工程热力学_计算题.doc

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1、word格式1、1kg氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。初始时氧气压力为0.5Mpa、温度为27℃。如果气缸长度为2L，活塞质量为10kg，试计算拔除销钉后，活塞可能达到的最大速度。氧气的比热容，k=1.395，l2l销钉p0=0.1Mpat0=27℃p=0.5Mpat=27℃解：取气缸内的氧气为研究对象。根据热力学第一定律知道，加入系统的热量一部分用于增加系统的热力学能，一部分用于对外做功。根据题意：活塞如果要达到最大速度，那么氧气膨胀过程中吸入的热量全部用于对外做功，所

2、以氧气的热力学能不发生变化。由于氧气可以看作理想气体，而理想气体的热力学能是温度的单值函数，所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀过程。设环境温度为T0，环境压力为P0，氧气的质量为m，活塞的质量为M，活塞最大速度为Vmax。氧气初始状态的压力为P1，温度为T1，容积为V1，氧气膨胀后的容积为V2，膨胀过程的膨胀功为W。所以有：代入数据：2、空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是0.58Mpa、440K....word格式，出口截面上的压力。已知喷管进口截面面积为2.6×10-3m2，空气的质

3、量流量为1.5kg/s，试求喷管喉部面积及出口截面的面积和出口流速。空气的比热容，k=1.4，解：根据题意知道，进口参数为，。出口截面上的压力。喷管进口截面A1面积2.6×10-3m2，空气的质量流量Q为1.5kg/s。喷管喉部面积....word格式出口流速出口截面的面积3、汽油机定容加热理想循环进气参数为,，若循环压缩比，定容增压比。假设工质是空气，比热可取定值，，Rg=287，(1)画出循环p-v图及T-s图；(2)求循环的最高温度和最高压力；(3)计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。解

4、：（1）pT3324421100vs(2)T3、p3为循环的最高温度和压力(3)....word格式4、两个质量为m的比热容为定值的相同物体，处于同一温度T，将两物体作为制冷机的冷、热源，使热从一物体传出并交给另一物体，其结果是一个物体温度升高，一个物体温度降低。证明当被冷却物体温度降到（）时所需最小功证明：要使得整个系统完成这一过程所需功量最小，则必须有一可逆制冷机在此工作，保证所构成的孤立系统有得到式中Tt为另一物体在过程终了所具有的温度。由于过程中冷源传出热量热源吸收热量所以有5、如图所示，已

5、知气缸内空气p1=2×105Pa，弹簧刚度k=40kN/m，活塞直径D=0.4m，活塞重可忽略不计，而且活塞与缸壁间无摩擦。大气压力p2=5×105Pa....word格式。求该过程弹簧的位移及气体作的膨胀功。.解：以弹簧为系统，其受力τ=kL，弹簧的初始长度为=0.314m弹簧位移=0.942m气体作的膨胀功原则上可利用可用功计算，但此时p与V的函数关系不便确定，显然，气体所作的膨胀功W应该等于压缩弹簧作的功W1加克服大气阻力作的功W2，因此若能求出W1与W2，则W也就可以确定。W=W1+W2=2

6、9.58+11.84=41.42k6、压气机空气由P1=100kPa，T1=400K，定温压缩到终态P2=1000kPa，过程中实际消耗功比可逆定温压缩消耗轴功多25%。求：压缩每kg气体的总熵变。解：取压气机为控制体。按可逆定温压缩消耗轴功：实际消耗轴功：....word格式由开口系统能量方程，忽略动能、位能变化：因为理想气体定温过程：h1=h2故：孤立系统熵增：稳态稳流：7、由不变气体源来的压力，温度的空气，流经一喷管进入压力保持在的某装置中，若流过喷管的流量为，来流速度可忽略不计，试设计该喷管

7、？解;①求滞止参数因，所以初始状态即可认为是滞止状态，则,②选型所以，为了使气体在喷管内实现完全膨胀，需选宿放喷管，则。③求临界截面及出口截面参数（状态参数及流速）或....word格式①求临界截面和出口截面面积及渐扩段长度取顶锥角8、内燃机混合加热循环的及图如下图所示.已知,,,压缩比，循环最高压力，循环最高温度，工质视为空气。试计算：循环各状态点的压力，温度和容积。解各状态点的基本状态参数点1：，，点2：....word格式点3：，点4：，点59、将100kg、温度为20℃的水与200kg温度为

8、80℃的水在绝热容器中混合，求混合前后水的熵变及做功能力损失。水的比热容，环境温度。解对于闭口系统，，，所以。设混合后水的温度为t,则有：，得到，，绝热过程熵流等于零，由熵方程知，熵产等于熵变，所以火用损失为10、压力，温度的空气，流经一喷管进入压力保持在....word格式的某装置中，若流过喷管的流量为，，，求：喷管的形状，出口截面积，最小截面及出口处的流速。解求滞止参数因，所以初始状态即可认为是滞止状态，则,选型所以，为了使气体在喷管内实现完全膨胀，需选缩放喷管，