热工基础复习题计算题答案文档格式.docx
- 文档编号:17556989
- 上传时间:2022-12-07
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:129.77KB
热工基础复习题计算题答案文档格式.docx
《热工基础复习题计算题答案文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《热工基础复习题计算题答案文档格式.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
W=p2*A*ΔL=1.420×
105*100×
10-4*4.145×
10-2=58.859J
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
(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:
UUAUB0
即:
mAcV
(T2
TA1)
mBcV
TB1)0
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:
(mA
p2
mB)RgT2
(pA1VA1
pB1VB1)
RgT2
V2RgT1
RgT1
VA1
VB1
(pA1VA1
pB1VB1
T2
)
T1(VA1
VB1)
0.15MPa
3)SA
mARgln
p2pA1
pA1VA1lnTA1
pA1p2
1.918J/K
SBmBRgln
p2pB1
pB1VB1
TB1
lnpB1
1.352J/K
整个气缸绝热系的熵变:
S
SA
SB0.566J/K
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。
(1)定性画出循环的
(2)求循环热效率;
T-S图;
(3)每小时所需蒸汽量。
1)再热循环在T-S图上的表示如图所示。
2)循环吸热量
q1(h1
h4)
(hR
hA)
(3582.3
153.9)
(3694.8
2892.8)
4231.37kJ
/kg
q2h2h3
2401.11
137.9
2263.22kJ/kg
2)根据:
qmq1tP
q
P150000
76.24kg/s
274t/h
q1t
4231.37
0.465
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)。
(1)烟气流经换热器时传给热机工质的热
Q1;
(2)热机放给大气的最小热量
Q2;
(3)热机输出的最大功W。
图4
1)烟气放热为:
Q1
mCp(t2
t1)
4116KJ
2)若使Q2
最小,热机为可逆机,由卡诺定理得:
1Q21T2
t
Q1T1
Q2
T
Q1
0T
mCpdT
T0
T
T2dT
Q2T0mCp
T1T
T0mC
T2
pln
T1
2389.2kJ
3)输出的最大功为:
W
Q1Q2
1726.8
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。
(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?
1)若压缩机出口温度为180℃,则绝热压缩过程的熵产:
sgCp
lnT2
Rgln
p1
180
1.004ln
20
273
0.6
0.287ln
0.1
0.077kJ
(kg.K)0
可见,压缩机空气出口温度不可能是180℃。
2)T2s
k1
p
2
T1()k
488.9K
Cp(T2s
C
T1)
488.9(20
273)
Cp(T2
25020
1.004ln250
0.287ln0.6
0.0678kJ
(kg.K)
iT0sg
293
0.0678
19.866kJ/kg
3)
PqmC
p(T2
T1)
p1qv1
Cp(T2
0.1103
100
(250
20)
7.6KW
RgT1
0.287
7、空气从T1=300K、p1=0.1MPa压缩到p2=0.6MPa。
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=1.25),按定比热容理想气体计算,不考虑摩擦。
按附表1取空气的定值比热容为:
kJ/(kg·
K),kJ/(kg·
K)气体常数kJ/(kg·
K)
(1)定温过程
对等温过程:
,则:
(2)定熵过程
对定熵过程:
q=0,w=Δu;
wt=Δh
由等熵过程的过程方程知
kJ/kg
(3)多变过程
8、已知活塞式内燃机定容加热循环的进气参数为p1=0.1MPa、t1=50℃,压缩比6,加入的热量q1=750kJ/kg。
试求循环的最高温度、最高压力、压升比、循环的净功和理论热效
率。
认为工质是空气并按定比热容理想气体计算。
活塞式内燃机定容加热循环的图示见a)、b)图示
(a)
01.4,理论热效率由(6-5)式得:
