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热工基础答案 张学学

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《热工基础(张学学 高教》课后答案 第十一章习题解答

11-1 某种玻璃对波长0.4~2.5 μm 范围内的射线的透射比近似为0.95,而对其它波长射线的透射比近似为0,试计算此玻璃对温度为1500 K 、2000 K 和6000 K 的黑体辐射的透射比。 解:由题意: 当温度为1500K 时, K m T ?=?=μλ6004.015001 K m T ?=?=μλ37505.215002 查黑体辐射函数表,有%0)0(1=-T b F λ,%385.43)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为:%216.41)95.0)0()0(12=-?--T b T b F F λλ( 当温度为2000K 时, K m T ?=?=μλ8004.020001 K m T ?=?=μλ50005.220002 查黑体辐射函数表,有%0)0(1=-T b F λ,%41.63)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为:%2395.60)95.0)0()0(12=-?--T b T b F F λλ( 当温度为6000K 时, K m T ?=?=μλ24004.060001 K m T ?=?=μλ150005.260002 查黑体辐射函数表,有%05.14)0(1=-T b F λ,%885.96)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为:%693.78)95.0)0()0(12=-?--T b T b F F λλ( 当温度为6000K 时, K m T ?=?=μλ24004.060001 K m T ?=?=μλ15000 5.260002 查黑体辐射函数表,有%05.14)0(1=-T b F λ,%885.96)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为:%693.78)95.0)0()0(12=-?--T b T b F F λλ( 11-2 某黑体辐射最大光谱辐射力的波长8.5max =λμm ,试计算该黑体辐射在波长1~5 μm 范围内的辐射能份额。

热工基础_期末总复习_重点(张学学)

1.系统:在工程热力学中,通常选取一定的工质或空间作为研究的对象,称之为热力系统,简称系统。 2.系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3.状态参数:用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数,如温度、压力、比体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等,其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积,称为基本状态参数。 4.可逆过程:如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态,并且不给外界留下任何变化,这样的过程为可逆过程。 准平衡过程:所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 可逆过程的条件:准平衡过程+无耗散效应。 5.绝对压力p 、大气压力p b 、表压力p e 、真空度p v 只有绝对压力p 才是状态参数 1.热力学能:不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和(热能)。热力学能符号:U ,单位:J 或kJ 。 热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能 储存能:E ,单位为J 或 kJ 2.热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律,可表述为:a.在热能与其它形式能的互相转换过程中,能的总量始终不变。 b.不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 c.进入系统的能量-离开系统的能量 = 系统储存能量的变化 3.闭口系统:与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定,也称为控制质量系统 闭口系统的热力学第一定律表达式 对于微元过程 对于可逆过程 对于单位质量工质 对于单位质量工质的可逆过程 4.开口系统稳定流动实现条件 1)系统和外界交换的能量(功量和热量)与质量不随时间而变; 2)进、出口截面的状态参数不随时间而变。 理想气体状态方程 R g 为气体常数,单位为J/(kg·K) 2.比热容:物体温度升高1K (或1℃)所需要的热量称为该物体的热容量,简称热容 比热容(质量热容):单位质量物质的热容,c ,J/(kg·K) 道尔顿定律:混合气体的总压力等于各组元分压力之和(仅适用于理想气体) d q u w δ=+ δ2f s 1 2 Q H m c mg z W =?+?+?+g pv R T =pV nRT =d d q q c T t δδ==

热工基础(张学学--第三版)复习知识点

热工基础(第三版) 张学学 复习提纲

第一章基本概念 1.工程热力学是从工程角度研究热能与机械能相互转换的科学。 2.传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。 3.工质:热能转换为机械能的媒介物。 4.热力系统:选取一定的工质或空间作为研究对象,称之为热力系统,简称系统。 5.外界(或环境):系统之外的一切物体。 6.边界:系统与外界的分界面。 7.系统的分类: (1)闭口系统:与外界无物质交换的系统。 (2)开口系统:与外界有物质交换的系统。 (3)绝热系统:与外界之间没有热量交换的系统。 (4)孤立系统:与外界没有任何的物质交换和能量(功、热量)交换。 8.热力状态:系统中的工质在某一瞬间呈现的各种宏观物理状况的总和称为工质(或系统)的热力状态,简称为状态。 9.平衡状态:在不受外界影响的条件下,工质(或系统)的状态参数不随时间而变化的状态。 10.基本状态参数:压力、温度、比容、热力学能(内能)、焓、熵。 11.表压力Pg、真空度Pv、绝对压力P P g = P - P b P v = P b - P 12.热力学第零定律(热平衡定律) :如果两个物体中的每一个都

