工程熱力學例題

工程熱力學例題工程熱力學例題1.已知一閉口系統沿acb途徑從狀態a變化到狀態b時，吸入熱量80KJ/kg，并對外做功30KJ/Kg。(1)、過程沿adb進行，系統對外作功10KJ/kg，問系統吸熱多少?(2)、當系統沿曲線從b返回到初態a、外界對系統作功20KJ/kg，則系統與外界交換熱量的方向和大小如何?(3)、若ua=0，ud=40KJ/Kg，求過程ad和db的吸熱量。解：對過程acb，由閉口系統能量方程式得：（1）、對過程adb閉口系統能量方程得：（2）、對b-a過程，同樣由閉口系統能量方程得：即，系統沿曲線由b返回a時，系統放熱70KJ/Kg。(3)、當ua=0，ud=40KJ/Kg，由ub-ua=50KJ/Kg，得ub=50KJ/Kg，且：（定容過程過程中膨脹功wdb=0）過程ad閉口系統能量方程得：過程db閉口系統能量方程得：2.安靜狀態下的人對環境的散熱量大約為400KJ/h，假設能容納2000人的大禮堂的通風系統壞了：（1）在通風系統出現故障后的最初20min內禮堂中的空氣內能增加多少？（2）把禮堂空氣和所有的人考慮為一個系統，假設對外界沒有傳熱，系統內能變化多少？如何解釋空氣溫度的升高。解：（1）熱力系：禮堂中的空氣。(閉口系統)根據閉口系統能量方程因為沒有作功故W=0；熱量來源于人體散熱；內能的增加等于人體散熱，（2）熱力系：禮堂中的空氣和人。(閉口系統)根據閉口系統能量方程因為沒有作功故W=0；對整個禮堂的空氣和人來說沒有外來熱量，所以內能的增加為0。空氣溫度的升高是人體的散熱量由空氣吸收，導致的空氣內能增加。3.空氣在某壓氣機中被壓縮。壓縮前空氣的參數是p1=0.1MPa，v1=0.845m3/kg；壓縮后的參數是p2=0.8MPa，v2=0.175m3/kg。假定空氣壓縮過程中，1kg空氣的熱力學能增加146KJ，同時向外放出熱量50KJ，壓氣機每分鐘產生壓縮空氣10kg。求：（1）壓縮過程中對每公斤氣體所做的功；（2）每生產1kg的壓縮空氣所需的功；（3）帶動此壓氣機至少需要多大功率的電動機？分析：要正確求出壓縮過程的功和生產壓縮氣體的功，必須依賴于熱力系統的正確選取，及對功的類型的正確判斷。壓氣機的工作過程包括進氣、壓縮和排氣3個過程。在壓縮過程中，進、排氣閥門均關閉，因此此時的熱力系統式閉口系統，與外界交換的功是體積變化功w。要生產壓縮氣體，則進、排氣閥要周期性地打開和關閉，氣體進出氣缸，因此氣體與外界交換的功為軸功ws。又考慮到氣體動、位能的變化不大，可忽略，則此功也是技術功wt。（1）解：壓縮過程所做的功，由上述分析可知，在壓縮過程中，進、排氣閥均關閉，因此取氣缸中的氣體為熱力系統，如圖（a）所示。由閉口系統能量方程得：（2）生產壓縮空氣所需的功，選氣體的進出口、氣缸內壁及活塞左端面所圍空間為熱力系統，如（b）圖虛線所示，由開口系統能量方程得：（3）電動機的功率:4.某燃氣輪機裝置如圖所示，已知壓氣機進口處空氣的比焓h1=290kJ/kg。經壓縮后空氣升溫使比焓增為h2=580kJ/kg，在截面2