工程热力学-计算题

1、1kg 氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充分导热,且活塞与缸壁无摩擦.初始时氧气压力为 0。5Mpa、温度为 27℃。假如气缸长度为 2L，活塞质量为 10kg，试计算拔除销钉后，活塞可能达到的最大速度.氧气的比热容，k=1.395，解：取气缸内的氧气为讨论对象。根据热力学第一定律知道，加入系统的热量一部分用于增加系统的热力学能，一部分用于对外做功。根据题意：活塞假如要达到最大速度,那么氧气膨胀过程中吸入的热量全部用于对外做功，所以氧气的热力学能不发生变化。由于氧气可以看作理想气体，而理想气体的热力学能是温度的单值函数,所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀过程。设环境温度为 T0，环境压力为 P0，氧气的质量为 m，活塞的质量为 M,活塞最大速度为Vmax.氧气初始状态的压力为 P1，温度为 T1，容积为 V1，氧气膨胀后的容积为 V2，膨胀过程的膨胀功为 W。所以有：代入数据：2、空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是 0.58Mpa、440K,出口截面上的压力。已知喷管进口截面面积为 2.6×10-3m2，空气的质量流量为 1。5kg/s,试求喷管喉部面积及出口截面的面积和出口流速.空气的比热容,k=1。4，解：根据题意知道，进口参数为,.出口截面上的压力.喷管进口截面 A1面积 2。6×10-3m2,空气的质量流量 Q 为 1.5kg/s。喷管喉部面积出口流速出口截面的面积3、汽油机定容加热理想循环进气参数为， ,若循环压缩比，定容增压比。假设工质是空气，比热可取定值，，Rg=287 ,(1)画出循环 p—v 图及 T—s 图;（2）求循环的最高温度和最高压力;（3）计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。解：（1) p T 3 3 2 4 42 1 10 0 v s（2）T3、p3为循环的最高温度和压力(3）l2l销钉p0=0.1Mpat0=27℃p=0.5Mpat=27℃4、两个质量为 m 的比热容为定值的相同物体,处于同一温度 T，将两物体作为制冷机的冷、热源，使热从一物体传出并交给另一物体，其结果是一个物体温度升高，一个物体温度降低。证明当被冷却物体温度降到（)时所需最小功证明：要使得整个系统完成这一过程所需功量最小，则必须有一可逆制冷机在此工作，保证所构成的孤立系统有得到式中 Tt为另一物体在过程终了所具有的温度。由于过程中冷源传出热量热源吸收热量所以有5、如图所示，已知气缸内空气 p1=2×105Pa,弹簧刚度 k=40kN/m，活塞直径 D=0.4m,活塞重可忽略不计，而且活塞与缸壁间无摩擦。大气压力 p2=5×105Pa。求该过程弹簧的位移及气体...