问答题 有一台活塞式氮气压缩机,能使压力由0.1MPa提高到0.4MPa。假定氮气的比热为定值,且进气温度为300K。由于冷却条件的不同,压缩过程分别为:(1)可逆绝热压缩过程;(2)可逆定温压缩过程。试求压缩过程中消耗的容积变化功以及压气机消耗的轴功,并在p-v图上将上述的功量表示出来。
【正确答案】(1)可逆绝热压缩过程
   根据定熵过程的参数关系,有
   T2=T1(p2/p1)(k-1)/k=300×(0.4/0.1)0.4/1.4=445.8K
   对于定熵压缩过程,能量方程可以简化成
   w12s=h1-h2=cp(T1-T2s)=1.038×(300-445.8)=-151.34kJ/kg
   根据容积变化功与轴功的关系,有
   W12v=w12s/k=-151.34/1.4=-108.1kJ/kg
   (2)可逆定温压缩过程
   q=ws=wv=RT1ln(p1/p2)=0.2968×300ln(0.1/0.4)=-123.44kJ/kg
   请读者将上述的功量表示在p-v及T-s图上。
【答案解析】