分别与第三个物体处于热平衡,则这两个物体彼此也必处于热平衡。 13.热力过程:系统由一个状态到达另一个状态的变化过程。 14.准平衡过程(准静态过程):热力过程中,系统所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 15.可逆过程:一个热力过程完成后,如系统和外界能恢复到各自的初态而不留下任何变化,则这样热力过程称为可逆过程。 16.不可逆因素:摩擦、温差传热、自由膨胀、不同工质混合。 17.可逆过程是无耗散效应的准静态过程。 18.系统对外界做功的值为正,外界对系统做功的值为负。 系统吸收热量时热量值为正,系统放出热量时热量值为负。 第二章热力学第一定律 1.热力学第一定律:在热能与其它形式能的互相转换过程中,能的总量始终不变。 也可表述为:不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能量的变化。 2.闭口系统的热力学第一定律表达式:Q =?U +W 微元过程:δQ =dU +δW 可逆过程:Q =?U +? 1pdV δQ =dU +pdV 2

热工基础第二版(张学学著)高等教育出版社课后答案讲解

第一章 思考题 1.平衡状态与稳定状态有何区别?热力学中为什幺要引入平衡态的概念? 答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算?若工质的压力不变,问测量其压力的 压力表或真空计的读数是否可能变化? 答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3.当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小? 答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别? 答:无耗散的准平衡过程才是可逆过程,所以可逆过程一定是准平衡过程,而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确? 答:不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因? 答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。 7. 用U形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响? 答:严格说来,是有影响的,因为U型管越粗,就有越多的被测工质进入U型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。 习题 1-1 解:

热工基础 期末总复习 重点(张学学)

热工基础总复习 第一章 1.系统:在工程热力学中,通常选取一定的工质或空间作为研究的对象,称之为热力系统,简称系统。 2.系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3.状态参数:用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数,如温度、压力、比体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等,其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积,称为基本状态参数。 4.可逆过程:如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态,并且不给外界留下任何变化,这样的过程为可逆过程。 准平衡过程:所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 可逆过程的条件:准平衡过程+无耗散效应。 5.绝对压力p、大气压力p b、表压力p e、真空度p v 只有绝对压力p 才是状态参数 第二章 1.热力学能:不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和(热能)。热力学能符号:U,单位:J 或kJ 。 热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能 储存能:E,单位为J或kJ 2.热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律,可表述为: a.在热能与其它形式能的互相转换过程中,能的总量始终不变。 b.不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 c.进入系统的能量-离开系统的能量= 系统储存能量的变化 3.闭口系统:与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定,也称为控制质量系统 闭口系统的热力学第一定律表达式 对于微元过程 对于可逆过程 对于单位质量工质 对于单位质量工质的可逆过程

4.开口系统稳定流动实现条件 1)系统和外界交换的能量(功量和热量)与质量不随时间而变; 2)进、出口截面的状态参数不随时间而变。 开口系统的稳定流动能量方程 对于单位质量工质: 对于微元过程 5.技术功:在工程热力学中,将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴 功三项之和称为技术功,用W t 表示 对于单位质量工质 6.节流:流体在管道内流动,遇到突然变窄的断面,由于存在阻力使流体的压力降低的现象称为节流。工程上由于气体经过阀门等流阻元件时,流速大时间短, 来不及与外界进行热交换,可近似地作为绝热过程来处理,称为绝热节流。 注意:绝热节流过程不是定焓过程 第三章 1.理想气体是一种经过科学抽象的假想气体,它具有以下3个特征: (1)理想气体分子的体积忽略不计; (2)理想气体分子之间无作用力; (3)理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。 理想气体状态方程式 R g为气体常数,单位为J/(kg·K) 质量为m 的理想气体

热工基础课后答案超详细版(张学学)

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第一章 思考题 1.平衡状态与稳定状态有何区别热力学中为什幺要引入平衡态的概念 2. 答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 3.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算若工质的压力不变,问测量 其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化 4. 答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3.当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小?答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别? 答:无耗散的准平衡过程才是可逆过程,所以可逆过程一定是准平衡过程,而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确? 答:不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因?

