热工基础课后答案超详细版(张学学)
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
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=+=+= bar p p p b 32.005.107.212=-=-= bar p p p b C 65.032.097.02=-=-=
1－4 解：
kPa H p p p b 2g mm 15745760＝＝－＝＝汞柱真空室-
kPa p p p a 36236021=+=+=真空室
kPa p p p b 19217036212=-=-= kPa p p p b c 1902192=-=-=真空室
kN A p p F b 8.150.45π4
1
133.3745)(2=????=-=真空室
1-4 解：
bar mmHg p p p p b 11.215828003.133/81.9300760=?+=＝＋＋＝＋汞柱水柱
1-5 解：由于压缩过程是定压的，所以有
KJ V V p pdV W V V 200)4.08.0(105.0)(6212
1
=-??=-==?
1-6 解：改过程系统对外作的功为
?
?=--===--0.5
0.3
3.013
.023.1111.3
3.115
.03.02585.)(0.3
V W 1kJ V V V p dV V p pdV
1-7 解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设cD p =，式中c 为常
数，D 为气球的直径，由题中给定的初始条件，可以得到：
5000003
.015000011====
D p D p c 该过程空气对外所作的功为
kJ D D c dD D c D cDd pdV W D D D D V V 36.34)3.04.0(50000008
1
)
(8
121)61(44414
23321
2121=-??=-====???ππππ
1-8 解：（1）气体所作的功为：
??=?+=0.3
0.146101.76d 100.04)(0.24J V V W
（2）摩擦力所消耗的功为：
J L f W 10000.1)(0.32
.01000
Δ=-?=
＝摩擦力 所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：
J W W W 41066.1?-＝＝摩擦力活塞
1-9 解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始
终保持相等，恒等于大气压力0.09MPa ，所以气体对外所作的功为：
J V p W 56108.121009.0?=??==?
1-11 解：确定为了将气球充到2m 3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压b p ）
Pa V V p V V p p 551121121101.82
2)
(2100.92)(2)(?=+??=+=+=
前两种情况能使气球充到2m 3
J V p W b 55101.82100.9Δ?=??==
情况三:
3333.309
.02
15.0m p V p V b =?=贮气罐贮气罐气球＋贮气罐＝
所以气球只能被充到3333.12333.3m V ＝－＝气球的大小，故气体对外作的功为：
J W 55101.231.33100.9?=??=
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、表面张力功等等，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：⑴ W 12与W 1a2； (2) ?U 12 与 ?U 1a2； (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 2-2 解：kJ Q W Q W 145012006502000放压吸膨=-+=-+= 2-3 解：h J Q U /107.23600102Δ63?=??== 2－4解：状态b 和状态a 之间的内能之差为：
kJ W Q U U U a b ab 6040100Δ=-=-=-=
所以，a-d-b 过程中工质与外界交换的热量为：
kJ W U Q ab b d a 802060Δ=+=+=--
工质沿曲线从b 返回初态a 时，工质与外界交换的热量为：
kJ W U W U U Q ab b a a b 903060Δ-=--=+-=+-=-
根据题中给定的a 点内能值，可知b 点的内能值为60kJ ，所以有:
kJ U U U d b ad 204060=-=-=?
