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工程热力学作业题 2-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力kPa，终了表压力Mpa，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B＝101.325 kPa。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO2的质量 压送后储气罐中CO2的质量 根据题意 容积体积不变；R＝188.9 （1） （2） （3） （4） 压入的CO2的质量 （5） 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题 ＝41.97kg 3－8 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为27℃的空气，右边为真空，容积为左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。 解：热力系：左边的空气 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热，自由膨胀 根据闭口系统能量方程 绝热 自由膨胀W＝0 因此ΔU=0 对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得 根据理想气体状态方程 ＝100kPa 3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500 kPa，25℃。充气开始时，罐内空气参数为100 kPa，25℃。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。 解：开口系统 特征：绝热充气过程 工质：空气（理想气体） 根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。 没有流出工质m2=0 dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1 终态工质为流入的工质和原有工质和m0= mcv2-mcv1 mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0 (1) h0=cpT0 ucv2=cvT2 ucv1=cvT1 mcv1= mcv2 = 代入上式(1)整理得 =398.3K 3－10 供暖用风机连同加热器，把温度为℃的冷空气加热到温度为℃，然后送入建筑物的风道内，送风量为0.56kg/s，风机轴上的输入功率为1kW，设整个装置与外界绝热。试计算：（1）风机出口处空气温度；（2）1.78℃ ℃ 空气在加热器中的吸热量 ＝138.84kW (3)若加热有阻力，结果1仍正确；但在加热器中的吸热量减少。加热器中，p2减小故吸热减小。 3－12 压力为1MPa和温度为200℃的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道与它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设（1）容器开始时是真空的；（2）容器装有一个用弹簧控制的活塞，活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假定弹簧的最初长度是自由长度；（3）容器装在一个活塞，其上有重物，需要1MPa的压力举起它。求每种情况下容器内空气的最终温度？ 解:（1）同上题 662K=389℃ （2） h=cpT0 L=kp T=552K=279℃ 同（2）只是W不同 T=473K＝200℃ 3－17 解：等容过程 1.4 ＝37.5kJ 4-9 将空气从初态1，t1=20℃,定熵压缩到它开始时容积的1/3，然后定温膨胀，经过两个过程，空气的容积和开始时的容积相等。求1kg空气所作的功。 解： ＝-116 kJ/kg ＝454.7K ＝143.4 kJ/kg w=w1+w2=27.4 kJ/kg 4-10 1kg氮气从初态1定压膨胀到终态2，然后定熵膨胀到终态3。设已知以下各参数：t1=500℃，v2=0.25m3/kg ，p3＝0.1MPa，v3=1.73m3/kg。求（1）1、2、3三点的温度、比容和压力的值。（2）在定压膨胀和定熵膨胀过程中内能的变化和所作的功。 解：(1)＝1.5 MPa ＝1263K p1=p2=1.5 MPa v1==0.15 m3/kg =583 K (2) 定压膨胀 364 kJ/kg 145.4 kJ/kg 定熵膨胀 505 kJ/kg -505 kJ/kg 或者：其q=0,= -505 kJ/kg 4-11 1标准m3的空气从初态1 p1＝0.6MPa，t1=300℃定熵膨胀到状态2，且v2=3v1。空气由状态2继续被定温压缩，直到比容的值和开始时相等，v3=v1，求1、2、3点的参数（P,T,V）和气体所作的总功。 解：0.274 m3/kg 0.129 MPa 369K V2=3V1=0.822 m3 T3=T2=369K V3=V1=0.274 m3 0.387 MPa 4-16 有一离心式压气机，每分钟吸入p1＝0.1MPa，t1=16