答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。 7. 用U 形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响? 答:严格说来,是有影响的,因为U 型管越粗,就有越多的被测工质进入U 型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。 习 题 1-1 解: kPa bar p b 100.61.00610133.37555==??=- 1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+= 2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. kPa bar p p p b v 6.50506.0 5.000 6.1==-==- 1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸,锅 炉设 备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角?=30α, 管内水 解:根据微压计原理,烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差 mmHg Pa gh p 35.79805.0102008.91000sin 3==????=-αρ=水柱 mmHg p p p b 65.74835.7756=-=-=水柱 1-3 解: bar p p p a b 07.210.197.01=+=+=

热工基础第十章张学学思考题答案

热工基础第十章思考题答案 1 何谓表面传热系数?写出其定义式并说明其物理意义。 答:q=h(t w-t f),牛顿冷却公式中的h为表面传热系数。表面传热系数的大小反映对流换热的强弱。 2 用实例简要说明对流换热的主要影响因素。 答:(1)流动起因室内暖气片周围空气的流动是自然对流。而风机中的流体由于受到外力的作用属于强迫对流。强迫对流和自然对流的换热效果是不同的。 (2)流动的状态流动状态有层流和湍流,层流和湍流的对流换热强度不同,输水管路,水流速度不同,会导致水的流动状态由层流到湍流,那么这两种流动状态对流换热效果是不同的。 (3)流体有无相变水在对流换热过程中被加热变成水蒸气,蒸气在对流换热过程中被冷却变成水,这个过程会吸收和放出汽化潜热,两个换热过程的换热量不同。 (4)流体的物理性质流体的物理性质对对流换热影响很大,对流换热是导热和对流两种基本导热共同作用的结果。因此,比如水和油,金属和非金属对流换热效果不同。 (5)换热表面的几何因素换热器管路叉排和顺排换热效果不同,换热管线直径大小对换热效果也有影响。 3 对流换热微分方程组有几个方程组组成,各自到处的理论依据是什么? 答:(1) 连续性微分方程 (2) 热量平衡方程 (1)ρ(u τ+u u x +v u y )=F x?p x +η(2u x2 +2u y2 )动量平衡方程 连续性微分程的依据是根据质量守恒导出的 热量平衡方程是根据能量守恒导出的 动量平衡方程是根据动量守恒导出的 4 何谓流动边界层和热边界层?它们的厚度是如何规定的。 答:流动边界层是由于流体粘度造成速度变化的区域,即速度发生明显变化的流体薄层。速度达到∞ 处的y值作为边界层的厚度,用δ表示。 当温度均匀的流体与它所流过的固体壁面温度不同时,在壁面附近会形成一层温度变化较大的流体层,称为热边界层。过于温度t-t w=(t∞-t w)处到壁面的距离为热边界层的厚度。 5 简述边界层理论的基本内容。 答:(1)边界层的厚度与壁面特征长度L相比是很小的量。 (2)流场划分为边界层区和主流区。流动边界层内存在较大的速度梯度,是发生动量扩散的主要 区域。在流动边界层之外的主流区,流体可近似为理想流体。热边界层内存在较大的温度梯度,是发生热 量扩散的主要区域,热边界层之外的温度梯度可以忽略。 (3)根据流动状态,边界层分为层流边界层和湍流边界层。湍流边界层分为层流底层、缓冲层与湍流核心三层。层流底层内的速度梯度和温度梯度远大于湍流核心。 (4)在层流边界层与层流底层内,垂直于壁面方向上的热量传递主要靠导热。湍流边界层的主要热阻在层流底层。 6 边界层理论对求解对流换热问题有何意义? 答:应用边界层理论分析对流换热微分方程中各项的数量级,忽略高阶小量,可以使对流换热微分方程组得到合理的简化,更容易分析求解。

