发布时间 : 星期五 文章工程热力学第四版完整课后答案（华自强张忠进）更新完毕开始阅读ad21092bed630b1c59eeb5d5
第一章 基本概念及定义 ·25·
程中各容器均为绝热，试计算该过程中空气熵的变化。
提示：?S??SA??SB，A容器内的剩余气体经历一等熵膨胀过程。
答案：?S=2.034 3 kJ/K。
5-24 气缸中有0.1 kg空气，其压力为0.5 MPa、温度为1 100 K，设进行一个绝热膨胀过程，压力变化到0.1 MPa，而过程效率为90%。试求空气所作的功、膨胀终了空气的温度及过程中空气熵的变化，并把该过程表示在p-v图及T-s图上。
提示：绝热过程对应的理想过程为等熵过程；过程效率等于过程实际功量与对应的理想过程的功量之比，即η=W1-2/W1-2s，且对于绝热过程有W1-2=?U；熵为状态参数。
答案：W1?2?26.13 kJ，T2?735 K，
?S?0.005 62 kJ/K。
5-25 气缸中有0.1 kg空气，压力为0.1 MPa、温度为300 K，设经历一个绝热压缩过程，压力变化到0.3 MPa，而过程效率为90%。试求压缩过程中消耗的功、压缩终了空气的温度及过程中空气熵的变化，并把该过程表示在p-v图及T-s图上。
提示：参照习题5-24提示，且压缩过程的过程效率等于对应的理想过程的功量与过程实际功量之比。
答案：W1?2??8.822 kJ，T2?423 K，?S?0.003 kJ/K。
5-26 有一台涡轮机，其进口的燃气温度为1 100 K，压力为0.5 MPa。设进行一个绝热膨胀过程，其压力降低到0.1 MPa，而过程效率为90%。试求燃气所作的轴功、膨胀终了的温度及过程中燃气的熵的变化。假定燃气与空气的热力性质相同，气体常数Rg＝0.287 1 kJ/(kg·K)，比定压热容cp0＝1.004 kJ/(kg·K).
第一章 基本概念及定义 ·26·
提示：参照习题5-24提示，且对绝热的稳态稳流过程，忽略工质宏观动能与宏观位能的变化，有
Ws=?H。
答案：ws=366.4 kJ/kg，T2?735 K，Δs=0.0573 kJ/(kg·K)。
5-27 有一台内燃机用涡轮增压器，在涡轮机进口处工质的压力为0.2 MPa、温度为650 ℃，出口处工质的压力为0.1 MPa，且涡轮机中工质绝热膨胀的效率为90%。涡轮机产生的功率全部用于驱动增压器，增压器入口处工质的压力为0.1 MPa、温度为27 ℃，增压器中对工质进行绝热压缩时过程的效率为90%。假设工质的性质和空气相同，试求当输气量为0.1 kg/s时，涡轮机的功率，排气的温度以及增压器出口处空气的温度及压力。
提示：参照习题5-24和习题5-25提示，且涡轮机功率PT?qmW1?2均用于驱动增压器。
答案：涡轮机PT?15kW，T2?773.7K；增压器T2'=449.3 K、p2'=0.365 MPa。
5-28 一封闭的绝热气缸，用无摩擦的绝热
活塞把气缸分为A、B两部分，且各充以压缩空气。开始时用销钉固定活塞，使VA＝0.3 m、VB＝0.6 m，这时pA＝4 bar、tA＝127 ℃；pB＝2 bar、tB＝27 ℃。然后拔去销钉，让活塞自由移动，而B内气体受压缩。设B部分气体压缩过程的效率为95%，试求当A、B两部分气体达到压力相同的过程中，两部分气体各自熵的变化以及总的熵变化，并分析过程的不可逆因素。
提示：缸内气体可看做理想气体；绝热气缸，总热力学能不变，总容积不变，终态时pA2=pB2=p2；绝热过程对应的理想过程为等熵过程；B容积中的压缩过程的过程效率等于对应的理想过程的功量与过程实际功量之比η= Ws/W。
答案： ?SA?0.207 kJ/K，?SB?0.0057 kJ/K； ?SA?B?0.0264 kJ/K； A与Ｂ中都是不可逆绝热过程，Ａ中的不可逆性较大。
5-29 有一热机循环由以下四个过程组成：1-2为绝热压缩过程，过程中熵不变，温度由80 ℃升高到140 ℃；2-3为定压加热过程，温度升高到440 ℃；3-4为不可逆绝热膨胀过程，温度降至80 ℃，而熵增为0.01 kJ/K；4-1为定温放热过程，温度为80 ℃。设工质为空气，试把该循环表示在T-s图上并计算：(1)除过程3-4外其余各过程均为可逆过程时的克劳修斯积分值?δq以及该循环中系统熵的变化?ds；(2)Tr3
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假设热源仅为440 ℃及80 ℃的两个恒温热源时，系统和热源两者总的熵变。
第一章 基本概念及定义
2dq3dq4dq1dqdq?????T?1T?2T?3T?4T，熵是状态参数。
·27·
提示：(1)
(2)?siso??s高温热源??s低温热源??s热机。 答案：
?
