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西南科技大学制造科学与工程学院 西南科技大学热工基础试题库答案 1、某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装有压力表，如图1所示。压力表B上的读数为75kPa, 压力表C上的读数为0.11MPa。如果大气压力为97kPa，试确定压力表A上的读数及容器两部分内空气的绝对压力。 解：A、B、C的读数均为表压，分别记为、PgA、?PgB、PgC?容器1和2的绝对压力记为P1和P2，大气压力Pa?依题意：PgB=75k?Pa????PgC?=0.11M?Pa=110?k?Pa?????????Pa=97?k?Pa? 根据压力表的位置可知：?P1=?PgC+Pa?P1=?PgB+P2?P2=?PgA+Pa? 将PgB?、PgC和?Pa的数值代入上式得：?P1=207?k?Pa????P2=132?kPa????PgA?=35k?Pa 图1 2、如图2所示。气缸内充以空气，活塞及负载重100kg，气缸壁充分导热，取走60kg负载，其系统完全平衡后，试求： （1）活塞上升的高度ΔL； （2）热力学内的变化ΔU； （3）气体在过程中所做的功。（已知{u}kJ/kg=0.72{T}K） 图2 1)由力平衡：p1=pb+F1/A=771*133.32+100*98100/100=2.009×105Pa V1=A*L=100*10*10-6=10-3m3 p2=pb+F2/A=771*133.32+40*98100/100=1.420×105Pa T2=T1 V2=A*(L+ΔL)=100*(10+ΔL )*10-6=(10+ΔL )*10-4m3 过程中质量不变： m1= p1 V1/(RgT1)= m2= p2 V2/(RgT2) V2= p1 V1/ p2=2.009×105*10-3/1.420×105=1.4145 *10-3m3=(10+ΔL )*10-4m3 ΔL=4.145cm 2) ΔU= m2u2- m1 u1 因为m1= m2，已知{u}kJ/kg=0.72{T}K，而T2=T1；所以ΔU=0 3）此过程为不可逆过程：W= p2*A*ΔL=1.420×105*100×10-4*4.145×10-2=58.859 J 3、一绝热刚体气缸，被一导热的无摩擦活塞分成两部分，如图3所示。最初活塞被固定在某一位置上，气缸的一侧储有压力为0.2MPa、温度为300K的0.01m3的空气，另一侧储有同容积、同温度的空气，其压力为0.1MPa。去除销钉，放松活塞任其自由移动，最后两侧达到平衡。设空气的比热容为定值。试求： （1）平衡时的温度为多少？ （2）平衡时的压力为多少？ （3）两侧空气的熵变值及整个气体的熵变值是多少？ 图3 解：（本题13分）1）取整个气缸为闭口系，因为气缸绝热，所以Q=0；又因为活塞导热而无摩擦，W=0，且平衡时A、B两侧温度相等，即TA2=TB2=T2。有闭口系能量方程得： 因为，TA1=TB1=T1=300K，于是终态平衡时，两侧的温度均为： T1=T2=300K 2) 取整个气缸为闭口系，当终态平衡时，两侧压力相等，设为p2，则： 3） 整个气缸绝热系的熵变： 4、某蒸汽动力厂按一级再热理想循环工作，新蒸汽参数为P1=15MPa，t1=600℃，再热压力PA=1.4MPa，再热温度tR= t1=600℃，背压P2=0.005MPa，功率为15000KW。试求： （1）定性画出循环的T-S图； （2）求循环热效率； （3）每小时所需蒸汽量。 解：1）再热循环在T-S图上的表示如图所示。 2）循环吸热量 2）根据： 5、如图4为一烟气余热回收方案。设烟气比热容Cp=1.4kJ/(kg.K)，Cv=1.14kJ/(kg.K)。试求： （1）烟气流经换热器时传给热机工质的热； （2）热机放给大气的最小热量； （3）热机输出的最大功W。 图4 解： 1）烟气放热为： 2）若使Q2最小，热机为可逆机，由卡诺定理得： 即： 3）输出的最大功为： 6、压力为0.1MPa，温度为20℃的空气进入压缩机，绝热压缩至0.6MPa后排入贮气筒。试求： （1）问压缩机空气出口温度能否是180℃？ （2）若将空气绝热压缩至0.6MPa，250℃，试问绝热效率是多少？可用能（作功能力）损失为多少？并用T-S图表示之（环境温度t0=20℃）； （3）压缩机在吸气状态下的吸气量为100m3/h，试求在2）情况下的压缩机功率是多少？ 解：1）若压缩机出口温度为180℃，则绝热压缩过程的熵产： 可见，压缩机空气出口温度不可能是180℃。 2） 3） 空气从T1 = 300 K、p1 = 0.1 MPa压缩到p2 = 0.6 MPa。试计算过程的膨胀功（压缩功）、技术功和热量，设过程是(1) 定温的、(2) 定熵的、(3) 多变的（n=1.