南京工业大学热工基础试题库

南京工业大学热工基础

p1V95?103340 m????6.2944(kg/s)

RgT1287?(273?25)60??c1?0m/s?z?0m??

c2?mRgT26.2944?287?(273?120)m???141.99(m/s)3 ?2A2p2A2200?10?0.025?h?h2?h1?cp?T?(273?717)?(120?25)?95380.0(J/s)将以上数据代入式（a），可得压气机所消耗的功率为：

141.992Wsh??1000?6.2944?(?95380.0?)??6.648?105(J/s)

2?2. 在高温环境中有一容器，A侧装有2 kg氮气，压力为0.07 MPa，温度为67℃； B侧装有8 kg氮气，压力为0.1 MPa，温度为17℃，。N2

2 kg A和B的壁面均为透热壁面，它们之间用管道和阀门相连，见附

0.07MPa

图。现打开阀门，氮气由B流向A。氮气可视为理想气体，已知67℃ 气体常数Rg,N2 = 297 J/(kg·K)，过程中的平均定容比热容cv = 0.742 kJ/( kg·K)，若压力平衡时容器中气体温度为t2 = 40℃，试求：⑴平衡时终压力P2；⑵吸热量Q ；⑶气体的熵变。（18分） 解：⑴容器A和B的容积分别为

mARgTA12?297?340VA???2.8851 m3 6PA10.07?10mBRgTB18?297?290VB???6.8904 m3（4分） 6PB10.1?10取A+B中的气体为系统（CM），

m = mA + mB = 2 +8 =10 kg

V = VA + VB = 2.8851 + 6.8904 = 9.7755 m3（2分）

终态时的气体压力

mRgT210?297?313P2???0.0951 MPa（2分）

V9.7755⑵按题给，系统不对外作功，有

Q??U?mcvT2?cv(mATA1?mBTB1) N2 8 kg 0.1 MPa 17 ℃

?10?0.742?313?0.742?(2?340?8?290)（5分）

?2322.46?2226?96.46 kJ⑶原在A中的氮气熵变（2分） ?SA?mA(cplnT2P273?400.0951?Rgln2)?2?(1.039ln?0.297ln)??0.3540 kJ/K TAPA273?670.07原在B中的氮气熵变（2分）

?SB?mB(cplnT2P273?400.0951?Rgln2)?2?(1.039ln?0.297ln)?0.7538 kJ/K TBPB273?170.1第 5 页 共 6 页

南京工业大学热工基础

全部氮气的熵变

?S??SA??SB??0.3540?0.7538?0.3998 kJ/K（1分）

3. 将100 kg 温度为30 ℃的水与200 kg温度为80 ℃的水在绝热容器中混合，假定容器内壁与水之间也是绝热的，且水的比热容为定值，取c?4.187kJ/(kg?K)，环境温度为17 ℃。求混合过程导致的可用能损失？（16分）

解：以绝热熔器内水为研究对象，由其能量方程可得

m1cT1?m2cT2?(m1?m2)cT

可得

T?m1T1?m2T2100?303?200?353??336.33Km1?m2100?200

水的混合过程的熵变为 ?S?Sf?Sg

由于绝热Sf?0

Sg??S?m1clnTT?m2clnT1T2336.33336.33?100?4.187ln?200?4.187ln?3.186(kJ/K)303353

混合过程的做功能力的损失为

I?T0Sg?290?3.186?923.94(kJ)

第 6 页 共 6 页