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热工基础第十章思考题答案 1何谓表面传热系数?写出其定义式并说明其物理意义。 答: q=h(t w-t f),牛顿冷却公式中的 h 为表面传热系数。表面传热系数的大小反映对流换热的强弱。 2用实例简要说明对流换热的主要影响因素。 答:( 1)流动起因室内暖气片周围空气的流动是自然对流。而风机中的流体由于受到 外力的作用属于强迫对流。强迫对流和自然对流的换热效果是不同的。 (2 )流动的状态流动状态有层流和湍流,层流和湍流的对流换热强度不同,输水 管路,水流速度不同,会导致水的流动状态由层流到湍流,那么这两种流动状态对流换热效果是不同的。 (3)流体有无相变水在对流换热过程中被加热变成水蒸气,蒸气在对流换热过程 中被冷却变成水,这个过程会吸收和放出汽化潜热,两个换热过程的换热量不同。 (4)流体的物理性质流体的物理性质对对流换热影响很大,对流换热是导热和对 流两种基本导热共同作用的结果。因此,比如水和油,金属和非金属对流换热效果不同。 (5)换热表面的几何因素换热器管路叉排和顺排换热效果不同,换热管线直径大小对换热效果也有影响。 3对流换热微分方程组有几个方程组组成,各自到处的理论依据是什么? 答:(1 ) 连续性微分方程 (2) 热量平衡方程 ( 1) ( 2)ρ?u + u ?u + v ?u?p? 2 u? 2 u ) 动量平衡方程 ( ?x?y ) = F x - ?x + η( + ?y 2 ?τ?x 2连续性微分程的依据是根据质量守恒导出的

热量平衡方程是根据能量守恒导出的 动量平衡方程是根据动量守恒导出的 4何谓流动边界层和热边界层?它们的厚度是如何规定的。 答:流动边界层是由于流体粘度造成速度变化的区域,即速度发生明显变化的流体薄层。速度达到∞处的 y 值作为边界层的厚度,用δ表示。 当温度均匀的流体与它所流过的固体壁面温度不同时,在壁面附近会形成一层温度变化较大的流体层,称为热边界层。过于温度 t- t w =( t∞ - t w)处到壁面的距离为热边界层的厚度。 5简述边界层理论的基本内容。 答:(1)边界层的厚度与壁面特征长度L 相比是很小的量。 (2)流场划分为边界层区和主流区。流动边界层内存在较大的速度梯度,是发生动量扩散的主要区域。在流动边界层之外的主流区,流体可近似为理想流体。热边界层内存在较大的温度梯度,是发生热量扩散的主要区域,热边界层之外的温度梯度可以忽略。 (3)根据流动状态,边界层分为层流边界层和湍流边界层。湍流边界层分为层流底层、缓冲层与湍流核心三层。层流底层内的速度梯度和温度梯度远大于湍流核心。 (4)在层流边界层与层流底层内,垂直于壁面方向上的热量传递主要靠导热。湍流边界层的主要热阻在层流底层。 6边界层理论对求解对流换热问题有何意义? 忽略高阶小量,可以使对答:应用边界层理论分析对流换热微分方程中各项的数量级, 流换热微分方程组得到合理的简化,更容易分析求解。 7层流边界层和湍流边界层在传热机理上有何区别? 答:在层流边界层内,热边界层内的温度梯度的变化比较平缓,垂直于壁面方向上的 热量传递主要依靠导热。而湍流边界层内,层流底层有很大的温度梯度,热量传递主要靠导热;而湍流核心内由于强烈的扰动混合使温度趋于均匀,温度梯度较小,热量传递主要靠对流。 8何谓两个物理现象相似? 答:如果同类物理现象之间所有同名物理量场都相似,即同名的物理量在所有对应瞬间、对应地点的数值成比例,称物理现象相似。

热工基础期末总复习重点(张学学)

热工基础总复习 第一章 1?系统:在工程热力学中,通常选取一定的工质或空间作为研究的对象,称之为 热力系统,简称系统。 2?系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3. 状态参数:用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数,如温度、压力、比 体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、 比焓、比熵等,其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积,称为基本 状态参数。 4. 可逆过程:如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态, 并且不给外界留下任何变化,这样的过程为可逆过程。 准平衡过程:所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 可逆过程的条件:准平衡过程+无耗散效应。 P 、大气压力 P b 、表压力 P e 、真空度P v p = p + p p 才是状态参数 b N e 第二章 1?热力学能:不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位 能之和(热能)。 热力学能符号:U ,单位:J 或kJ 。 热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能 2. 热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律,可表述为: a. 在热能与其它形式能的互相转换过程中,能的总量始终不变。 b. 不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 c. 进入系统的能量一离开系统的能量 =系统储存能量的变化 3. 闭口系统:与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保 持恒定,也称为控制 质量系统 闭口系统的热力学第- 疋律表达式 Q U W 对于微元过程 Q dU W 对于可逆过程 Q dU pdV Q 2 U 1 pdV 对于单位质量工质 q du w q u w 5. 绝对压力 只有绝对压力 P = P b - P v 储存能:E ,单位为J 或kJ E k E p = dw + /;dv = Aw + j 2 /?dv

