一个储气罐从压缩空气总管充气 第四版工程热力学练习详细答案

2- 2.知道N2 M = 28,求出[1) N2;(2)在标准条件下N2的比体积和密度; [3) p ] N2的气体常数(2)标准状态下N2的比体积和密度= 0. 8m / kgp10132513 = 1. 25kg / m 2-3。将CO2压入3m3气罐中,启动量规压力温度从t1 = 45增加到t2 = 70。尝试查找被压入的CO2的质量。当地大气压B = 10 1. 325 kPa。解决方案:热系统:储气罐。应用理想的气体状态方程。压力输送前储气罐中的CO2的质量被压缩,储气罐中的CO2的质量为273T2。压缩后的CO2的质量为2-5。在室外处于标准状态时,鼓风机可以输送每小时(例如室外)空气300立方米温度升至27,大气压降至9 9. 3kPa,鼓风机的每小时风量仍为300立方米。鼓风机的风量ch愤怒?解决方案:与上述问题相同,1000 = 4 1. 97kgRT2T1287300273 2- 6空气压缩机每分钟从外部吸入3 m3的空气凤凰彩票平台 ,温度为1 5、,压力为0. 1MPa。进入容量为8. 5 m3的储气罐。开始时将水箱中的温度和压力设置为外部世界是相同的。空气压缩机将气罐的表压增加到0. 7MPa需要多长时间?在充气过程中,让储气罐中的温度保持不变。

解决方案:热量系统:储气罐。使用理想的气体状态方程。第一种解决方案:将空气填充到储气罐中实际上是在等温条件下将0. 1MPa的初始压力压缩到0. 7MPa的空气中。或0. 7MPa,8. 5m3的空气占0. 1MPa问题的体积。根据状态0. 7MPa的等温方程,8. 5m3的空气在0. 1MPa下的体积为5 9. 5m3 P1 0. 1 5 9. 5m3的空气需要压缩机能够压缩的时间每分钟0. 1MPa的空气3 m3 2-8放在质量为3000kg的直径为400mm的活塞上。气缸中空气的温度为18,质量为2. 12kg。加热后,其体积增加到其原始大小的两倍。大气压B = 101kPa,请问:(1)气缸中空气的最终温度是多少?(2)最终状态的比容是多少?(3)初始状态的密度是多少解决方案:热系统:由气缸和活塞形成的间隔。使用理想的气体状态方程式。[1)空气的最终状态温度为582KV1 p = 3000 9. 8 /(πr 2) + 101000 = 33 5. 7kPa 0. 527m3 = 0. 5m3 / kg mm 0. 5m3 / kg kg / m3 V1 0. 5271 kg / m3 2-14如果您忽略了在空气中,您可以将其质量成分视为go2。尝试在标准条件下查找空气的等效分子量,气体常数,体积组成,比体积和密度。

解决方案:降低的分子量= 2 8. 86gi 0. 232 0. 768 go2M / Mo2 = 2 0. 9%rN2 = 1. 288kg / m3 = 0. 776m3 / kg 2-15已了解标准条件下天然气rCH4的体积组成和每种成分气体的分压。解决方案:(1)密度0. 736kg / m32 2. 42 2. 4(2)标准状态下每种成分气体的分压是因为:同样,其他成分分压是:(忽略)p51 3 -1处于安静状态的人对环境的散热速度约为400KJ / h。假设可容纳2000人的礼堂通风系统损坏:(1)礼堂内的空气通风系统发生故障后的前20分钟,内部空间可以增加多少?(2)假设礼堂空气和所有人都是一个系统,假设没有热量传递到外部,那么系统可以改变多少?解决方案:(1)热系统:礼堂中的空隙不起作用,因此W = 0;热量来自人体,以散发热量;内部能量的增加等于(1)热系统:礼堂中的空气和人米= 0;对于整个礼堂中的空气和人员,如图所示,从状态2回到状态1,然后从状态1到状态2到状态2,没有外部热量变化到状态2。在此过程中,已知热量和某些功的值,如表所示,尝试确定未知量。解决方案:封闭系统。使用闭合系统能量方程(1)到1-a-2和2-b-1形成一个闭环,其为10+(- 7) = x1 +(- 4) x1 = 7 kJ(2)对1-c-2和2-b-1也形成一个闭环x2 +(- 7) = 2 +(- 4) x2 = 5kJ -3kJ 3-6)一个闭环系统经历了一个由四个过程,请尝试在表中填写缺失的数据。

