作业习题

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11-9所示。若已

知斜管倾角 30=a 管中液柱长度

mm L 200=MPa 表示)。

图1-9

2

1-10所示。表

上读数分别为p B =75kPa kPa ,求压力表A 的读数,以kPa 表示。

图1-10

3.如果气压计压力为83kPa ,试完成以下计算: ① 绝对压力为0.15MPa 时的表压力; ② 真空计上读数为70kPa 时气体的绝对压力; ③ 绝对压力为50kPa 时的相应真空度(kPa ); ④ 表压力为0.25MPa 时的绝对压力(kPa )。

4.摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0℃和100℃,而华氏温标则相应地取为32F 和212F 。试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系,并求出绝对零度(0K 或-273.15℃)所对应的华氏温度。

5.气体进行可逆过程,满足pV=C ,试导出该气体从状态1变化到状态2时膨胀功的表达式,并在p-V 图上定性地画出过程线并示出膨胀功。

6.若某种气体的状态方程式为p v =R ,试导出: ① 定温下气体p 、v 间的关系; ② 定压下气体v 、T 间的关系; ③ 定容下气体p 、T 间的关系。

7.一蒸汽动力厂,锅炉的蒸汽产量 D =180×103㎏/h ,输出功率W = 55 000kW ,全厂耗煤G =19.5t/h ,煤的发热量Q H =30×103kJ/㎏。蒸汽在锅炉中吸热量q = 2 680 kJ/㎏。

① 求该动力厂的热效率t η;

② 锅炉的效率H η(蒸汽总吸热量/煤的总发热量)。 二.热力学基本定律习题:P36

3.闭口系中实施以下过程,试填补表中空缺数据

4.如图2-26所示,某封闭系统沿a —c —b 途径由状态a 变化到b ,吸入热量90kJ ,对外作功40kJ ,试问:

① 系统从a 经d 至b ,若对外作功10 kJ ,则吸收热量是多少?

② 系统由b 23

kJ ,吸收热量为

多少?

③ 设U a

= 5kJ ,U d = 45kJ d —b 中系统吸收热量各为多少?

图2-26

52-27所示。试问:

① 活塞是否对流体作功?

② 提高到p 2=3MPa ,内能变化多少?焓变化多少?

图2-27

7.某蒸汽动力装置,蒸汽流量为40t/h ,汽轮机进口处压力表读数为9MPa ,进口比焓为 3 440kJ/kg ,汽轮机出口比焓为 2 240 kJ/kg ,真空表读数为

95.06kPa ,当时当地大气压力为98.66kPa ,汽轮机对环境放热为6.3×103

kJ/h ,试求:

① 汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少? ② 单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少? ③ 汽轮机的功率是多少?

④ 若进出口蒸汽流速分别为60m/s 和140m/s 时,对汽轮机输出功有多大影响?

9.某活塞式氮气压气机,压缩前后氮气的参数分别为:p 1=0.1MPa ,v 1=0.88m 3/㎏;p 2=1.0MPa ,v 2 =0.16m 3/㎏。设在压缩过程中每千克氮气内能增加180kJ ,同时向外放出热量60kJ 。压气机每分钟生产压缩氮气18㎏,试求:

① 压缩过程对每千克氮气所作的功; ② 生产每千克压缩氮气所需的功; ③ 带动此压气机至少要多大的电动机?

10.某系统经历了四个热力过程组成的循环,试填下表所缺之数据。

11什么?

13.试利用T H 和T L 已知△s A =△s B 。 T H

T L

图2-28

14.某制冷循环,工质从温度为-23℃的冷源吸热100kJ ,并将热量203 kJ 传给温度为17℃的热源(环境),此循环满足克劳修斯不等式吗?

15.某热机循环,工质从温度为T H =2 000K的热源吸热Q H,并向温度为T L =300K的冷源放热Q L。在下列条件下,试根据孤立系熵增原理确定该机循环可能否?可逆否?

①Q H=1 500J,Q L=800J;

②Q H=2 000J,净功W o=1 700J。

17.冷油器中油进口温度为80℃,出口温度为35℃,油的流量为每分钟5㎏。冷却水的进口温度为20℃,出口温度为40℃,试求:[油的比热容为c oi =2.022(kJ/㎏·K)]

①冷却水的流量;

②油和水之间不等温传热引起的熵产。

18.将5㎏0℃的冰投入到20㎏温度为40的水容器中。假定容器绝热,试求冰完全融化且与水温度达到热平衡时的系统的熵产。已知冰的融解热为333kJ/㎏。

三.工质的热力性质习题:P63

4.在容积为0.3m3的封闭容器内装有氧气,其压力为300kPa,温度为15℃,问应加入多少热量可使氧气温度上升到800℃?

①按定值比热容计算;

②按平均比热容计算。

5.每摩尔质量为30g的某理想气体,在定容下由275℃加热到845℃,若内能变化为400kJ/㎏,问焓变化了多少?

7.2㎏的CO

,由p1 =800kPa,t1 =900℃膨胀到p2 =120kPa,t2 =600℃,试利

2

用定值比热求其内能、焓和熵的变化。

8.由氧气、氮气和二氧化碳组成的混合气体,各组元的千摩尔数为

3

.0,65.0,08.0222===CO N O N N N

求混合气体的容积成分,质量成分以及在p =400kPa ,t =27℃下混合气体的比容。

9.试证明理想气体混合物质量成分i x

和摩尔成分i y 间有关系式: ∑=

)/(/i i i i i M x M x y

11.湿饱和蒸汽,p =0.9kPa ,=x 0.85,试由水蒸气表求t s ,h ,v ,s 和u 。

12.过热蒸汽,p 1 =3.0kPa ,t =425℃,根据水蒸气表求v ,h , s ,u 和过热度,再用h-s 图求上述参数。

13.开水房烧开水用p =0.1kPa ,

=x 0.86的蒸汽与t =20℃及同压下的水混合,试问欲得5t 的开水,需要多少蒸汽和水?

15.1㎏的蒸汽,p 1 =2.0kPa ,x 1=0.95,定温膨胀至p 2 =0.1kPa ,求终态v ,h , s 及过程中对外所作的膨胀功。

18.空气的参数为p b =0.1kPa ,t 1=20℃,1ϕ=30%。在加热器中加热到t 2=85℃后送入烘箱去烘干物体。从烘箱出来时空气温度t 3=35℃,试求从烘干物体中吸收1㎏水分所消耗的干空气质量和热量。

19.设大气压力为0.1kPa ,温度为30℃,相对湿度为0.8。如果利用空气调节设备使温度降低到10℃去湿,然后再加热到20℃,试求所得空气的相对湿度。

四.工质的热力过程习题:P89

1.某理想气体初温T 1 =470K ,质量为

2.5㎏,经可逆定容过程,其内能变化为△U =295.4kJ ,求过程功、过程热量以及熵的变化。设该气体R=0.4KJ/(㎏·K),κ=1.35,并假定比热为定值。

2.一氧化碳的初态为p 1=4.5MPa ,T 1=493K 。定压冷却到T 2=293K 。试计算

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