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工程热力学-计算题

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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...

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