西南科技大学热工基础试题库复习题答案

4、某蒸汽动力厂按一级再热理想循环工作，新蒸汽参数为P1=15MPa，
t1=600℃，再热压力PA=1.4MPa，再热温度tR= P2=0.005MPa，功率为15000KW。试求： （1）定性画出循环的T-S图；
t1=600℃，背压
（2）求循环热效率；
（3）每小时所需蒸汽量。
解：1）再热循环在T-S图上的表示如图所示。
T2=T1
V2=A*(L+ΔL)=100*(10+ΔL )*10-6=(10+ΔL )*10-4m3
过程中质量不变：
m1= p1 V1/(RgT1)= m2= p2 V2/(RgT2) V2= p1 V1/ p2=2.009×105*10-3/1.420×105=1.4145 *10-3m3=(10+ΔL )*10-
所以 对 1′→2定容压缩过程：
Wv = 0
图a
图b
10、某燃气轮机装置，已知其流量、增压比、升温比，大气温度为 295 K。试求理论上输出的净功率及循环的理论热效率（注：认为工质是空 气并按定比热容理想气体计算）。
[解]：， 燃气轮机膨胀作功
压气机压缩耗功
理论循环净功率 理论循环热效率
11、某氨蒸气压缩制冷装置（图5），已知冷凝器中氨的压力为
4m3
ΔL=4.145cm
2) ΔU= m2u2- m1 u1
因为m1= m2，已知{u}kJ/kg=0.72{T}K，而T2=T1；所以ΔU=0
3）此过程为不可逆过程：W= 4*4.145×10-2=58.859 J
p2*A*ΔL=1.420×105*100×10-
3、一绝热刚体气缸，被一导热的无摩擦活塞分成两部分，如图3所示。 最初活塞被固定在某一位置上，气缸的一侧储有压力为0.2MPa、温度为 300K的0.01m3的空气，另一侧储有同容积、同温度的空气，其压力为 0.1MPa。去除销钉，放松活塞任其自由移动，最后两侧达到平衡。设空 气的比热容为定值。试求： （1）平衡时的温度为多少？ （2）平衡时的压力为多少？
按附表1取空气的定值比热容为： kJ/(kg·K)， kJ/(kg·K)
气体常数 kJ/(kg·K)
（1）定温过程
对等温过程： ，则：
（2）定熵过程 对定熵过程：q＝0，w＝Δu；wt ＝Δh 由等熵过程的过程方程知
kJ/kg kJ/kg
（3）多变过程
kJ/kg kJ/kg
kJ/kg
8、 已知活塞式内燃机定容加热循环的进气参数为 p1=0.1 MPa、t1=50 ℃，压缩比，加入的热量q1=750 kJ/kg。试求循环的最高温度、最高压
14、初温为100℃的热水，流经内径为16mm、壁厚为1mm的管子，出口 温度为80℃；与管外冷水的总换热量为350kW，试计算管内平均换热系 数。 准则方程：
2）循环吸热量 2）根据：
5、如图4为Βιβλιοθήκη Baidu烟气余热回收方案。设烟气比热容Cp=1.4kJ/(kg.K)， Cv=1.14kJ/(kg.K)。试求： （1）烟气流经换热器时传给热机工质的热； （2）热机放给大气的最小热量； （3）热机输出的最大功W。
图4 解： 1）烟气放热为： 2）若使Q2最小，热机为可逆机，由卡诺定理得： 即： 3）输出的最大功为：
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1、某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装有压力表， 如图1所示。压力表B上的读数为75kPa, 压力表C上的读数为0.11MPa。 如果大气压力为97kPa，试确定压力表A上的读数及容器两部分内空气 的绝对压力。
解：A、B、C的读数均为表压，分别记为、PgA、 PgB、PgC 容器1和2
6、压力为0.1MPa，温度为20℃的空气进入压缩机，绝热压缩至0.6MPa 后排入贮气筒。试求： （1）问压缩机空气出口温度能否是180℃？ （2）若将空气绝热压缩至0.6MPa，250℃，试问绝热效率是多少？可用 能（作功能力）损失为多少？并用T-S图表示之（环境温度t0=20℃）； （3）压缩机在吸气状态下的吸气量为100m3/h，试求在2）情况下的压 缩机功率是多少？ 解：1）若压缩机出口温度为180℃，则绝热压缩过程的熵产：
