工程热力学课后答案--华自强张忠进高青(第四版)第5章.pdf

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1、第五章热力学第二定律5-1蒸汽机中所用新蒸汽的温度为227℃，排出乏汽的温度为100℃，如按卡诺循环计算，试求其热效率。T2373解η=1−=1−=0.254tT50015-2海水表面温度为10℃，而深处的温度为4℃。若设计一热机利用海水的表面和深处作为高温热源及低温热源并按卡诺循环工作，试求该热机的热效率。T2277解η=1−=1−=0.0212tT28315-3一卡诺热机的热效率为40%，若它从高温热源吸热4000kJ/h，而向25℃的低温热源放热，试求高温热源的温度及热机的功率。T2298解T===497K11−η1−0.4tP=Q&1ηt=4000×0.4=1600kJ/h=0.

2、44kW5-4某内燃机每作出1kWñh的功需消耗汽油514.8g。已知每千克汽油燃烧时可放出41868kJ的热量，试求该内燃机的实际热效率。解W0W01×36000.16716.7η=====%tQGQ0.5148×418681p5-5有报告宣称某热机自160℃的热源吸热，向5℃的低温环境放热，而在吸热1000kJ/h时可发出功率0.12kW。试分析该报告的正确性。解在给定温度范围内的卡诺效率为：T2278η=1−=1−=0.358=35.8%T4331而报告所提到的热机的热效率为：W00.12×3600η===0.432=43.2%tQ10001该热机的热效率大于卡诺效率，这是不可能。

3、5-6有A、B两个卡诺热机，A从温度为700℃的热源吸热，向温度为t的热源放热。B则从温度为t的热源取得A排出的热量并向温度为100℃的热源放热。试求：当两热机的循环净功相同，或者两热机的热效率相的时，温度t的数值。解（1）循环净功相同W=W′00⎛T⎞⎛T2⎞Q1⎜⎜1−⎟⎟=Q1′⎜1−⎟⎝T1⎠⎝T⎠Q⎛T⎞T1⎜1−⎟=1−2⎜⎟Q2⎝T1⎠TT⎛T⎞T1⎜1−⎟=1−2⎜⎟T⎝T1⎠T可得T1+T2973+373373T===K22TT2（2）循环热效率相同,η=1−=η′=1−TT1可得T=T⋅T=973×373=602.6K125-7以氮气作为工质进行一个卡诺循环，其高温热

4、源的温度为1000K、低温热源的温度为300K；在定温压缩过程中，氮气的压力由0.1MPa，升高到0.4MPa。试计算该循环的循环净功及vmax/vmin、pmax/pmin的值。解已知T1=1000K，T2=300K，Pc=0.1MPa，Pd=0.4MPa（1）循环的功w0=q1−q2=(T1−T2)∆s=(T1−T2)(sc−sd)⎛p⎞=()T−T⎜−Rlnc⎟12⎜gp⎟⎝d⎠()⎛0.1⎞=1000−300⎜−0.2968ln⎟=700×0.4115=288kJ/kg⎝0.4⎠（2）最大容积与最小容积之比：1Vmaxvvvp⎛p⎞kccdd⎜a⎟==⋅=Vvvvp⎜p⎟mina

5、dac⎝d⎠110.4⎛Ta⎞k−1⎛1000⎞0.4=⎜⎟=4⎜⎟=81.10.1⎜⎝Td⎟⎠⎝300⎠（3）最高压力与最低压力之比：k1.4pmaxpapapd⎛Ta⎞k−1pd⎛1000⎞0.40.4==⋅=⎜⎟=⎜⎟=270pppp⎜T⎟p⎝300⎠0.1mincdc⎝d⎠c5-8有一台可逆热机，工质为理想气体，其工作循环由三个过程，即定容加热过程1-2、绝热膨胀过程2-3及定压放热过程3-1组成。试证明该循环的热效率为⎛v⎞⎜3⎟k−1k[]Tvv−T⎝⎜v1⎠⎟η=1−1311=1−tTpp−Tpp−1121121证明由循环热效率公式有q2cp(T3−T1)η=1−=1−t(

6、)qcT−T1v21p21-2为等容过程，因此有:T=T21p1v33-1为等压过程，因此有：T=T31v1将其代入循环热效率公式，即有：⎛v⎞⎜3⎟k−1⎜⎟k[]T1v3v1−T1⎝v1⎠η=1−=1−tTpp−Tpp−11211215-9按上题所述循环，设工质为空气，p＝0.35MPa，t＝11307℃，p＝0.7MPa。试把该循环表示在p-v图以及T-s图上，并求2吸热量、放热量、循环净功及循环热效率。解按5-8所述的循环，并已知：T1=580K；p1=0.35MPa；p2=0.7MPa；Rg=0.2871kJ/kg·K；cp0=1.004kJ/kg·K，则有：RgT10.287

7、1×5803v1===0.476m/kg=v2p3501pv700×0.476T=22==1160.4K2Rg0.2871p3=p1=0.35MPak−10.4⎛p3⎞k⎛0.35⎞1.4T3=T2⎜⎜⎟⎟=1160.4⎜⎟=951.9K⎝p2⎠⎝0.7⎠q1=cv0()T2−T1=0.716(1160.4−580)=415.4kJ/kgq=c(T−T)=1.004(951.9−580)=373.2kJ/kg2p031q0=q1−q