dq??0.01kJ/K，?ds?0；?siso=0.1358kJ/K。 Tr习题提示与答案
第六章 热能的可用性及火用分析
6-1 汽车用蓄电池中储存的电能为1 440 W·h。现采用压缩空气来代替它。设空气压力为6.5 MPa、温度为25 ℃，而环境的压力为0.1 MPa，温度为25 ℃，试求当压缩空气通过容积变化而作出有用功时，为输出1 440 W·h的最大有用功所需压缩空气的体积。
提示：蓄电池存储的电能均为可转换有用功的火用 ，用压缩空气可逆定温膨胀到与环境平衡时所作出的有用功替代蓄电池存储的电能，其有用功完全来源于压缩空气的火用 ，即Wu=mex,U1。单位质量压缩空气火用 值ex,U??u1?u0??p0?v1?v0??T0?s1?s0?，空气作为理想气体处理。
1答案：V=0.25 m3。
6-2 有一个刚性容器，其中压缩空气的压力为3.0 MPa，温度和环境温度相同为25 ℃，环境压力为0.1 MPa。打开放气阀放出一部分空气使容器内压力降低到1.0 MPa。假设容器内剩余气体在放气时按可逆绝热过程变化，试求：(1) 放气前、后容器内空气比火用ex,U的值；(2) 空气由环境吸热而恢复到25 ℃时空气的比火用ex,U的值。
提示：放气过程中刚性容器中剩余气体经历了一个等熵过
第一章 基本概念及定义 ·28·
程，吸热过程为定容过程；空气可以作为理想气体处理；各状态下容器中空气的比 火用ex,U??u?u0??p0?v?v0??T0?s?s0?。
答案：ex,U1=208.3 kJ/kg，ex,U2=154.14 kJ/kg，ex,U3=144.56 kJ/kg。
6-3 有0.1 kg温度为17 ℃、压力为0.1 MPa的空气进入压气机中，经绝热压缩后其温度为207 ℃、压力为0.4 MPa。若室温为17 ℃，大气压力为0.1 MPa，试求该压气机的轴功，进、出口处空气的比 火用 ex,H。
提示：工质为理想气体；压气机的轴功ws,1?2??h?cp0?T，比 火用ex,H=(h-h0)-T0(s-s0)。 答案：ws,1?2=-19.08 kJ，ex,H1=0 kJ/kg，ex,H2=159.4 kJ/kg 。
6-4 刚性绝热容器由隔板分成A、B两部分，各储有1 mol空气，初态参数分别为pA=200 kPa，
TA=500 K，pB=300 kPa，TB=800 K。现将隔板抽去，求混合引起的熵产及火用损失。设大气环境温度为300
K。
提示：工质为理想气体；熵产?Sg??Siso??SA??SB, 火用损失Ex,L?T0?Sg。 答案：?Sg?1.147J/K, Ex,L=343.1 J。
6-5 1kg空气经绝热节流，由0.6 MPa，127 ℃变化到0.1 MPa，求节流引起的熵产及火用损失。设大气环境温度为300K。
提示：熵产Δsg?Δs?cplnT2p?Rgln2，火用损失ex,LT1p1?T0?sg。
答案：ΔSg=0.514 2 kJ/K, Ex,L=154.3 kJ。
6-6 容积0.1m的刚性容器，初始时为真空，打开阀门，0.1 MPa、303 K的环境大气充入，充气终了时压力达到与环境平衡。分别按绝热充气和等温充气两种情况，求充气过程的熵产及火用损失。已知空气cp?1.004kJ(kg?K)，Rg?0.287kJ(kg?K)，??1.4kJ(kg?K)。
提示：工质看做理想气体；理想气体的热力学能和焓为温度的单值函数；充、放气过程的能量方程
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u2-u1=q+hi-he-ws；火用损失Ex,L?T0?Sg。(1)绝热充气过程特征：u1=0、he=0、q=0、ws=0；过程熵变
完全由熵产造成，即?Sg??S?m(cpln的熵产?Sg???Sf??T2p?Rgln2);(2)等温充气过程特征：u1=0、he=0、ws=0；过程TipiQ。（注：角标“i”表示流入；“e”表示流出。） T答案：绝热充气ΔSg=0.027 7 kJK，Ex,L=8.39 kJ；等温充气ΔSg=0.033 kJK，Ex,L=9.99 kJ。
6-7 一绝热容器内有某种流体5 kg，为使流体处于均匀状态，采用搅拌器不断搅动流体。设搅拌过