果相比较。