工程热力学章节练习的提示和答案（优质产品）

练习的问题和答案第2章热力学第一定律2-12-1一辆汽车在1.1小时内消耗37.5升汽油. 众所周知，通过车轮输出的功率为64 kW，汽油的发热量为44000 kJ / kg，汽油的密度为0.75 g / cm3，请尝试找出汽车通过排气，水释放的热量油箱散热和机器零件散热. 提示: 提示: 除了汽车中汽油燃烧释放的热量外，它还通过车轮转换成动力输出. 废气，水箱和汽车零件中汽油燃烧释放的其余热量通过车轮转换成动力输出. 煤气，水箱和机械零件被释放到外界. 到外面的世界. 答: 答: kJ1084. 952Q. 2-22-2工业蒸汽发电厂每小时可产生11 600千克蒸汽，蒸汽轮机中蒸汽膨胀功的功率为3 800 kW. 如果该设备每小时消耗1 450 kg煤，则煤的热值为30 000 kJ / kg，锅炉中蒸汽吸收的热量为2 550 kJ / kg. 尝试寻找: （1）锅炉废气中吸收的能量； （2）蒸汽轮机排出的蒸汽带走的能量. 提示: 提示: （1）锅炉带走的废气带走的热量与蒸汽中吸收的热量之和等于煤燃烧产生的热废气带走的热量与锅炉中吸收的热量之和. 锅炉中的蒸汽等于煤释放的热量. 数量. （2）锅炉中水蒸气的吸热量等于汽轮机的输出功率，汽轮机排出的蒸汽带走的能量等于汽轮机的输出功率与所取能量之和. 汽轮机排出的蒸汽.

金额的总和. 答: 答案: kJ / h10392. 17gQ和kJ / h1059. 17wQ. . 2-32-3在夏天，请使用电风扇为房间降温. 电风扇的功率为0.5 kW，来自太阳的热量输入为0.5 kW. 当房间关闭时，如果不考虑人体散发的热量，请尝试确定每小时室内空气的热力学能量的变化. 提示: 提示: 将密闭空间中的物料作为热力学系统. 将密闭房间中的物料作为热力学系统. 答案: 答案: ΔU= 3 600 kJ / h. . 2-42-4车间中各种机床的总功率为100 kW，以及50 100 W的照明电灯. 如果车间的散热量可以忽略不计，请尝试计算车间中物体和空气每小时的热力学能量变化. 提示: 提示: 将封闭车间中的物料作为热力学系统. 将封闭车间中的物料作为热力学系统. 答: 答: ΔU= 3.78××105 kJ / h. 2-52-5在静态条件下，每小时人体散发到环境的热量为418.68 kJ. 一个场地可容纳500人，场地面积为4000立方米. 已知空气的密度为1.2 kg / m3，空气的比热容为1.0 kJ /（kg·K）. 如果会议室空气温度的最大允许温升为15℃，那么会议室空调设备的停机时间可以允许多少分钟.

提示: 提示: 在空调设备关闭期间，空调设备关闭期间500人的散热量是场地中空气允许的最大热量. 人的散热是场所中空气允许的最大热量. 答案: 答案: τmax= 20.6分钟. 2-6有一个热循环. 在吸热过程中答案提示，工作介质从高温热源吸收1800焦耳的热量. 在放热过程中答案提示，工作介质向低温热源释放1 080 J的热量. 当工作介质被压缩时，外部消耗700J. 尝试查找工作流体膨胀时完成的工作. 提示: 提示: QWδδ. . 答案: 答案: W1 420J. 2-72-7热机循环由1-2、2-3和3-1三个过程组成. 知道Q1-2 = 10 kJ，Q2-3 = 30 kJ，Q3-1 = -25 kJ; 21U= 20 kJ，13U= -20 kJ，尝试找出W2-3和循环净功率W. U提示: 提示: QWδδ,,0d. . 答案: 答案: kJ15Wδ，W2-3 = 30 kJ. 2-82-8为了保持冰箱的低温，必须将环境中传出的热量带走. 如果驱动冰箱所需的电流为3 A，电源电压为220 V（假设电动机的功率因数已增加到1），则冰箱每小时的热量输出为5024 kJ. 热.

提示: 提示: 冰箱输出的热量等于从环境传递到冰箱的热量与驱动冰箱所消耗的功率之和. 从冰箱输出的热量等于从环境传递到冰箱的热量与驱动冰箱所消耗的功率之和. 答案: 答案: Q = 2648 kJ / h. 2-92-9热交换器使用内燃机的废气加热水. 如果将热交换器中的气体和水的流动视为稳定流动，则可以忽略流动动能和重力势能的变化. 已知在加热水之后，每秒的焓以每秒25 kJ的速度增加. 尝试分析热交换器的能量转换关系，并发现废气焓的变化. 提示: 提示: 热交换器中的水吸收了废气的热量，因此废气的焓值降低，而其自身的焓值增加. 热交换器中的水吸收废气的热量，从而废气的焓值减小并且其自身的焓值增大. 答: 答案: skJ25gH. 2-10 2-10一个锅炉每小时产生40吨蒸汽. 已知供给锅炉的水的焓为417.4 kJ / kg，而锅炉产生的蒸汽的焓为2874 kJ / kg. 煤的热值为30000 kJ / kg. 如果水蒸气的变化以及水的流量和地上高度的变化可以忽略不计，则当燃烧产生的热量与水蒸气的比值为0.85时，尝试确定锅炉每小时的耗煤量. 提示: 提示: 忽略工作介质的宏观动能和宏观势能变化. 锅炉中工作流体吸收的热量忽略了工作流体的宏观动能和宏观势能的变化. 锅炉中的工作流体吸收的热量Q增加了其自身的焓. 工作流体的吸热会增加其自身的焓；工作流体的吸热量Q与燃煤的热值和燃煤的热值QL之间的关系: 关系: Q =ηηQL,,ηη-锅炉效率.