热工基础第二版_课后答案(全)_张学学

第二章 思考题 绝热刚性容器,中间用隔板分为两部分,左边盛有空气,右边为真空,抽掉隔板,空气将充满整个容器。问:⑴空气的热力学能如何变化?⑵空气是否作出了功?⑶能否在坐 标图上表示此过程?为什么? 答:(1)空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。 (2)空气对外不做功。 (3)不能在坐标图上表示此过程,因为不是准静态过程。 2. 下列说法是否正确? ⑴气体膨胀时一定对外作功。 错,比如气体向真空中的绝热自由膨胀,对外不作功。 ⑵气体被压缩时一定消耗外功。 对,因为根据热力学第二定律,气体是不可能自压缩的,要想压缩体积,必须借助于外功。 ⑶气体膨胀时必须对其加热。 错,比如气体向真空中的绝热自由膨胀,不用对其加热。 ⑷气体边膨胀边放热是可能的。 对,比如多变过程,当n大于k时,可以实现边膨胀边放热。 ⑸气体边被压缩边吸入热量是不可能的。 错,比如多变过程,当n大于k时,可以实现边压缩边吸热。 ⑹对工质加热,其温度反而降低,这种情况不可能。 错,比如多变过程,当n大于1,小于k时,可实现对工质加热,其温度反而降低。 4. “任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确? 答:不正确,因为外功的含义很广,比如电磁功、表面力功等等,如果只考虑体积功的话,那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。 5. 试比较图2-6所示的过程1-2与过程1-a-2中下列 各量的大小:⑴W12与W1a2; (2) U12与U1a2;

(3) Q 12与Q 1a2 答:(1)W 1a2大。 (2)一样大。 (3)Q 1a2大。 6. 说明下列各式的应用条件: ⑴ w u q +?= 闭口系的一切过程 ⑵ ?+ ?=pdv u q 闭口系统的准静态过程 ⑶ )(1122v p v p u q -+?= 开口系统的稳定流动过程,并且轴功为零 ⑷ )(12v v p u q -+?= 开口系统的稳定定压流动过程,并且轴功为零;或者闭口系统的定压过程。 7. 膨胀功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系?流动功的大小与过程特性有无关 系? 答:膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功;轴功是指工质流经热力设备(开口系统)时,热力设备与外界交换的机械功,由于这个机械功通常是通过转动的轴输入、输出,所以工程上习惯成为轴功;而技术功不仅包括轴功,还包括工质在流动过程中机械能(宏观动能和势能)的变化;流动功又称为推进功,1kg 工质的流动功等于其压力和比容的乘积,它是工质在流动中向前方传递的功,只有在工质的流动过程中才出现。对于有工质组成的简单可压缩系统,工质在稳定流动过程中所作的膨胀功包括三部分,一部分消耗于维持工质进出开口系统时的流动功的代数和,一部分用于增加工质的宏观动能和势能,最后一部分是作为热力设备的轴功。对于稳定流动,工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代数和。如果工质进、出热力设备的宏观动能和势能变化很小,可忽略不计,则技术功等于轴功。 习 题 2-1 解:kJ U Q W 308050Δ-=-=-= ,所以是压缩过程

