第2章能量与热力学第1定律(作业).ppt

热力学习题参考答案 * 第二章 能量与热力学 第一定律 一、是非题 ×， ×， √； ×， √； √； ×. 二、选择题 ??? c ； a1 ， a2 ； b ； a , a ， c ， c . [2-2]为了确定高压下稠密气体的性质，取2kg气体在25 MPa下从350K定压加热到370K，气体初终状态下的容积分别为0.03m3及0.035m3，加入气体的热量为700KJ，试确定初终状态下的内能之差。 解： 定压下加热 [2-4]1kg空气由p1=1MPa、t1=500℃膨胀到p2=0.1MPa、t2=500℃，得到热量506kJ，作容积变化功506 kJ 。又在同一初态及终态间作第二次膨胀，仅加入热量39.1kJ， 求：（1）第一次膨胀中空气热力学能增加多少？ （2）第二次膨胀中空气热力学能增加多少？ （3）第二次膨胀中空气作了多少功？ 解：取空气为闭系 （1）第一次膨胀中空气内能变化量 （2）第二次膨胀中空气内能的变化量 由于在同一初态及终态间作第二次膨胀，而内能为态函数，故 （3）第二次膨胀中空气作容积变化功 [2-8]某蒸汽动力厂中，锅炉以 的蒸汽供给汽轮机。汽轮机进口处压力表上读数为9MPa，蒸汽的比焓为3440kJ/kg ，汽轮机出口处真空表上读数为730.6mm汞柱高，当时当地大气压是760mm汞柱高，出口蒸汽的比焓为2245 kJ/kg，汽轮机对环境放热 。问：⑴汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各是多少？⑵若不计蒸汽进出口的宏观动能的差值和重力位能的差值，汽轮机的功率是多少(KW)？⑶进出口处蒸汽的速度分别为70m/s及140m/s时，对汽轮机的功率影响有多大？⑷若进出口的高度差为1.6m，问对汽轮机的功率有多大影响？ 解： 取汽轮机为开系，蒸汽流经汽轮机作稳定流动。 ⑴汽轮机进口处蒸汽的绝对压力 汽轮机出口处蒸汽的绝对压力 ⑵不计汽轮机进出口处蒸汽动能的差值和重力位能的差值，汽轮机的功率 ⑶考虑汽轮机进出口处流速的动能差值，对汽轮机功率的影响，使汽轮机 减小功率 ⑷考虑汽轮机进出口的高度差 ，使汽轮机改变功率 [2-9]某冷凝器内的蒸汽压力为0.08at，蒸汽以100m/s的速度进入冷凝器，其焓为500 kcal/kg，蒸汽冷却为水后其焓为41.6kcal/kg，流出冷凝器时的速度为10m/s，问每千克蒸汽在冷凝器中放出的热量是多少（kJ）？ 解：取冷凝器为开系，蒸汽作稳定流动，忽略重力位能的差值 即每千克蒸汽在冷凝器中放热量为1924.2 kJ。 [2-10]某燃气轮机装置如图2-19所示。已知h1=286kJ/kg的燃料和空气的混合物，在截面1处以20m/s的速度进入燃烧室，并在定压下燃烧，使工质吸入热量q=879kJ/kg，燃烧后燃气进入喷管绝热膨胀到状态3，h3=502kJ/kg，流速增加到cf3，此后燃气进入动叶，推动转轮作功。若燃气在动叶中的热力状态不变，最后离开燃气轮机的速度cf4=150m/s。求： ⑴ 燃气在喷管出口的流速cf3; ⑵ 每千克燃气在燃气轮机中所作的功； ⑶ 燃气流量为5.23kg/s时，燃气轮机的功率（kW）。 解： 图2-19 ⑴燃气流速cf3 取截面1至截面3的空间作热力系，忽略重力位能的差值，稳定流动能量方程为 因 ，故 ⑵每千克燃气作功 取截面3至截面4作热力系，燃气的热力状态不变，稳定流动能量方程为 其中， ， ⑶燃气轮机功率N [2-11]流速为500m/s的高速空气流，突然受阻后停止流动。如滞止过程进行迅速，以致气流在受阻过程中与外界的热交换可以忽略不计，问在滞止过程中空气的焓变化了多少？ 解：稳定流动能量方程 结合 ， ， ， 得 热力学习题参考答案