解决方案3-7:热系统:1. 5kg气体封闭系统,状态方程:8 5)(1. 5p1v1根据状态方程1000 = a * 0. 2 + b 200 = a * 1. 2 + ba = -800b = 1160 1. 5 [(80 0) v2 = 990kJ 3-8)隔板将容积分成两部分,左侧包含压力为600kPa,温度为27,右边是真空,左边的体积增加了一倍亚博代理 ,抽出隔板后,空气迅速膨胀,充满了整个容器,并试图找出容器中的最终压力和温度。假设膨胀是在绝热条件下进行的:解决方案:热系统:左空气系统:整个容器密闭系统的过程特征:绝热,自由膨胀。根据密闭系统的能量方程p1 = 100kPaV2V26 3-9,空气从压缩空气主管中向储罐充气,并且主管中的压缩空气参数恒定为500 kPa,25。开始充气时,储罐内部空气参数为100 kPa,25。在充气结束时求出储罐中空气的温度。假设膨胀过程是在绝热条件下进行的。解决方案:开放系统的特征:绝热膨胀过程工作介质:空气(理想气体)根据开放系统的能量方程,忽略了动能和故障,同时没有轴功,也没有热传递。没有流出的工作流体m2 = 0dE = dU =μcv2-μcv1最终状态的工作流体是流入的工作流体和原始工作流体,并且m0 = mcv2-mcv1 mcv2 ucv2- mcv1ucv1 = m0h0 h0 = cpT0 ucv2 = cvT2 ucv1 = cvT1 p1VRT1p2Vmcvv2在建筑物的风道中,送风量为0. 56kg / s,风扇轴上的输入功率为1kW。该设备与外界隔绝。

尝试计算:(1)风扇出口处的空气温度;(2)加热器中空气的热吸收;(3)如果加热器中有电阻,则不可逆空气通过时会产生摩擦干扰并带来压降,以上计算结果是否正确?解决方案:打开稳态稳态流系统(3)如果加热有阻力,结果1仍然正确;但是吸热加热器中的压力降低;加热器中的P1v [降低;加热器k54中的p1v降低;因此,吸热率降低;在温度为2 7、,压力为7MPa的压缩空气主管上连接了一个0. 06m3储罐。打开阀门时,空气进入储罐,当达到5MPa时,关闭阀门,该过程进行得非常快,可以认为是绝热的。关闭储罐阀门后,应放置很长时间,最后水箱中的温度恢复到室温。饲槽?解决方案:热系统:储气罐中的气体5 = 3. 57MPa T420。压力为1 MPa,温度为200的空气在主管中稳定流动。现在,一个绝缘的容器通过带有阀门的管子连接到它,然后缓慢打开阀门以使空气从主管流入容器。假设[1)容器在开始时是真空的; [2)容器装有由弹簧控制的活塞,活塞的位移与施加在活塞上的压力成比例,并且活塞上方的空间成比例在真空中,假设弹簧的初始长度为自由长度;(3)容器安装在其上有重物的活塞上,并且需要1MPa的压力才能将其提起。解决方案:(1)与上述相同h = cpT0L = kp T0(3)相同(2)但W不同T03-13 2 * 293 = 586K([ 2)吸热率:3-15解:烟道气热量等于空气吸热率1m3吸气率1. 09 m3烟= 205t2 = 10 + 205 = 215 3-16解:m1h1 = 3093-17 3-18解:恒压过程= 21 6. 2KmR1 0. 28 7) 21 6. 2 = 15 6. 3kJ 21 8. 8kJ V 1) 206 8. 4 4-11kg空气吸收热量40kJ在可逆和可变过程中,其体积增加到v2 6 2. 05 = 21 8. 35kJ将比热设为固定值,计算过程中内部能量,膨胀功,轴功,焓和熵的变化。