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d Q U W δ=+δq u w =?+热工基础总复习 第一章 1.系统:在工程热力学中,通常选取一定的工质或空间作为研究的对象,称之为热力系统,简称系统。 2.系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3.状态参数:用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数,如温度、压力、比体积等。 工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等,其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积,称为基本状态参数。 4.可逆过程:如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态,并且不给外界留下任何变化,这样的过程为可逆过程。 准平衡过程:所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 可逆过程的条件:准平衡过程+无耗散效应。 5. 绝对压力 p 、大气压力p b 、表压力p e 、真空度p v 只有绝对压力 p 才是状态参数 第二章 1.热力学能:不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和(热能)。 热力学能符号:U ,单位:J 或kJ 。 热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能 储存能:E ,单位为 J 或 kJ k p E U E E =++ 2. 热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律 ,可表述为 :a.在热能与其它形式能的互相转换过程中,能的总量始终不变。 b.不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 c.进入系统的能量-离开系统的能量 = 系统储存能量的变化 3.闭口系统:与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定,也称为控制质量系统 闭口系统的热力学第一定律表达式 对于微元过程 对于可逆过程 对于单位质量工质 对于单位质量工质的可逆过程 p p p b e =+p p p =-b v Q U W =?+2 1 d Q U p V =?+?d q u w δ=+δd p Q U dV δ=+

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第一章 思考题 1. 平衡状态与稳定状态有何区别?热力学中为什幺要引入平衡态的概念? 答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2. 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算?若工质的压力不变,问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化? 答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3. 当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小? 答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别? 答:无耗散的准平衡过程才是可逆过程,所以可逆过程一定是准平衡过程,而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确? 答:不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因? 答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。 7. 用U 形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响? 答:严格说来,是有影响的,因为U 型管越粗,就有越多的被测工质进入U 型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。 习 题 1-1 解: 1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸,锅炉设 备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角?=30α, 管内水 解:根据微压计原理,烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差 1-3 解: 1-4 解: 1-4 解: 1-5 解:由于压缩过程是定压的,所以有

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第二童 思考题 绝热刚性容器,中间用隔板分为两部分,左边盛有空气,右边为真空,抽掉隔板,空气将充满 整个容器。问:⑴空气的热力学能如何变化?(2)空气是否作出了功?(3)能否在坐标图上表示此过程?为什么? 答:(1)空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。 (2)空气对外不做功。 (3)不能在坐标图上表示此过程,因为不是准静态过程。 2.下列说法是否正确? (1)气体膨胀时一泄对外作功。 错,比如气体向真空中的绝热自由膨胀,对外不作功。 (2)气体被压缩时一泄消耗外功。 对,因为根据热力学第二泄律,气体是不可能自压缩的,要想压缩体积,必须借助于外功。 (3)气体膨胀时必须对其加热。 错,比如气体向真空中的绝热自由膨胀,不用对其加热。 (4)气体边膨胀边放热是可能的。 对,比如多变过程,当n大于k时,可以实现边膨胀边放热。 (5)气体边被压缩边吸入热量是不可能的。 错,比如多变过程,当n大于k时,可以实现边压缩边吸热。 (6)对工质加热,其温度反而降低,这种情况不可能。 错,比如多变过程,当n大于1,小于k时,可实现对工质加热,英温度反而降低。 4.“任何没有体积变化的过程就一左不对外作功”的说法是否正确? 答:不正确,因为外功的含义很广,比如电磁功、表面力功等等,如果只考虑体枳功的话, 那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。 5.试比较图2-6所示的过程1-2与过程l-a-2中下列各 量的大小:⑴ % 与%; (2) AL//2与他2;⑶ 图2-6思考题4附图Qjj Qla2

答:(1)W⑷大。 (2)—样大。 (3)Q/c2 大。 6.说明下列各式的应用条件: 闭口系的一切过程 闭口系统的准静态过程 (3)q = Aw + (/?2v2 - ) 开口系统的稳泄流动过程,并且轴功为零 (4)q =/?(v2 - ) 开口系统的稳左左压流动过程,并且轴功为零:或者闭口系统的定压过程。 7.膨胀功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系?流动功的大小与过程特性有无关 答:膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功;轴功是指工质流经热力设备(开口系统)时, 热力设备与外界交换的机械功,由于这个机械功通常是通过转动的轴输入、输出,所以工程上习惯成为轴功;而技术功不仅包括轴功,还包括工质在流动过程中机械能(宏观动能和势能)的变化:流动功又称为推进功,1kg工质的流动功等于其压力和比容的乘积,它是工质在流动中向前方传递的功,只有在工质的流动过程中才出现。对于有工质组成的简单可压缩系统,工质在稳泄流动过程中所作的膨胀功包括三部分,一部分消耗于维持工质进出开口系统时的流动功的代数和,一部分用于增加工质的宏观动能和势能,最后一部分是作为热力设备的轴功。对于稳立流动,工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代数和。如果工质进、岀热力设备的宏观动能和势能变化很小,可忽略不计,则技术功等于轴功。 2-1 解:W = 2-At; = 50-80 =-30A:J ,所以是压缩过程 2-2 解:vv w;=(2?5~Q^ =2000 + 650-1200 = \450kJ 2-3 解:△U = 0 = 2xlO'x36OO =7.2xlO&J/力 2—4解:状态b和状态a之间的能之差为:

