工程热力学第三章例题

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1、能量方程式的应用确定研究对象-------选好热力系统画出示意图写出所研究热力系的对应能量方程针对具体问题，分析系统与外界的相互作用，作出某些假设和简化，使方程简单明了。求解简化后的方程，解出未知量对问题进行适当地分析和讨论，得出一些有益的启示和结论。闭口系统从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的热量为47.5kJ，而系统对外作功为30kJ，如图所示。(1)若沿1-4-3途径变化时，系统对外界作功15kJ，求过程中系统与外界转递的热量。(2)若系统从状态3沿曲线途径到达状态1，外界对系统作功6kJ，求该过程中系统与外界转递的热量。(3)若U2=175kJ，U

2、3=87.5kJ求过程2-3传递的热量及状态1的热力学能。例题1.如图所示的汽缸，内充空气汽缸截面积A＝100cm2活塞距底面高度H=10cm，活塞及其上重物的总质量G1=195kg。当地大气压力pb＝102kPa，环境温度t0＝27℃。当汽缸内的气体与外界处于热平衡时，把活塞重物拿去100kg，活塞会突然上升，最后重新达到热力平衡。假定活塞和汽缸之间无摩擦，气体可以通过汽缸壁与外界充分换热，空气视为理想气体，其状态方程为pV＝mRgT（Rg是气体常数），试求活塞上升的距离和气体的换热量。解(1)确定空气的初始状态参数(2)确定拿去重物后，空气的终止状态参数由理想气

3、体状态方程及T1=T2，可得：活塞上升距离对外作功量1.一个装有2kg工质的闭口系统经历了如下过程：过程中系统散热25kJ，外界对系统作功100kJ，比热力学能减小15kJ/kg，并且整个系统被举高了1000m。试确定过程中系统动能的变化。2.一活塞汽缸设备内装有5kg的水蒸气，有初态的比热力学能u1＝2709.9kJ/kg膨胀到u2＝2659.6kJ/kg，过程中加给水蒸气的热量为80kJ，通过搅拌器的轴输入系统18.5kJ的轴功。若系统无动能、势能的变化，试求通过活塞所作的功。如图某燃气轮机，已知压气机进口处的比焓h1＝290kJ/kg。经压缩后，空气升温使比焓

4、增为h2＝290kJ/kg。截面2处空气和燃料的混合物以cf2＝20m/s的速度进入燃烧室，在定压下燃烧，使工质吸入热量q＝670kJ/kg。燃烧后燃气进入喷管绝热膨胀到状态3‘，h3＝800kJ/kg，流速增加到cf3´，此燃气进入动叶片，推动转轮回转作功。若燃气在动叶片中的热力状态不变，最后离开燃气轮机的速度cf4＝100m/s。求(1)若空气流量为100kg/s，压气机消耗的功率为多少？(2)若燃气的发热值qB=43960kJ/kg，燃料的耗量为多少？(3)燃气在喷管出口处的流速cf3´是多少？(4)燃气轮机的功率为多大？(5)燃气轮机的总功率为多少？现有两股

5、温度不同的空气，稳定地流过如图2-1所示的设备进行绝热混合，以形成第三股所需温度的空气流。各股空气的已知参数如图中所示。设空气可按理想气体计算，其焓仅是温度的函数，按{h}kJ/kg=1.004{T}K计算，理想气体的状态方程为pv=RT,R=287J/(kg·K)。若进出口截面处的动、位能变化可忽略，试求出口截面的空气温度和流速。某房间有一打开的窗户与大气相通，先通过加热使室内空气的温度由5℃升高到25℃。试问在这一加热期间，室内空气的总热力学能将发生什么样的变化（增大、不变或减少），为什么？如图所示，已知工质从状态a沿路径a-b-c变化到b时，吸热84kJ，对外

6、作功32kJ。问：(1)系统从a经d到b，若对外作功10kJ，吸热量Qadb＝________。(2)系统从b经中间任意过程返回a，若外界对系统作功20kJ，则Qba＝________。(3)设Ua=0，Ud=42kJ，则Qad＝________Qdb＝________。