工程热力学第三章例题

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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47.5,kJ，,而系统对外作功为30,kJ，,如图所示。,(1)若沿1-4-3途径变化时，系统对外界作功15,kJ，,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6,kJ，,求该过程中系统与外界转递的热量。,(3)若,U,2,=175kJ，U,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,A10,0,cm,2,活塞距底面高度,H=10cm，,活塞及其上重物的总质量,G,1,=,195,kg。,当地大气压力,p,b,102kPa，,环境温度,t,0,27,。,当汽缸内的气体与外界处于热平衡时，把活塞重物拿去100,kg，,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,pVmR,g,T,（,R,g,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,由理想气体状态方程及,T,1,=T,2,，,可得：,活塞上升距离,对外作功量,1.一个装有2,kg,工质的闭口系统经历了如下过程：过程中系统散热25,kJ，,外界对系统作功100,kJ，,比热力学能减小15,kJ/kg，,并且整个系统被举高了1000,m。,试确定过程中系统动能的变化。,2.一活塞汽缸设备内装有5,kg,的水蒸气，有初态的比热力学能,u,1,2709.9kJ/kg,膨胀到,u,2,2659.6kJ/kg，,过程中加给水蒸气的热量为80,kJ，,通过搅拌器的轴输入系统18.5,kJ,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,h,1,290kJ/kg。,经压缩后，空气升温使比焓增为,h,2,290kJ/kg。,截面2处空气和燃料的混合物以,c,f2,20m/s,的速度进入燃烧室，在定压下燃烧，使工质吸入热量,q670kJ/kg。,燃烧后燃气进入喷管绝热膨胀到状态3,，,h,3,800kJ/kg，,流速增加到,c,f3,，,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,c,f4,100m/s。,求,(1)若空气流量为100,kg/s，,压气机消耗的功率为多少？,(2)若燃气的发热值,q,B,=43960,kJ/kg，,燃料的耗量为多少？,(3)燃气在喷管出口处的流速,c,f3,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,hkJ/kg=1.004TK,计算，理想气体的状态方程为,pv=RT,R=287J/(kgK),。,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84,kJ，,对外作功32,kJ。,问：,(1)系统从,a,经,d,到,b，,若对外作功10,kJ，,吸热量,Q,adb,_。,(2),系统从,b,经中间任意过程返回,a，,若外界对系统作功20,kJ，,则,Q,ba,_。,(3),设,U,a,=0，U,d,=42kJ，,则,Q,ad,_,Q,db,_。,