-锅炉效率. 答案: 答案: m = 3 853.5千克/小时. 2-112-11有一个空气涡轮机，它使用的压缩空气的焓为310 kJ / kg，排气的焓为220 kJ / kg. 如果空气流动是稳定的流动过程，并且入口和出口处的流动动能和重力势能变化不大，请尝试确定涡轮的轴功. 提示: 提示: 涡轮轴的功等于其和出口处的空气的焓降. 涡轮轴功等于入口和出口空气的焓降. 答案: 答案: kgkJ90sw. ·第2章热力学第一定律·8·2-122-12有一个水箱，水箱中使用泵轮来保持水的循环流动. 已知泵轮消耗20 W，罐壁与环境温度之间的温差为T，罐壁与环境之间的每小时热交换为KhkJ} {5.10} {Tq. 如果环境温度为20℃，请尝试在水温保持稳定时找到温度. 提醒: 提醒: 喝水是一个热力学系统. 进水口是一个热力学系统. 答: 答案: 8626.t℃. ℃. 2-132-13假设一定量的理想气体是封闭系统. 如果分别对系统进行恒定压力过程和恒定体积过程，则两个过程中系统焓的变化相同. 众所周知，系统的热力学能量根据TmcUV the的关系而变化，并试图找到系统在两个过程中所接受的热量的比例.

提示: 提示: 理想气体恒压过程热Qp =ΔH，恒定体积过程热，恒定体积过程热QV =ΔU；在两个过程中，系统的焓变是相同的，即温度；两个过程系统中的焓变是相同的，即温度的变化是相同的. 变化是一样的. 答: 答: VpVpccQQ. 2-142-14压缩机消耗的功率为40 kW，压缩前的空气压力为0.1 MPa，温度为27℃，压缩空气的压力为0.5 MPa，温度为150℃. 空气的热力学能量之间的已知关系为: {}（{716. 0} {K1K2kJ / kg2，1TTU，如果在压缩过程中空气与外界之间没有热交换，则入口和出口的动能和重力能量的变化可以忽略不计，请尝试在稳定的条件下找到每分钟压缩机的进气量. 提示: 提示: 当忽略传热以及宏观动能和宏观势能的变化时，压缩机的功率消耗等于工作流体的焓值的增加；当忽略传热以及宏观动能和宏观势能的变化时，压缩机的功率消耗等于焓的增加值答案: 答案: mq19.45kg / min. 2-152-15气缸中的空气组成的热系统如图2-11所示. 量筒为800 cm3，温度为20℃，压力与活塞外部的大气压相同，为0.1 MPa. 现在空气被加热以增加压力，并向上推动活塞以压缩弹簧.

已知活塞面积为80 cm2，弹簧刚度系数为k = 400 N / cm，并且实验的热力学能量与温度变化之间的关系为K2，1TkJ / kg2，1} { 716. 0} {U. 如果活塞的重量可以忽略不计，请尝试查找使气缸中的气压达到0.3 MPa所需的热量. 提示: 提示: Q =ΔU+ W，，p = pb + kx / A，，V = V1 + Ax，其中: 其中，x是活塞排量；是活塞位移; A是活塞面积. 是活塞区. 答案: 答案: J7701.Q. 2-162-16对于真空容器，由于密封不良，外部空气逐渐泄漏到容器中，最终容器中的温度和压力与外部环境相同，分别为27℃和101 325 Pa，分别. 假设容器的体积为0.1 m3，并且容器中的温度始终保持恒定. 尝试在此过程中查找容器与环境之间的热交换. 图2-11提示: 提示: 以容器固定空间内的物料为系统，其能量方程为以容器固定空间内的物料为系统，其能量方程为sddWmh）mu（ Qii...答案: 答案: Q =-10.13 kJ .. 2-172-17有一个容积为3 m3的压缩空气储罐.

由于用户的消耗，气压从3 MPa下降到1.2 MPa. 假设气体的比热力学能量仅是温度的函数，则在气体供应过程中储罐中气体的温度与环境温度相同，气体流速不高，可以忽略不计，尝试在供气过程中找到储气罐与环境之间的热交换. 提示: 提示: 以储气罐为开放系统并考虑热过程的特征，过程能量方程可写为: 以储气罐为开放系统并考虑热过程的特征，过程能量方程可以写为: 222222ddhmmTchmTdmcTmchmUQVVVδδdδδ答案: 答案: Q = 18.9 kJ. 2-182-18气体的热力学能可以表示为u = a + bpv，其中a和b为常数. 证明了当气体经过准静态绝热过程而没有耗散时，存在pv（b +1）/ b =常数. 提示: 提示: 准静态绝缘过程: 准静态绝缘过程: δq= du + pdv = 0.

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