工程热力学期末复习题1答案知识分享

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v2?RgT2P2?287(J/kg.K)?244K?0.133m3/kg

0.528MPaCf,2?2(h0?h2)?2CP(T0?T2)?313.7m/s

由连续性方程可知各截面流量应相等，因此

q26.49kg/s?0.133m3/kgA2???0.0027m2

cf,2313.7m/s5．活塞压缩机每分钟转速360转，从环境吸进21℃的空气14

将之压缩到0.52

MPa输出。设压缩过程为可逆多变过程，多变指数为1.3,压缩机容积效率ηV=0.95。求:(1) 所需输入压缩机的功率；(2) 余隙容积比及活塞排量。空气作理想气体,比热容取定值；空气气体常数pb=0.1013 MPa。

5．解：（1）由压缩机多变过程压缩功计算公式得

?1?1np2nn1.30.521.31.3wc?RgT1[()?1]??0.287?(273?21)[()?1]=167.8 kJ/kg

n?1p11.3?10.1013

=287J/(kg·K)、

=1005J/(kg·K)、环境大气压

压缩机空气质量流量为

m??Vnrp1Vnr0.1013?14?360g?g?=1.0085 kJ/kg v160RgT1600.287?(273?21)?60压缩机的功率为

P?mgwc?1.0085?168.7=169.1 kJ/kg （2）由余隙容积比与容积效率的公式

VVcp21?V??1?[()n?1]

VhVhp1?得余隙容积比

Vc1??V1?0.95=0.02 ??11Vhp20.521.3()n?1()?1p10.1013活塞排量为

Vh?V?V?14=14.74 m3 0.95精品文档

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6.空气初始状态，p1= 0.1MPa ，t1= 20℃，经三级压缩，压力达到10MPa，设进入各级汽缸时的空气温度相等，多变指数均为1.3，各级中间压力按压气机耗功最小原则设计。如果产气量为每小时200kg，求： （1）各级排气温度及压气机的最小功率；

（2）多级改为单级，多变指数不变，求压气机耗功和排气温度。

6. 解：由题意得，压气机耗功最小原则设计情况下，各级压力比应该相等，且

?i?3p4310MPa??4.64 p10.1MPa由进入各级汽缸时的空气温度相等，得

?1n?11.3?1P2nnT2?T3?T4?T1()?T1(?i)n?(273?20)(4.64)1.3?417.7KP1各级耗功相等，因此压气机耗功等于各级耗功之和：

Pc?zPc,j?zqmwc,jn?1n?zqmRg(1??n)?25.8kW

n?1单级压缩排气温度:

?i?10MPa?100

0.1MPa?1P2nnT2?T1()?848K

P1n?1n2001.31.3?1Pc?qmRgT1(1??n)???0.287?293?(1?100)?38.4kW

n?136001.3?11.37．某定容加热活塞式内燃机理想循环的p－v曲线如图所示。设其工质为空气，质量为1kg，已知p1=1bar，t1=25℃，ε=v1/v2=5，定容过程中加入热量q1=800kJ/kg，空气的气体常数为Rg=0.287kJ/(kg·K)，比定容热容cv=0.718 kJ/(kg·K)，等熵指数γ=1.4。（1）在T－s图上表示该循环；（2）求出点2、3、4的p、v、T参数；（3）求循环的净功量和循环热效率。

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p 3 4 2 1 v

7解：（1）

（2）由状态方程：pv=RgT,得：v1=0.85526m3/kg。 因为??

v1?5，所以v2=v1/5=0.17105m3/kg，因为1-2过程为绝热压缩，所以有： v2?v1p2?p1??v?2?P2v25??9.518*10pa，T??567.27K 2?R?g?V2=v3=0.17105m3/kg，定容过程的吸热量q1=cv(T3-T2)， T2=1681.48K，p3?RgT3v3?28.213*105pa

?5??2.964?10pa ????v3v1?v4?0.85526m3/kg，3-4为等熵过程，p4?p3??v?4T4?P4v4?883.27K Rg循环的放热量：q2?cv?T4?T1??420.22KJ/kg

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循环的净功量：w=q1-q2=379.78kJ/kg， 循环热效率：?t?w?0.475 q18．内燃机混合加热理想循环的p－V如图所示。已知p1=97kPa，t1=28℃，V1=0.084m3，压缩比ε=15，p3=6.2MPa，t4=1320℃，工质视为空气。试计算：(1)循环中各过程端点的压力、温度和体积；(2)循环热效率；(3)同温度范围的卡诺循环热效率。已知空气的气体常数Rg=0.287kJ/(kg·K)，比定容热容cv=0.718 kJ/(kg·K)，等熵指数γ=1.4。

p 3 4 5 2 1 V

8答：

有状态方程可得m?p1v1?0.094kg RgT1由题得1点：p1?97kPa T1?301K 由pv??(RgT)?p1???RgTv??1?const得

vv2点：p2?(1)?p1?151.4*97?4.3MPa T2?T1(1)??1?889K

v2v23点：p3?6.2MPa T3?p3T2?1282K p2?0.007m3

4点：T4?1593K v4?mRgTp精品文档