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第一章 思考题 1.平衡状态与稳定状态有何区别?热力学中为什幺要引入平衡态的概念?答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算?若工质的压力不变,问测 量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化? 答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3.当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小? 答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别? 答:无耗散的准平衡过程才是可逆过程,所以可逆过程一定是准平衡过程,而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确? 答:不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。

6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因? 答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。 7. 用U 形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响? 答:严格说来,是有影响的,因为U 型管越粗,就有越多的被测工质进入U 型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。 习 题 1-1 解: kPa bar p b 100.61.00610133.37555==??=- 1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+= 2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. kPa bar p p p b v 6.50506.0 5.000 6.1==-==- 1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸,锅炉 设 备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角?=30α, 管内水

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热工基础总复习 第一章 1. 系统:在工程热力学中,通常选取一定的工质或空间作为研究的对象,称之为 热力系统,简称系统。 2. 系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3. 状态参数:用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数,如温度、压力、比 体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、 比焓、比熵等,其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积,称为基本 状态参数。 4. 可逆过程:如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态, 并且不给外界留下任何变化,这样的过程为可逆过程。 准平衡过程:所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 可逆过程的条件:准平衡过程+无耗散效应。 5. 绝对压力 P 、大气压力 P b 、表压力 P e 、真空度P v p = p + p p — p - p 只有绝对压力p 才是状态参数 N Nb W N Hb Nv 第二章 1. 热力学能:不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位 能之和(热能)。 热力学能符号:U ,单位:J 或kJ 。 热力系统储存能—宏观动能、宏观位能+热力学能 储存能:E ,单位为J 或kJ E U E k E p 2. 热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律,可表述为: a. 在热能与其它形式能的互相转换过程中,能的总量始终不变。 b. 不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 C.进入系统的能量一离开系统的能量 —系统储存能量的变化 3. 闭口系统:与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定,也称为控制 质量系统 闭口系统的热力学第一定律表达式 Q U W 对于微元过程 Q dU W 对于可逆过程 Q dU pdV Q 2 U 1 pdV 对于单位质量工质 q du w q u w 对于单位质量工质的可逆过程 = d// + pdv q = Aw +

《热工基础(张学学 高教》课后答案 第八章-第九章

第八章 习 题 8-1. 一大平板,高3m ,宽2m ,厚 0.02m ,导热系数为45 W/(m ·K),两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃,试求该板的热阻、热流量、热流密度。 解:解:由傅立叶导热定律: 热阻 W K A R /407.745 2302.0=??= =λδm 热流量 W t t A Q w w 67500002 .050 10045232 1=? ??-=-=δ λ 热流密度 2/1125002 3675000m W S Q q =?== 8-2. 空气在一根内径50mm ,长2.5m 的管子内流动并被加热,已知空气平均温度为80℃,管内对流换热的表面传热系数为70=h W/(m 2 ·K) , 5000=q W/m 2,试求管壁温度及热流量。 解:由牛顿冷却公式:() f w t t h q -=得到 C t h q t f w 042.1518070 5000=+=+= W s q Q 53.2405.04 5.250002=?? ??=π = 8-3. 一单层玻璃窗,高1.2m ,宽1m ,玻璃厚0.3mm ,玻璃的导热系数为051.=λ W/(m ·K),室内外的空气温度分别为20℃和5℃,室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2 ·K)和202=h W/(m 2 ·K),试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。 解:对流换热计算公式: W h h t t s Q f f 9.7120 105.10003.0515 2012.11 12 121=+? ?++-? =+-=λδ 导热热阻为:W K R /000286.005 .10003 .01=== λδ 内侧对流换热热阻为:W K h R /2.05 1 112===