解决方案:热系统为1kg空气过程特征:可变过程= 0. 9,因为qcv / cn = 8103J u = 32103J 2 8. 8103J u = 1. 48 = 1 1. 2103J 1kg空气,初始状态为p1 150,并执行以下过程:(1)可逆绝热膨胀,以尝试找到上述过程中的膨胀功和熵变化一个储气罐从压缩空气总管充气,并在同一溶液上画出过程的相对位置:热系统1kg空气] = 11 1. 9103J熵变为0 4-3空气为1kmol的封闭系统,其初始体积为1m,最终状态体积为10m,当初始状态和最终状态温度均为100时,尝试计算封闭系统的外部性能功和熵的变化,过程为:(1)可逆恒温膨胀;(2)自由膨胀至真空。7140kJV11V2 1 9. 14kJ / KV1 4-4质量5kg氧气,在30压缩温度下恒定,体积从3m变为0. 6m。w吸收或释放了多少热量在过程中添加液体?输入或输出多少工作?内部能量,焓和熵的变化是什么? -62 7. 2kJV13 - 2. 1kJ / K V1 4-5为了测试容器的强度,必须使容器壁承受比大气压高的压力0. 1MPa。因此,压力等于大气压。将温度为13的空气填充到测试容器中,然后关闭进气门并加热空气。已知大气压力B = 10 1. 3kPa,应该将空气温度加热到多少?空气的内部能量,焓和熵有什么变化?解决方案:([1)恒定体积过程286 * 56 8. 3K p110 1. 3 28 6) 20 2. 6kJ / kg 28 6) 28 3. 6 kJ / kg 0. 49kJ /( kg.K)p1 6kg空气从初始状态p1 = 0. 3MPa,t1 = 30,通过以下不同过程膨胀到相同的最终压力p2 = 0. 1MPa:(1)恒温过程;(2)恒定熵过程;(3)指数为n = 1. 2可变过程。

尝试比较空气在不同过程中所做的功,热交换和最终温度。解决方案:(1)恒温过程57 3. 2kJ p2 0. 1 35 1. 4kJ T2] 6 ** [303 25 2. 3] 43 6. 5 kJ T 1) 6 * cv *(25 2. 3 30 3) 21 8. 3 kJ 4-7已知空气的初始状态为p1 = 0. 6MPa,v1 = 0. 236m / kg。经过可变过程,最终状态变化为p2 = 0. 12MPa,v2 = 0. 815m / kg。尝试找到过程的可变性指数,以及每千克气体所做的功,吸收的热量和内部p2v2 ] *(0. 6 * 0. 236 0. 12 * 0. 81 5) 146kJ / kg T 1)(p2v2 0. 6 * 0. 23 6) 3 6. 5 kJ / kg 146-3 6. 5 = -10 9. 5kJ / kg p1v 1) -15 3. 3 kJ / kg 4-81kg理想气体从初始状态下的400降低到100可逆可变过程,压降是该过程的膨胀功200kJ,吸热量40kJ,比热设定为固定值。求出气体的cp和cv 160kJcv = 533J /( kg.k)求解:n = 1. 49R = 327 J /(kg.k)代入溶液:cp = 533 + 327 = 860J /(kg.k)4-9] = 200kJ压缩空气从初始状态1开始,t1 = 20,将恒定熵压缩到其初始体积的1/3,然后在恒定温度下膨胀。经过两个过程,空气的体积等于开始时的体积。

