热工基础复习题2013计算题答案.doc

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1、.word格式,四、计算题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 P

2、a的数值代入上式得： P1=207 k Pa    P2=132 kPa    PgA =35k Pa图12、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21)由力平衡：p1=pb+F1/A=771*133.32+100*98100/100=2.009×105PaV1=A*L=100*10*10-6=10-3m3p2=pb+F2/A=771*133.32+40*98100/100=1.420×105

3、PaT2=T1V2=A*(L+ΔL)=100*(10+ΔL)*10-6=(10+ΔL)*10-4m3过程中质量不变：m1=p1V1/(RgT1)=m2=p2V2/(RgT2),专业.专注..word格式,V2=p1V1/p2=2.009×105*10-3/1.420×105=1.4145*10-3m3=(10+ΔL)*10-4m3ΔL=4.145cm2)ΔU=m2u2-m1u1因为m1=m2，已知{u}kJ/kg=0.72{T}K，而T2=T1；所以ΔU=03）此过程为不可逆过程：W=p2*A*ΔL=1.420×105*100×10-4*4.145×10-2=58.859J3、一绝热刚

4、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？（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=300

5、K，于是终态平衡时，两侧的温度均为：T1=T2=300K2)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：,专业.专注..word格式,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=t1=600℃，背压P2=0.005MPa，功率为15000KW。试求：（1）定性画出循环的T-S图；（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。2）循环吸热量2）根据：5、如图4为一烟气余热回收方案。设烟气比热容Cp=1.4kJ/(kg.K

6、)，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。,专业.专注..word格式,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：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

7、，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：,专业.专注..word格式,可见，压缩机空气出口温度不可能是180℃。2）3）7、空气从T1=300K、p1=0.1MPa压缩到p2=0.6MPa。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。按附表1取空气的定值比热容为：kJ/(kg·K)，kJ/