工程热力学课后习题整理.pdf

第二章 热力学第一定律 2-1 一辆汽车在1.1 h内消耗汽油37.5 L，已知通过车轮输出的功率为 64 kW，汽油的发热量为44 000 kJ/kg ，汽油的密度为0.75 g/cm3 ，试 求汽车通过排气、水箱散热及机件的散热所放出的热量。 3 3 解 37.5 L= 37.5 × 10 cm 3 3 消耗汽油量 m = 37.5 × 10 × 0.75 ×10 = 28.13 kg 汽油燃烧发出的热量 6 Q1 = 28.13 × 440 00 = 1.238 × 10 kJ 1.1小时内汽车发出功 5 W0 = 64 × 3600×1.1 = 2.5344 × 10 kJ/h 所以通过排气、机件散热所发出的热量 6 5 5 Q2 = 1.238 × 10 − 2.5344 × 10 = 9.8456 × 10 kJ 2-2 一台工业用蒸汽动力装置，每小时能生产11600 kg蒸汽，而蒸汽 在汽轮机中膨胀作功输出的功率为3800 kW 。如果该装置每小时耗煤 1 450 kg，煤的发热量为30000 kJ/kg，而在锅炉中水蒸气吸收的热量 为2550 kJ/kg 。试求：(1)锅炉排出废烟气带走的能量；(2)汽轮机排出 乏汽带 走的能量。 解 （1） 每小时该装置煤的发热量 5 Q1 = 145 0 × 30000 = 435 × 10 kJ/h 每小时锅炉中水蒸汽吸热 5 Q2 = 11600 × 2550 = 295.8 × 10 kJ/h 所以废气带走的热量 5 5 Qg = Q1 − Q2 = 435 × 10 − 295.8 × 10 =1.392× 7 kJ/h 10 （2 ）每小时汽轮机输出功 5 W0 = 3800 × 3600 = 136.8 × 10 kJ/h 所以乏汽带走的能量 5 5 7 Ww = Q2 − W0 = 295.8 × 10 − 136.8 × 10 = 1.59 × 10 kJ/h 2-3 夏日室内使用电扇纳凉，电扇的功率为0.5 kW，太阳照射传入的 热量为0.5 kW 。当房间密闭时，若不计人体散出的热量，试求室内空 气每小时热力学能的变化。 解 以密闭房间内的物质为系统，CM 。 根据热力学第一定律有 ∆U = Q − W = [0.5 − ( −0.5)] × 3600 = 3600 kJ/ h 2-4 一热交换器利用内燃机废气加热水。若热交换器中气和水的流动 可看作稳定流动，且流动动能及重力位能的变化可忽略不计。已知水 受热后每秒钟焓增加了25 kJ ，试分析热交换器的能量转换关系，并求 废气焓值