热工基础1-3章部分习题答案及附加例题..docVIP

1.5 题略 烟气的真空度为： ∵ 1 mmH2O = 9.80665 Pa ∴　1 Pa = 0.10197 mmH2O 烟气的绝对压力为： 2.2填空缺数据（兰色）： 过程 Q/kJ W/kJ △U/kJ 1-2 1390 0 1390 2-3 0 395 -395 3-4 -1000 0 -1000 4-1 0 -5 5 2.9 题略 已知：D1 = 0.4 m，p1 =150 kPa，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD，太阳辐射加热后D2 = 0.45 m 求：过程中气体对外作功量 解：由D1=0.4 m，p1=150 kPa，可求得：k =375 kPa/m 答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ 3.6 题略 解：由题意：△U = 0 → T2 = T1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有： △U =△H = 0 3.7 题略 解：（1）混合后的质量分数： ωCO2 = 5.6 %， ωO2 =16.32 %， ωH2O =2 %， ωN2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： Meq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： Req = 288.124 J/（kg·K） （4） 体积分数： φCO2 = 3.67 %， φO2 =14.72 %， φH2O =3.21 %， φN2 =78.42 % （5）各组分气体分压力： pCO2 = 0.01101 MPa ， pO2 =0.04416 MPa ， pH2O =0.00963 MPa ， pN2 =0.2353 MPa 下面是附加的一些例题，供参考： 一、试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？ 解：∵ 定压过程总加热量为： q =cp△T 其中用来改变热力学能的部分为：△u= cv△T 而 cp = cv+Rg ∴ 定压过程用来作功的部分为：w =Rg△T 二、2kg某种理想气体按可逆多变过程膨胀到原有体积的3倍，稳定地从300℃降低到60℃，膨胀过程中作功418.68 kJ，吸热83.736 kJ，求：（1）过程的多变指数；（2）气体的cp和cV。 解：（1）过程的多变指数： 由理想气体状态方程： 因质量不变，所以 由多变过程的过程方程： 质量不变，可推得： 两边取对数 （2）气体的cp和cv： 由闭口系能量方程： 又 ∴ 三、容积为V=0.6m3的压缩空气瓶内装有压力p1=10 MPa，温度T1=300K的压缩空气，打开瓶上阀门用以启动柴油机。假定留在瓶内的空气进行的是可逆绝热膨胀（定熵过程，不发生热传导，但不是温度不变，所以不是热力学能不变的过程）。设空气的定压比热容为cp=1.005 kJ/(kg·K)， Rg=0.287 kJ/(kg·K)，问：（1）瓶中压力降低到p2=0.7 MPa时，用去了多少千克空气？（2）过了一段时间后，瓶中空气吸热，温度又恢复到300K，此时瓶中空气的压力为多大？ 解：（1）p2时用去了多少千克空气 由定熵过程的过程方程： （反复用到的2个公式） 和理想气体状态方程：，这里m是剩下气体的质量 K=Cp / CV= Cp / Cp-Rg(迈耶公式) 可推得： （2）T又恢复到300 K时，p3 =？ 将500kg温度为20℃的水在p1=0.1Mpa的压力下用电加热器定压加热到90℃，大气环境温度为20℃，水的比热取4.187 kJ/(kg·K)，若不计散热损失，求此加热过程消耗的电力及做功能力损失。 解：取500kg水和电加热器作为孤立系统，水温升高所需的热量： 水温升高所需的热量=消耗的电力，所以消耗的电力为146545 kJ. 该加热过程将高品质的电能变为热能，能量品质降低。孤立系统的熵增为 （电加热器熵增为0） 火用 损失为： 设大气压力为0.1 MPa，温度为30℃，相对湿度φ = 0.6，试利用水蒸汽性质表计算求得湿空气的露点温度、绝对湿度、比湿度及干空气和水蒸汽的分压力。 解：由t =30℃ 查附表1-a 得：ps = 4.2451 kPa ∵ φ= pv／ps＝0.6 ∴ pv = φ.ps＝0.6×4.2451 = 2.54706 kPa 再利用附表1-b查pv 对应的饱和温度，（线性插值）得露点温度： ℃ 绝对湿度： 比湿度： pa = p－pv = 100－2.54706 = 97.