工程热力学作业(总11页)
--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-- --内页可以根据需求调整合适字体及大小--
1-1 一立方形刚性容器，每边长1m，将其中气体的压力抽至1000Pa，问其真空度为多少毫米汞柱容器每面受力多少牛顿已知大气压力为。 解：p = 1 000 Pa = MPa
真空度pV?pb?p?0.1MPa?0.001MPa?0.099MPa?99000Pa?742.56mmHg 容器每面受力F＝pVA = 9 900 Pa×1m2 =×104 N
1-2 试确定表压力为 MPa时U形管压力计中液柱的高度差。(1)U形管中装水，其密度为1 000 kg/m3；(2) U形管中装酒精，其密度为789 kg/m3。 解： 因为表压力可以表示为pg=ρgΔz，所以有
?z?pg?g
0.01?106Pa既有（1）?z水?＝?1.01972m?1019.72mm 2?g1000kg/m3?9.80665m/s （2） ?z酒精pg0.01?106Pa?＝?1.29734m?1297.34mm 32?g789kg/m?9.80665m/spg1-7 从工程单位制热力性质查得，水蒸气在500℃、100at时的比体积和比焓分别为v=kg、
h=kg。在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学能各为多少 解： 水蒸气压力p=100at××104Pa/at = ×106Pa= 比热力学能u=h-pv=×kcal)/×kg = =
2-1 冬季，工厂某车间要使室内维持一适宜温度。在这一温度下，透过墙壁和玻璃等处，室内向室外每一小时传出×106kcal的热量。车间各工作机器消耗的动力为是500PS(认为机器工作时将全部动力转变为热能)。另外，室内经常点着50 盏100W 的电灯，要使该车间的温度保持不变，问每小时需供给多少kJ的热量
解：要使车间保持温度不变，必须使车间内每小时产生的热量等散失的热量
Q = Q机＋Q灯＋Q散＋Q补 = 0
Q机 = 500PSh = 500××103 kJ = ×106 kJ Q灯 = 50×100W×3600s = ×107J = ×104 kJ Q散 = ×106kcal =- ×106× = ×106 kJ
Q补 = -Q机-Q灯＋Q散 = ×106 ×104 kJ+×106 kJ = ×106 kJ
2-2 某机器运转时，由于润滑不良产和摩擦热，使质量为150kg的钢制机体在30min内温度升高50℃。试计算摩擦引起的功率损失（已知每千克钢每升高1℃需热量）。
2
解：由于功损转变为热产，所以
W损＝Q损＝(kg·℃)×50℃×150kg = kJ P损 = Q损/t = (30×60)s = kW
2-3 气体在某一过程中吸入热量12kJ，同时热力学能增加20kJ。问此过程是膨胀过程还是 压缩过程对外所作功是多少J（不考虑考虑摩擦） 解: 取气体为系统，据闭口系能量方程式 Q= ΔU+W
W=Q?ΔU=12kJ?20kJ = ?8kJ
所以过程是压缩过程，外界对气体作功8kJ。
2-7 已知汽轮机中蒸汽的流量qm=40 t/h，汽轮机进口蒸汽焓h1=3442 kJ/kg，出口蒸汽焓
h2=2448 kJ/kg，试计算汽轮机的功率(不考虑汽轮机的散热以及进、出口气流的动能差和位能差)。
如果考虑到汽轮机每小时散失热量×106kJ，进口流速为70 m/s，出口流速为120m/s，进口比出口高 m，那么汽轮机的功率又是多少 解： 稳定流动的能量方程
12 q??h??c?g?z?wsh
2（1）不考虑汽轮机的散热以及进、出口气流的动能差和位能差 wsh = wT = -Δh = h1-h2 = 3442kJ/kg-2448kJ/kg = 994 kJ/kg
功率PT=qmwT = 40×103kg/3600s×994kJ/kg = ×104 kW （2）考虑汽轮机的散热以及进、出口气流的动能差和位能差
?0.5?106kJ/h q???12.5kJ/kg 340?10kg/hΔh = -994 kJ/kg
12(120m/s)2?(70m/s)2?c=?4750J/kg?4.75kJ/kg 22gΔz=s2×=kg=×10-3 kJ/kg
1wsh?q??h??c2?g?z2??12.5kJ/kg?994kJ/kg?4.75kJ/kg?15.69?10?3kJ/kg 所以
?976.77kJ/kg3
工程热力学作业
