温度。若燃料的着火温度为720C，问空气应被压缩到多大的体积？ 答案V2??1.63?10?4m3
p1?0.6MPa,t1?27?C，分别经下列三种可逆过程膨胀到p2?0.1MPa，
6.有1kg空气，初态为试将各过程画在
p?v图和t?s图上，并求各过程始态温度、做工量和熵的变化量：
(1)定温过程； (2)n 答案
（1）
?1.25的多变过程；
(3)绝热过程。
t2?27?C;w?154.3kJkgwt?154.3kJkg;?s?0.514kJ?kg.K?t2??63.35?C,w?103.7kJkgwt?129.6kJkg,?s?0.154kJkg
（2） (3)
t2??93.2?C,w?86.2kJkgwt?120.7kJkg,?s?0
p?v 图和T?s图如图3-39所示。
7.一容积为0.2m的贮气罐，内装氮气，其初压力
3p1?0.5MPa，温度t1?37?C。若对氮气加热，
其压力、温度都升高。贮气罐上装有压力控制阀，当压力超过0.8MPa时，阀门便自动打开，防走部分氮气，即罐中维持最大压力为0.8MPa，问当贮气罐中氮气温度为287C时，对罐内氮气共加入多少热量？设氮气比热容为定值。 解Rg由
??R8.314??0.297?kJ?kg.K?? M28pV?mRgT
p1V0.5?106?0.2m1???1.086?kg? 3RgT10.297?10??37?273?开始过程是定容过程，则
T2?P20.8.T1??310?496?K?P10.55QV?m1cV?T?1.086??0.297??496?300??150?kJ?2p2Vcp3dTp2VcpT333pVQp??m2cpdT??2cpdT??ln?22RT2RgTRgT2g70.8?106?0.2??0.297278?2732?ln?67.96(kJ)34960.297?10Q?QV?Qp?150?67.96?218.0(kJ)8.容积为V
?0.6m3的空气瓶内装有压力p1?10MPa，温度为T1?300K的压缩空气，打开压缩空
气瓶上的阀门用以启动柴油机。假定留在瓶中的空气进行的是绝热膨胀。设空气的比热容为定值，
Rg?0.287kj/(kg.K)。
（1）.问过一段时间后，瓶中空气从室内空气吸热，温度有逐渐升高，最后重新达到与室温相等，即又恢复到300K，问这时空气瓶中压缩空气的压力
p3为多大？
答案 （1） （2）
T2?271.1K,?m??15.6kg
p3?7.75MPa
9.是导出理想气体定值比热容的多变过程的初、终态熵变为 解：主要步骤与公式
s2?s1?pn?kRgln2n(k?1)p1
s2?s1?cpln
T2p?Rgln2T1p1
T2?p2?????T1?p1??由
n?1n??cp?cV?Rg???cpcV?k 得
cp?kRgk?1
10.压力为160kPa的1kg空气，450K定容冷却到300K，空气放出的热量全部被温度为17℃的大气
环境所吸收。求空气所放出热量的饿有效能和传热过程、的有效能损失，并将有效能损失表示在T上。 解
2?T0??T?Ex,Q???Q?1????mcVdT?1?0?1T?1T????T??mcV??T2?T1??T0ln2?
T1??300???1?0.717???300?450??290ln??23.2(kJ)?450??2?s图
由于放出的热量全部被环境吸收，使热量有效能全部变成了无效能，故有效能损失
I?23.2kJ
有效能损失如图3-40的T?s图上阴影面积所示。
11.空气进行可逆的多变过程，多变
压缩指数
为求热化。
n?1.3,耗功量67.95kj/kg 答
，
量和热力学能变
案
Q??16.95kJ,?U?50.85kJ
第六章 水蒸气
1.湿饱和蒸汽，答案
p?0.9MPa,x?0.85，试由水蒸气表求t,h,v,s,和u。
ts?175.389?C,h?2468.99kJkg v?0.18284m3kg,s?5.9431kJ?kg.K?u?2304.43kJkg
2.过热蒸汽，p数。
?3.0MPa.t?425℃，根据水蒸气表求v,h,s,u和过热度D，再用h?s图求上述参
答案 查表：v?0.103638m3kg,h?3286.7kJkg
s?7.00255kJ?kg.K?,u?2958kJkgD?t?ts?191.107C 查图：v?