的绝对压力记为P1和P2，大气压力Pa
依题意：
PgB=75k Pa PgC =0.11M Pa=110 k Pa Pa=97 k Pa
根据压力表的位置可知： P1= PgC+Pa P1= PgB+P2 P2= PgA+Pa
将PgB
、PgC和
Pa的数值代入上式
得： P1=207 k Pa P2=132 kPa PgA =35k Pa
（查lgP-h图） (1)氨的流量：
(2)压气机出口温度及耗功率： ：由等焓线与等压线交点，查lgP-h图可得：
(3)制冷系数 理论： 实际：
(4)冷却水流量 冷却水带走的热量应等于氨气放出的热量，即由热平衡方
程得：
可见所需冷却水量是相当大的。
13、 由三层材料组成的加热炉炉墙。第一层为耐火砖。第二层为硅藻 土绝热层，第三层为红砖，各层的厚度及导热系数分别为1＝230mm ， 1＝1.10 W/(mK)， 2＝50mm, 2=0.10W/(mK)，3＝240mm, 3=0.58W/(mK)。炉墙内侧耐火砖的表面温度为500℃。炉墙外侧红砖的 表面温度为50℃。试求通过炉墙的导热热流密度。
1
MPa，节流后压力降为 0.2 MPa，制冷量为 ，压气机绝热效率为 80%，
已知冷却水经过氨冷凝器后温度升高 8 K，水的比定压热容为 4.187
kJ/(kgk)。试求：
（1）氨的流量；
（2）压气机出口温度及所耗功率；
（3）制冷系数；
（4）冷却水流量。
图5
[解]：参考图8-10、8-11及8-12， 由 ，查图 得 由 沿等熵线向上与线交于点 查得 因为： 则
可见，压缩机空气出口温度不可能是180℃。 2） 3）
7、 空气从T1 = 300 K、p1 = 0.1 MPa压缩到p2 = 0.6 MPa。试计算过程的 膨胀功（压缩功）、技术功和热量，设过程是(1) 定温的、(2) 定熵的、 (3) 多变的（n=1.25），按定比热容理想气体计算，不考虑摩擦。
力、压升比、循环的净功和理论热效率。认为工质是空气并按定比热容 理想气体计算。
解：活塞式内燃机定容加热循环的图示见a)、b)图示
(a) (b)
，理论热效率由(6-5)式得：
循环净功 最高温度须先求出，因过程是等熵过程，由(3-89)式得
因为 所以 最高压力须先求出和过程是定容过程，因此
即 所以 而 则
（3）两侧空气的熵变值及整个气体的熵变值是多少？
图3 解：（本题13分）1）取整个气缸为闭口系，因为气缸绝热，所以 Q=0；又因为活塞导热而无摩擦，W=0，且平衡时A、B两侧温度相等， 即TA2=TB2=T2。有闭口系能量方程得： 因为，TA1=TB1=T1=300K，于是终态平衡时，两侧的温度均为： T1=T2=300K 2) 取整个气缸为闭口系，当终态平衡时，两侧压力相等，设为p2，则： 3） 整个气缸绝热系的熵变：
9、空气在气缸中由初状态T1=300 K、p1=0.15 MPa进行，则先定温膨 胀，然后再在定容下使压力增到 0.15 MPa，温度升高到 480 K。试求： （1）将这过程画在压容图和温熵图中； （2）利用空气的热力性质表计算这过程中的膨胀功、热量，以及热力 学能和熵的变化。
解：(2) 对1→1′ →2即先定温膨胀，然后再定容压缩过程有 对 1→1′ 定温膨胀过程：
图1 2、如图2所示。气缸内充以空气，活塞及负载重100kg，气缸壁充分导 热，取走60kg负载，其系统完全平衡后，试求： （1）活塞上升的高度ΔL； （2）热力学内的变化ΔU； （3）气体在过程中所做的功。（已知{u}kJ/kg=0.72{T}K）
图2
1)由力平衡：p1=pb+F1/A=771*133.32+100*98100/100=2.009×105Pa V1=A*L=100*10*10-6=10-3m3 p2=pb+F2/A=771*133.32+40*98100/100=1.420×105Pa