西南科技大学热工基础试题库答案
1、某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装有压力表，如图1所示。压力表B 上的读数为75kPa, 压力表C 上的读数为0.11MPa 。如果大气压力为97kPa ，试确定压力表A 上的读数及容器两部分内空气的绝对压力。
解：A 、B 、C 的读数均为表压，分别记为、PgA 、 PgB 、PgC 容器1和2的绝对压力记为P1和P2，大气压力Pa 依题意：PgB=75k Pa PgC =0.11M Pa=110 k Pa Pa=97 k Pa 根据压力表的位置可知： P1= PgC+Pa P1= PgB+P2 P2= PgA+Pa
将PgB 、PgC 和 Pa 的数值代入上式得： P1=207 k Pa P2=132 kPa PgA =35k Pa
图1
2、如图2所示。气缸内充以空气，活塞及负载重100kg ，气缸壁充分导热，取走60kg 负载，其系统完全平衡后，试求： （1）活塞上升的高度ΔL ；
（2）热力学内的变化ΔU ；
（3）气体在过程中所做的功。（已知{u}kJ/kg=0.72{T}K ）
图2
1)由力平衡：p 1=p b +F 1/A=771*133.32+100*98100/100=2.009×105Pa V 1=A*L=100*10*10-6=10-3m 3
p 2=p b +F 2/A=771*133.32+40*98100/100=1.420×105Pa T 2=T 1
V 2=A*(L+ΔL)=100*(10+ΔL )*10-6=(10+ΔL )*10-4m 3 过程中质量不变：
C
B
A
1
2
m 1= p 1 V 1/(R g T 1)= m 2= p 2 V 2/(R g T 2)
V 2= p 1 V 1/ p 2=2.009×105*10-3/1.420×105=1.4145 *10-3m 3=(10+ΔL )*10-4m 3 ΔL =4.145cm
2) ΔU= m 2u 2- m 1 u 1
因为m 1= m 2，已知{u}kJ/kg =0.72{T}K ，而T 2=T 1；所以ΔU=0
3）此过程为不可逆过程：W= p 2*A*ΔL =1.420×105*100×10-4*4.145×10-2=58.859 J
3、一绝热刚体气缸，被一导热的无摩擦活塞分成两部分，如图3所示。最初活塞被固定在某一位置上，气缸的一侧储有压力为0.2MPa 、温度为300K 的0.01m 3的空气，另一侧储有同容积、同温度的空气，其压力为0.1MPa 。去除销钉，放松活塞任其自由移动，最后两侧达到平衡。设空气的比热容为定值。试求： （1）平衡时的温度为多少？ （2）平衡时的压力为多少？
（3）两侧空气的熵变值及整个气体的熵变值是多少？
图3
解：（本题13分）1）取整个气缸为闭口系，因为气缸绝热，所以Q=0；又因为活塞导热而无摩擦，W=0，且平衡时A 、B 两侧温度相等，即T A2=T B2=T 2。有闭口系能量方程得：
1212=-+-=+=)T T (c m )T T (c m U U U B V B A V A B A 即：∆∆∆
因为，T A1=T B1=T 1=300K ，于是终态平衡时，两侧的温度均为： T 1=T 2=300K 2) 取整个气缸为闭口系，当终态平衡时，两侧压力相等，设为p 2，则：
MPa
.)
V V (T T )
V p V p (V V T R )
T R V p T R V p (V T R )m m (p B A B B A A B A g g B B g A A g B A 1501112
11111
1211
111122
2=++=++=+=
3）K /J .p p
ln T V p p p ln
R m S A A A A A g A A 91812
111112==-=∆ K /J .p p
ln T V p p p ln
R m S B B B B B g B B 35212
111112-==-=∆
整个气缸绝热系的熵变：K /J .S S S B A 5660=+=∆∆∆
4、某蒸汽动力厂按一级再热理想循环工作，新蒸汽参数为P 1=15MPa ，t 1=600℃，再热压力P A =1.4MPa ，再热温度t R = t 1=600℃，背压P 2=0.005MPa ，功率为15000KW 。试求： （1）定性画出循环的T-S 图； （2）求循环热效率； （3）每小时所需蒸汽量。
解：1）再热循环在T-S 图上的表示如图所示。
2）循环吸热量
%...q q kg
/kJ ...h h q kg /kJ .)..()..()
h h ()h h (q t A R 54637
4231222263112222639137112401374231828928369491533358212322411=-=-
==-=-==-+-=-+-=η
2）根据：P
q q t m =η1
h /t s /kg ...q P q t
m 2742476465
0374231150000
1==⨯=
=
η
5、如图4为一烟气余热回收方案。设烟气比热容C p =1.4kJ/(kg.K)，C v =1.14kJ/(kg.K)。试求： （1）烟气流经换热器时传给热机工质的热1Q ； （2）热机放给大气的最小热量2Q ；