?0.105m3kg,h?3290kJkg
s?7.00kJ?kg.K?,u?2958kJkgD?190C;3.开水房用开水的蒸汽与t?
?20℃同压下的水混合，试问欲得5t的开水，需要多少蒸汽和水？
解 设需蒸汽为mVkg，则水为mw由
?m?mV。
p?0.1MPa，查得h??417.52kJkg,h???2675.14kJkg
t?20?C时，h2?83.96kJkg
h1?xh????1?x?h??0.86?2675.14?0.14?417.52?2359.07?kJkg?
根据热力学第学一定律
???0mh???mVh2??m?mV?h1??0 m?h??h1?5000??417.52?83.96?mV???733?kg?h1?h22359.07?83.96mw?m?mV?5000?733?4267?kg?4.已知水蒸气
p?0.2MPa,h?1300kj/kg，试求其v,t,s。
答案
v?0.3158m3kg,t?120.30?C,s?3.5452kJ?kg.K?
?2.0MPa,x1?0.95，定温膨胀至p2?0.1MPa，求终态v,h,s及过程中对外所
5.1kg蒸汽，p1做的功。 解
w?683.0?kJkg?
p1?3.0MPa,t1?435℃。若经可逆膨胀绝热至p2?.MPa，蒸汽流量为
6.进汽轮机的蒸汽参数为
4.0kg/s，求汽轮机的理想功率为多少千克：
答案
P?4.66?103kW
7.一刚性容器的容积为0.3MPa，其中
15为饱和水，其余为饱和蒸汽，容器中初压为0.1MPa。欲使
饱和水全部汽化，问需要加入多少热量？终态压力为多少？若热源温度为500℃，试求不可逆温差传热的有效能损失。设环境温度为27℃。
I?2.005?104?kJ?
8.容积为0.36m的刚性容器中贮有t3?350℃的水蒸气，其压力表度数为100kPa。现容器对环境散热
使压力下降到压力表度数为50kPa。试求：
（1）.确定初始状态是什么状态？ （2）.求水蒸气终态温度；
（3）.求过程放出的热量和放热过程的有效能损失。 设环境温度为20℃，大气压力为0.1MPa。 答案 （1）过热蒸汽；
（2）t2热表或h??145.8?C（此结果为利用教材《热工基础与应用》后附录A-7所得。利用较详细水蒸气
s图答案应为191?C）
（3）Q??82.6kJ,I?35.8kJ（同上，Q??59.1kJ,I?27.2kJ）
?0.88的湿空气状态下进入冷凝器，被定压冷却凝结为饱和
9.气轮机的乏汽在真空度为96kPa干度为x水。试计算乏汽体积是饱和水体积的多少倍，以及1kg乏汽2在冷凝器中放出的热量。设大气压力为
0.1MPa 答案
。
V1?3.05?104,q?2140kJkg V1?A,B两部分。设A的容积为0.16m3，内盛有压力
10.一刚性绝热容器内刚性各班将容器分为容积相同的
为0.1MPa、温度为300℃的水蒸气；B为真空。抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨胀达到新的平衡态。试求终态水蒸气的压力、温度和自由膨胀引起的不可逆有效能损失。设环境温度为20℃，并假设该蒸汽的自由膨胀满足解（1）由
pV?常数。
p2V2?p1V1?常数
得
p2?p1V11?1.0??0.5?MPa? V22（2） 由
p1?1.0MPa,t1?300?C，查得
v1?0.2579m3kg,s1?7.1216kJ?kg.K?m?V10.16??0.62kgv10.25793V2?2V1?0.32mv2?由
V20.32??0.5161m3kgm0.62??p2?0.5MPa,v2?0.5161m3kg，查得
工程热力学课后题答案
