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(共50分)1压气机在95kPa、25℃的状态下稳定地以340m3mi
的容积流率吸入空气,进口处的空气流速可以忽略不计;压气机排口处的截面积为0025m2,排出的压缩空气的参数为200kPa、120℃。压气机的散热量为60kJmi
。已知空气的气体常数Rg0287kJkgK,比定热容cV0717kJkgK,求压气机所消耗的功率。(16分)解:以压气机中空气为研究对象,其稳定工况的能量方程为

QWshh1

c122


gz1mh2

c222


gz2m0


Wsh

Qh1

c122


gz1mh2

c222


gz2m
(a)
其中:

Q


60

10
3
1000J
s
60


m
p1V

95103
34062944kgs
RgT12872732560


c2

m2A2

mRgT2p2A2

629442872731202001030025
14199ms
hh2h1cpT27371712025953800Js
将以上数据代入式(a),可得压气机所消耗的功率为:
c10msz0m

Wsh

1000
62944
953800
141992
2

6648
105J

s
2在高温环境中有一容器,A侧装有2kg氮气,压力为007MPa,温度为67℃;B侧装
有8kg氮气,压力为01MPa,温度为17℃,。A和B的壁面均为透热壁面,它们之间用管道和阀门相连,见附图。现打开阀门,氮气由B流向A。氮气可视为理想气体,已知气体常数RgN2297JkgK,过程中的平均定容比热容cv0742kJkgK,若压力平衡时容器中气体温度为t240℃,试求:⑴平衡时终压力P2;⑵吸热量Q;⑶气体
N2
2kg007MPa
67℃
的熵变。(18分)
解:⑴容器A和B的容积分别为取AB中的气体为系统(CM),
VA

mARgTA1PA1

2297340007106
28851
m3
VB

mBRgTB1PB1
829729001106
68904
m3(4分)
N28kg01MPa17℃
fmmAmB2810kg
VVAVB288516890497755m3(2分)
终态时的气体压力
⑵按题给,系统不对外作功,有
P2

mRgT2V
1029731397755
00951
MPa(2分)
QUmcvT2cvmATA1mBTB1100742313074223408290(5分)
23224622269646kJ
⑶原在A中的氮气熵变(2分)
SA
mAcpl

T2TA
Rgl

P221039l
PA
2734027367
0297l

0095103540007
kJK
原在B中的氮气熵变(2分)
SB
mBcpl

T2TB
Rgl

P2PB
21039l

2734027317
0297l

009510753801
kJK
全部氮气的熵变
SSASB035400753803998kJK(1分)
3将100kg温度为30℃的水与200kg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c4187kJkgK,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r
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