工程热力学第3章习题答案.pdf

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1、第3章理想气体的性质第3章理想气体的性质3-13kg空气，测得其温度为20℃，表压力为1.4MPa，求空气占有的容积和此状态下空气的比体积。已知当地大气压为0.1MPa。解：根据理想气体状态方程，pvRT=，pVm=RTgg68.314531.510××=v×()273.1520+，得比体积v=0.0561m/kg−328.9710×68.314531.510××=×V3×()273.1520+，得体积为V=0.168m−328.9710×3或Vm==×v30.05610.168m=33-2在煤气表上读得煤气的消耗量为600m。若在煤气消耗其间，煤

2、气表压力平均值为0.5kPa，温度平均为18℃，当地大气压力为=0.1MPa。设煤气可以按理想气体处理。试计算：(1)消耗了多少标准立方米煤气?(2)假设在节假日,由于煤气消耗量大，使煤气的表压力降低至0.3kPa，此时若煤气表上消耗的煤气读数相同，实际上消耗了多少标准立方米煤气?解：（1）标准状态是指1标准大气压，0℃下状态根据理想气体状态方程，实际状态下pVm=RT；标准状态下pVm=RT11g100g063p11VT1()0.110×+××0.510600273.1518+3可得=，=，得V=559.0m50pVT1.0132510××V27

3、3.15000063p22VT2()0.110×+××0.310600273.1518+3（2）此时=，=，得V=557.2m50pVT1.0132510××V273.15000033-3某锅炉每小时烧煤20t，估计每千克煤燃烧后可产生10m的烟气（标准状态下)。测得烟囱出口处烟气的压力为0.1MPa，温度为150℃，烟气的流速为c=8m/s，烟囱截面为圆形，试求烟囱出口处的内径。解：烟囱出口处状态下pVm=RT；标准状态下pVm=RT11g100g06p11VT10.110××V1273.15150+3可得=，=，得V=87.204m/s1pVT

4、520000273.150001.0132510×××103600π2由DcV×=，可得烟囱出口处的内径D=3.725m143-4一封闭的刚性容器内贮有某种理想气体，开始时容器的真空度为60kPa，温度t1=100℃，问需将气体冷却到什么温度，才可能使其真空度变为90kPa。已知当地大气压保持为pb=0.1MPa。1第3章理想气体的性质解：根据理想气体状态方程，初态时pVm=RT；终态时pVm=RT11g22g63pT()0.110×−×6010273.15100+11可得=，=，得T=93.29K632p22T()0.110×−×9010T2需要

5、将气体冷却到−179.86℃33-5某活塞式压气机向容积为10m的储气箱中冲入压缩空气。压气机每分钟从压力为3p0=0.1MPa、温度t0=20℃的大气中吸入0.5m的空气。冲气前储气箱压力表的读数为0.1MPa，温度=20℃。问需要多长时间才能使储气箱压力表的读数提高到0.5MPa，温度上升到40℃?解：根据理想气体状态方程pVm=RT，g6pV0.110××1011冲气前储气箱空气质量为m===11.886kg1RT287293.15×g16pV0.510××1022冲气后储气箱空气质量为m===55.633kg2RT287313.15×g23

6、根据题意，已知每分钟冲入空气的体积流量为q=0.5m/min，质量流量为V6pV0.110××0.533q===0.594kg/minmRT287293.15×g3因此需要冲气时间的计算为公式qmmτ=−，得τ=73.65minm213-6空气在-30℃和0.012MPa下进入喷气发动机，在入口状态下测得空气的流量为153000m/min。设空气全部用来供燃料燃烧，已知该发动机每燃烧1kg燃料需要60kg空气。求该发动机每小时消耗多少燃料。6pV0.01210××15000解：每分钟消耗空气质量为m===2579.4kgRT287243.15×g2

7、579.4kg/min60min×则每小时消耗燃料质量为=2579.4kg()60:133-7锅炉空气预热器将温度为20℃的空气定压加热到280℃。空气的流量为5000m/h（标准状态下）。求每小时加给空气的热量。取空气的比热容为定值。7解：空气可看作双原子气体，其定值定压比热容为cR==⋅1004.5J/kgK()pg25pV1.0132510××5000每小时流过的空气质量为m===6462.54kgRT287273.15×g每小时加给空气的热量为：2第3章理想气体的性质9Qcmt=p∆=××−1004.56462.54(28020)=×=1.

8、687810J1687.8MJ33-8某理想气体，由状态p1=0.52MPa、V1=0.142m，经某过程变为p2=0.1