通过1公斤的空气查找完成的工作。 = -116kJ / kg)= 45 4. 7Kv2 287 * 45 4. 7 * ln(1 / 3) = 14 3. 4kJ / kg 1kg的氮从初始状态1扩展到最终状态2然后将常数熵扩展到最终状态3。假设已知以下参数:t1 = 500,w = w1 + w2 = 2 7. 4kJ / kg 4-10 v2 = 0. 25m / kg,p3 = 0. 1MPa,V3 = 1. 73m / kg。求(1) 1、 2、 3点的温度,比容和压力值。[2)是恒定压力下的内能值0. 1 *()= 1. 5MPa v2 0. 25 p1 = p2 = 1. 5MPa v1 = v2 = 0. 15m / kg T2 T 1) 364 kJ / kg T 1) 14 5. 4 kJ / kg T 2) 505 kJ / kg T3] -505 kJ / kg -505kJ / kg标准m空气从初始状态1p1 = 0. 6MPa,t1 = 300常数熵膨胀到状态2,v2 = 3v1。来自状态0. 274m / kg的空气p16 0. 129MPa v23v11 T3 = T2 = 369KV3 = V1 = 0. 274 v23v 1) 0. 129 * 0. 387 MPa v3v1 4-12压缩机从大气中吸入空气并将其在恒定温度下压缩至p2 = 5MP一种。例如,压缩150标准米的空气,尝试找出必须带走的热量,以便用水冷却压缩机气缸。

假定大气处于标准状态。 -59260kJp25活塞式压缩机吸入的空气温度为t1 = 20,压力p1 = 0. 1MPa,压缩到p2 = 0. 8MPa,压缩机的进气量为每小时600标准米。如果压缩是在恒定温度下进行的,那么压缩机需要多少千瓦?如果根据恒定熵过程执行压缩,则需要多少千瓦的理论功率?解决方案:恒温:0. 215kg / sRT287 * 273 * 3600 -3 7. 8KWp2] = - 5 1. 3KW某工厂每小时需要供应600kg压缩空气,压力为0. 6MPa;设置空气站初始温度为20,压力为0. 1MPa。找到压缩机所需的最小理论功率和最大理论功率。根据n = 1. 22的可变过程进行压缩所需的理论功率是多少?解决方案:最小功率为恒温过程m = 600/3600 = 1/6 kg / s = -2 5. 1KW p2 -3 2. 8KW -2 9. 6KW实验室需要一定压力的压缩空气6MPa。我应该使用一次压缩还是二次压缩?如果使用两阶段压缩,那么最佳中间压力应该是多少?假设大气压为0. 1,大气温度为20,并且压缩过程的变异性指数n = 1. 25鸭脖娱乐 ,则使用中间冷却器可以将压缩气体冷却至其初始温度。尝试计算压缩结束时的空气温度。解决方案:压缩比为60,因此应使用二次压缩。

0. 775MPap3具有离心压缩机,每分钟吸入p1 = 0. 1MPa和t1 = 16的空气为400m3,排出时p2 = 0. 5MPa,t2 = 75。假设该过程是可逆的,请尝试查找:(1)压缩机需要多少千瓦?(2)压缩机每分钟排放多少千焦耳?= 8. 04kg / sRT1 T 2) 1183KW这三台空气压缩机的净容积均为6%,入口状态为0. 1MPa一个储气罐从压缩空气总管充气,27,出口压力为0. 5MPa,但压缩过程指标不同:n1 = 1. 4。 n2 = 1. 25,n3 = 1。尝试找出每个压缩机的容积效率(假设膨胀过程的指数和压缩过程的指数为相位n = 1. 25:v = 0. 84 7-1当水的温度为t = 80且压力为0. 0 1、 0. 0 5、 0. 1、 0. 5和1MPa时,状态是什么解决方案:查看表,知道当t = 80时,饱和压力为0. 047359MPa,因此,状态分别为0. 0 1、 0. 0 5、 0. 1、 0. 5 1MPa过热,不饱和,联合国饱和,不饱和和不饱和。焓值是264 9. 3kJ / kg,33 4. 9 kJ / kg,335 kJ / kg,33 5. 3 kJ / kg,33 5. 7 kJ / kg。 7-2已知湿蒸汽压力p = 1MPa x = 0. 9。