《热工基础(张学学 高教》课后答案 第六章-第七章

第六章 思考题 1.试画出简单蒸汽动力装置的系统图、简单蒸汽动力循环的p-v图与T-s图。 2.既然利用抽气回热可以提高蒸汽动力装置循环的热效率,能否将全部蒸汽抽出来用于回 热?为什么回热能提高热效率? 答:采用回热措施,虽然对每kg蒸汽来说做功量减少,但抽汽在凝结时所放出的潜热却全部得到的利用,进入锅炉给水温度提高了,使每kg工质在锅炉中吸收的热量大为减少,因此,提高了循环效率。但抽汽量不是越多越好,是根据质量守恒和能量守恒的原则确定的。 3.蒸汽动力装置循环热效率不高的原因是冷凝器放热损失太大,如取消冷凝器而用压缩机 将乏气直接升压送回锅炉是否可以? 答:乏气如果是水汽混合的,则不能进行压缩。如果全部是气体进行压缩,则体积流量太大,需要采用大尺寸的机器设备,是不利的。 4.卡诺循环优于相同温度范围的其它循环,为什么蒸汽动力循环不采用卡诺循环? 答:与郎肯循环相同温限的卡诺循环,吸热过程将在气态下进行,事实证明气态物质实现定温过程是十分困难的,所以过热蒸汽卡诺循环至今没有被采用。那么,能否利用饱和区(气液两相区)定温定压的特性形成饱和区的卡诺循环,从原理上看是可能的,但是实施起来,有两个关键问题,一是,汽轮机出口位于饱和区干度不高处,湿度太大使得高速运转的汽轮机不能安全运行,同时不可逆损失增大,其二,这样的卡诺循环,压缩过程将在湿蒸汽区进行,气液混和工质的压缩会给泵的设计和制造带来难以克服的困难,因此迄今蒸汽动力循环未采用卡诺循环。 5.如果柴油机在使用过程中,喷油嘴保养不好,致使燃油雾化不良,燃烧延迟,问此时柴 油机的经济性如何? 答:燃烧延迟,没有充分膨胀便开始排气,这将使热效率显著降低,且排气冒黑烟,这是很不好的。 6.今有两个内燃机的混合加热循环,它们的压缩比、初态、总的加热量相同,但两者的定 容升压比λ不同,(1)请在p-v图与T-s图上表示出这两个循环的相对位置;(2)利用T-s图定性地比较这两个循环的热效率。 7.燃气轮机装置循环与内燃机循环相比有何优点?为什么前者的热效率低于后者? 答:燃气轮机与内燃机相比,没有往复运动机构,可以采用很高的转速,并且可以连续进气,因而可以制成大功率的动力装置。但要保持燃气轮机长期安全运行,必须限制燃气进燃气轮

热工基础(张学学 高教课后答案 第十一章复习题解答

11-1 某种玻璃对波长0.4~2.5 m 范围内的射线的透射比近似为0.95,而对其它波长射线的透射比近似为0,试计算此玻璃对温度为1500 K 、2000 K 和6000 K 的黑体辐射的透射比。 解:由题意: 当温度为1500K 时, K m T ?=?=μλ6004.015001 K m T ?=?=μλ37505.215002 查黑体辐射函数表,有%0)0(1=-T b F λ,%385.43)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为:%216.41)95.0)0()0(12=-? --T b T b F F λλ( 当温度为2000K 时, K m T ?=?=μλ8004.020001 K m T ?=?=μλ50005.220002 查黑体辐射函数表,有%0)0(1=-T b F λ,%41.63)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为:%2395.60)95.0)0()0(12=-? --T b T b F F λλ( 当温度为6000K 时, K m T ?=?=μλ24004.060001 K m T ?=?=μλ150005.260002 查黑体辐射函数表,有%05.14)0(1=-T b F λ,%885.96)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为:%693.78)95.0)0()0(12=-? --T b T b F F λλ( 当温度为6000K 时, K m T ?=?=μλ24004.060001 K m T ?=?=μλ150005.260002 查黑体辐射函数表,有%05.14)0(1=-T b F λ,%885.96)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为:%693.78)95.0)0()0(12=-? --T b T b F F λλ( 11-2 某黑体辐射最大光谱辐射力的波长8.5max =λm ,试计算该黑体辐射 在波长1~5 m 范围内的辐射能份额。

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