工程热力学第2章习题答案.pdf

《工程热力学第2章习题答案.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章热力学第一定律第2章热力学第一定律2-1定量工质，经历了下表所列的4个过程组成的循环，根据热力学第一定律和状态参数的特性填充表中空缺的数据。过程Q/kJW/kJ△U/kJ1-20100-1002-3-11080-1903-4300902104-120-60802-2一闭口系统从状态1沿过程123到状态3，对外放出47.5kJ的热量，对外作功为30kJ，如图2-11所示。（1）若沿途径143变化时，系统对外作功为6kJ，求过程中系统与外界交换的热量；（2）若系统由状态3沿351途径到达状态1

2、，外界对系统作功为15kJ，求该过程与外界交换的热量；（3）若U2=175kJ，U3=87.5kJ，求过程2-3传递的热量，及状态1的热力学能U1。图2-11习题2-2解：（1）根据闭口系能量方程，从状态1沿途径123变化到状态3时，QUW=∆+，12313−123得∆=U−−=47.5kJ30kJ−77.5kJ13−从状态1沿途径143变化到状态3时，热力学能变化量∆U保持不变，由闭口系能量13−方程QUW=∆+，得Q=−+=77.5kJ6kJ−71.5kJ，即过程中系统向外界放14313−1

3、43143热71.5kJ（2）从状态3变化到状态1时，∆=−=UUUUU−−=()−∆U，由闭口系能31−133113−量方程QUW=∆+，得Q=77.5kJ15kJ−=62.5kJ，即过程中系统从外界35131−351351吸热92.5kJ3（3）从状态2变化到状态3体积不变，Q=∆U+W=∆U+pdV=∆U，2323−2323−−∫232因此QUU=∆=−U=87.5kJ175kJ−=−87.5kJ2323−321第2章热力学第一定律由∆=−=−=UUU87.5U−77.5kJ，得U=165

4、kJ13−31112-3某电站锅炉省煤器每小时把670t水从230℃加热到330℃，每小时流过省煤器的烟气的量为710t，烟气流经省煤器后的温度为310℃，已知水的质量定压热容为4.1868kJ/(kg·K)，烟气的质量定压热容为1.034kJ/(kg·K)，求烟气流经省煤器前的温度。解：设烟气流经省煤器前的温度为t℃，对省煤器列能量平衡方程：cmt∆=cmt∆，4.1868670(330230)1.034710(××−=××t−310)水水水烟烟烟由上式，可求得烟气流经省煤器前的温度为692℃

5、2-4一台锅炉给水泵，将凝结水由p1=6kPa，升至p2=2MPa，假定凝结水流量为200t/h，3水的密度=1000kg/m，水泵的效率为88%，问带动此水泵至少需要多大功率的电动机？解：给水泵所做压缩功是技术功，在压缩过程中水的比体积可看作保持不变263水泵耗功wwv=−=dp=v()pp−=0.001××(210−×610)=1994J/kgPt∫2113qw20010kg/s1994J/kg××mP带动水泵所需电动机功率P===125.9kWη36000.88×P2-5制造某化合物时，要

6、把一定质量的液体在大桶中搅拌，为了不致因搅拌而引起温度上升，该桶外装有冷却水套利用水进行冷却。已知冷却水每小时取走的热量为29140kJ，化合物在合成时每小时放出20950kJ的热量。求该搅拌机消耗的功率。解：冷却水取走的热量与化合物合成放出的热量之差即为搅拌机消耗的功，搅拌机消耗的功率P=−=29140kJ/h20950kJ/h2275W2-6发电机的额定输出功率为100MW，发电机的效率为98.4%，发电机的损失基本上都转化成热能，为了维持发电机正常运行，需要对发电机冷却，将产生的热量传到外

7、界。假设全部用氢气冷却，氢气进入发电机的温度为22℃，离开时的温度不能超过65℃，求氢气的质量流量至少为多少？已知氢气的平均质量定压热容为cpm=14.3kJ/(kg·K)。610010×3解：列能量平衡方程，×−()10.984=×××−14.310q()6522m0.984可得氢气的质量流量q==2.644kg/s9.520t/hm2-7某实验室用如图2-12的电加热装置来测量空气的质量流量。已知加热前后空气的温度分别为t1=20℃，t2=25.5℃，电加热器的功率为800W。假设空气的平均

8、定压质量比热容为cpm=1.005kJ/（kg·K），试求每分钟空气的质量流量。2第2章热力学第一定律图2-12习题2-73qm解：列能量平衡方程，1.00510×××−=()25.52080060可得空气的质量流量q=8.684kg/minm2-8某蒸汽动力厂中，锅炉以40t/h的蒸汽量供给汽轮机。汽轮机进口处的压力表读数为9MPa，蒸汽的焓为3440kJ/kg，汽轮机出口处真空表读数为95kPa，当时当地大气压力为50.1MPa，出口蒸汽焓为2245kJ/kg，汽轮机对环境换热率为6.36×