尝试分别使用水蒸气计和h-s图查找hx,vx,ux,sx。解决方案:查表,得到:h`` = 2777kJ / kgh` = 76 2. 6 kJ / kg v''= 0. 1943m3 / kg = 0. 0011274m3 / kg h``-pv” = 258 2. 7kJ / kg u` = h`-pv == 76 1. 47 kJ / kg s''= 6. 5847 kJ /(kg.K)2. 1382kJ /(kg.K) hx xh` +(1-x)h` = 257 5. 6kJ / kg vx = xv''+(1-x)v` = 0. 1749 m3 / kg ux xu`` +(1-x u` = 2400kJ / kg sx = xs,+(1-x)s` = 6. 14 kJ /(kg.K)7-3在V = 60L的容器中充满湿饱和蒸汽,并且测量温度t = 210,干燥的饱和蒸汽的含量mv = 0. 57kg,尝试找到该湿蒸汽的干燥度,比容和焓。 = 210饱和蒸汽和饱和水的比容分别为:= 0. 0011726m3 / kg = 279 6. 4kJ / kgh` = 89 7. 8 kJ / kg湿饱和蒸汽的质量:m xv'' +(1-x)v` = 0. 0558m3 / kg在排空的0. 2m3气密性刚性容器中容纳2kg的水,然后加热至200(1)压力在测试容器中; (2)焓;(3)蒸汽的质量和体积。

解决方案:(1)检查饱和度参数200 h`` = 279 1. 4kJ / kg h` = 85 2. 4 kJ / kg 1. 5551MPa。容器:= 0. 1m3 / kg 7-5已知的8 m3湿蒸汽,当p = 0. 9 MPa时,其湿度(1-x)= 0. 65,求出该湿蒸汽的质量和焓。:P = 0. 9MPa饱和参数h''= 2773kJ / kgh` = 74 2. 6 kJ / kg v''= 0. 21484m3 / kgv` = 0. 0011213m3 / kg 0. 0759m3 / kg焓:h = mhx = x(h`` +(1-x)h`)= 10 5. 4145 3. 24kJ = 1. 53103 kJ 7-6有一个加热锅炉,可以产生压力每小时p = 1 MPa(绝对值),x = 0. 95蒸汽1500kg。当蒸汽流量为c25m / s时,管道中的压力损失可以忽略不计,蒸汽管的最小内径是多少? ,x = [饱和度参数v = 0. 1943m3 / kgv` = 0. 0011274m3 / kg 0. 18464m3 / kg蒸汽体积流量:vmv = 0. 077m3 / s 3600 7-7 p = 0. 3 MPa和x = 0. 94的湿蒸汽加热空气,加热器的空气流量为4000标准每小时d m3,空气被加热器加热(从0)到120。

让蒸汽流过加热器,全部变成p = 0. 3 MPa的冷凝水。求出每小时所需的蒸汽千克数(取决于固定比值的空气比热)。解决方案:空气吸收的热量:120 = 619000kJ / h RT287 p = 0. 3MPa饱和参数:h''= 272 5. 5kJ / kgh` = 56 1. 4 kJ / kg p = 0. 3MPa, X = 0. 94蒸汽焓30 4. 28kg 4000 * 1. 293 * 1. 005 * 120 = 30 6. 6kg 7-8圆筒包含0. 5kg,t = 120干饱和蒸汽,在恒定体积下冷却至80。查找在此冷却过程中蒸汽释放的热量。 v`` = 0. 89202m3 / kgh`` = 270 6. 6kJ / kg p1 = 0. 19854MPa体积:V = mv`` = 0. 44601m3 0010292m3 / kgv`` = 3. 4104m3 / kg h''= 264 3. 8kJ / kgh` = 33 4. 92 kJ / kg p2 = 0. 047359MPa比容:vx = 0. 89202m3 / kg m 0. 5vx放热:q = m( h ,, 120-hx-vx(p2-p 1))= 817kJ 7-9有一个刚性容器,用一块薄板将其分成两部分,A和B,在A的重量为1kg时,压力pA = 0. 5MPa干饱和蒸汽,B包含2kg pB = 1 MPa,x = 0. 80湿蒸汽快乐赛车 ,抽空隔板后,经过一段时间后容器中的压力稳定在p3 = 0. 7 MPa。求出(1)容器的总体积和末端的蒸汽pA = 0. 5MPa干饱和蒸汽参数v''= 0. 37481m3 / kgh''= 274 8. 5kJ / kg uA = 256 1. 1kJ / kg占用体积:VA = mAv,= 0. 37481m3 pB = 1MPa饱和蒸汽参数

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