(b)
t,v1
11
1
0161.41
51.16%
循环净功
W0q1
tv7500.5116387.7kJ/kg
最高温度
T3须先求出
T2,因12过程是等熵过程,由(3-89)式得
V1
T2T1
V2
01
(273.1550)6
1.4
661.71K
因为q1
q1v
Cv0(T3
T2)
所以TT
q1T750661.711706.28K
3max2
Cv0
0.718
最高压力
P3须先求出
P2和23过程是定容过程,因此
P3T3
P2T2
即1706.282.5786
661.71
所以P3
PmaxP2
V
而P2P11
161.4
12.2860bar
则P32.578612.286031.6807bar
9、空气在气缸中由初状态T1=300K、p1=0.15MPa进行,则先定温膨胀,然后再在定容下使压力增到0.15MPa,温度升高到480K。
(1)将这过程画在压容图和温熵图中;
(2)利用空气的热力性质表计算这过程中的膨胀功、热量,以及热力学能和熵的变化。
(2)对1→1′→即2先定温膨胀,然后再定容压缩过程有对1→1′定温膨胀过程:
WTqT
RT2
287.1
480
0.9
18m73
P2
0.15
106
RT1
900
3
V2V
'
RTln1
RTlnV2
2kg/
0.574m2
P10.15106
kg/
所以WT
0.2871300ln
0.91872
0.5742
40.48kJ/kg
uT0
00
P'
PVV
sTs'
sT
Rln1Rln1Rln1Rln2
T11
PP'
V'
V
1111
0.2871ln(0.91872)0.13494kJ/(kgK)
对1′→2定容压缩过程:
Wv=0
qvuu2
u1344.70914.07130.63kJ/kg
图a图b
10、某燃气轮机装置,已知其流量qm8kg/s、增压比12、升温比4,大气温度为
295K。
试求理论上输出的净功率及循环的理论热效率(注:
认为工质是空气并按定比热容理想气体计算)。
[解]:
01.4,T3T
29541180K
燃气轮机膨胀作功
WTS
RT31
101
0.287111801
11.41
011.4112
602.73kJ/kg
压气机压缩耗功
1.40.2871295
WCS
011121.411
011.41
2370.11kW
理论循环净功率
psmwTs
wcs
8602.73306.472370.11kW
理论循环热效率
tp1111
50.83%
011.41
012
11、某氨蒸气压缩制冷装置(图5),已知冷凝器中氨的压力为1MPa,节流后压力降为0.2
MPa,制冷量为
0.12
106
kJ/h,压气机绝热效率为80%,已知冷却水经过氨冷凝器后温
度升高8K,水的比定压热容为4.187kJ/(kgk)。
(1)氨的流量;
(2)压气机出口温度及所耗功率;
(3)制冷系数;
(4)冷却水流量。
图5
[解]:
参考图8-10、8-11及8-12,
由
P10.2MPa
,查logPh
图得h'
1560kJ/kg
由P'
0.2MPa沿等熵线向上与P'
1MPa线交于
2'
点查得h'
1800kJ/kg
122s
W理h'
h'
因为:
2s1
CSWhh
'
21
则
h2'
h1'
h2s'
h1'
cs
1570
18001560
0.80
1860kJ/kg
h3h4'
440kJ/kg(查lgP-h图)
(1)氨的流量:
0.12106
/3600
m22
0.02980kg/s
q2h1'
h4'
1560440
(2)
压气机出口温度及耗功率:
T2:
由h2'
1860kJ/kg等焓线与P2
1MPa等压
线交点,查lgP-h图可得:
T'
386K
PCmwcs/cs
m(h2'
s
)/cs
0.2980(18001560)/0.80
8.94kW
(3)制冷系数
理论:
q2Wcs
h2'
s
h4'
15604404.6617
实际:
(4)冷却水流量
cs4.66170.803.7336
冷却水带走的热量应等于氨气放出的热量,即由热平衡方程得:
Q1mq1m(h2'
h3)mCt
m'
m(h2'
h3)0.02980(186044.0)1.2633kg/s
4.18784.1878
可见所需冷却水量是相当大的。
1.2633
42.4
m0.02980
13、
14、由三层材料组成的加热炉炉墙。
第一层为耐火砖。
第二层为硅藻土绝热层,第三层为红
14、初温为100℃的热水,流经内径为16mm、壁厚为1mm的管子,出口温度为80℃;
与管外冷水的总换热量为350kW,试计算管内平均换热系数。
准则方程:
e
u
N0.023R0.8
0.3
P
r
(旺盛湍流Re
104)
Nu1.86(RePr
dL)(
f)0.14(层流R
w
2300)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基础 复习题 算题 答案