由于d-b 过程为定容过程，系统不对外作功，所以d-b 过程与外界交换的热量为：
kJ U U U Q db b d b d 20=?=-=-
所以a-d-b 过程系统对外作的功也就是a-d 过程系统对外作的功，故a-d 过程系统与外界交换的热量为：
kJ W U W U U Q b d a ad d a a d d a 60)20(40=--=-?=--=----
2－5
2-5 解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统焓的变化就等于系统从外界吸
收的热量，即汽化潜热，所以有：
kg kJ q h /2257Δ==
内能的变化为：
kg
kJ v v p h pv h u /20881.674)(0.001101.012257)
()(Δ2
12=-??+=--?=?-?=
2-6 解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：
Pa A G p p b 5
4511102.93910
1009.8195101.028?=??+?=+
=- 其中，P b =771mmHg*133.3pa=1.028 105P a
当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：
Pa A G p p b 5
4522101.95910
1009.895101.028?=??+?=+
=- 由于气体通过气缸壁可与外界充分换热，所以系统的初温和终温相等，都等于环境温度即：
021T T T ==
根据理想气体的状态方程可得到系统的终态体积，为：
3
35
245211210261.510
1.95910101010010
2.939m p V p V ---?=??????== 所以活塞上升的距离为：
cm m A V V L 26.5260.0510100101010010261.5Δ4
6
312==???-?=-=---
由于理想气体的内能是温度的函数，而系统初温和终温相同，故此过程中系统的内能变化为零，同时此过程可看作定压膨胀过程，所以气体与外界交换的热量为：
J L A p W Q 04.103260.0510100101.959Δ452=????===-
2-8 解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：
kg kJ u q w /196.5146.550Δ-=--=-=
忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg 压缩空气所需的轴功为：
kg kJ h q w /252100.845)0.10.175(0.8146.550Δ3s -=??-?---=-=
所以带动此压气机所需的功率至少为：
kW w P s 4260
10
=?-
= 2-9 解：是否要用外加取暖设备，要看室内热源产生的热量是否大于通过墙壁
和门窗传给外界的热量，室内热源每小时产生的热量为：
kJ q 51098.13600)1005050000(???＝＋＝热源
小于通过墙壁和门窗传给外界的热量为3?105 kJ ，所以必须外加取暖设备，供热量为：
h kJ Q /101.021098.1103555?=?-?=
2-10 解：取容器内的气体作为研究的热力学系统，根据系统的状态方程可得到
系统终态体积为：32.11
2.112112 1.78)5
.01(1)(
m p p V V =?== 过程中系统对外所作的功为：
?
?
=--===--1.78
1
1.78
1
2.012.02
1.2111.21.2116.4540.2
)(kJ V V V p dV V V p pdV W 所以过程中系统和外界交换的热量为：
kJ W U Q 6.2246.4548*40Δ=+-=+=
为吸热。
2-11 解：此过程为开口系统的稳定流动过程，忽略进出口工质的宏观动能和势
能变化，则有：
s m m m W q h q h q h Q +--=117766
由稳定流动过程进出口工质的质量守恒可得到：
176m m m q q q +=
所以整个系统的能量平衡式为：
s 767161)()(W h h q h h q Q m m +-+-=
故发电机的功率为：
kW q h h q h h Q W P m m 3
31
16776s 10152.442)(4183600
70012)(41836001050418003600700)()(?=-?--??-?=----==
2-12 解：由于过程是稳定流动过程，气体流过系统时重力位能的变化忽略不
计，所以系统的能量平衡式为:
S f W c m H Q +?+
?=22
1
其中，气体在进口处的比焓为：
kg J v p u h /232940037.01062.0102100631111=??+?=+=
气体在出口处的比焓为：
kg J v p u h /16560002.11013.0101500632222=??+?=+=
气体流过系统时对外作的轴功为：
kW
W c h q m c m H Q W f f s 6.27082708600)]300150(2
1
)23294001656000(1030[4)2
1(2122322==-?---?-?=?-?-=?-
?-=
所以气体流过系统时对外输出的功率为：
kW W P s 6.7082==
第三章 思考题
1. 理想气体的p c 和v c 之差及p c 和v c 之比是否在任何温度下都等于一个常数？ 答：理想气体的p c 和v c 之差在任何温度下都等于一个常数，而p c 和v c 之比不是。
2. 如果比热容是温度t 的单调增函数，当12t t >时，平均比热容10|t
c 、20|t
c 、
21|t t c 中哪一个最大？哪一个最小？ 答：由10|t c 、20|t c 、21|t t c 的定义可知
)(d 10
01
1
?t c t t c c t t ==?，其中10t <
02
2
ξt c t t c c t t ==?，其中20t <<ξ )(d 1
22
1
2
1
τt c t t t
c c t t t t
=-=
?，其中21t t <<τ
因为比热容是温度t 的单调增函数，所以可知21|t t c >10|t c ，又因为
20
21
121
20
21
120
21
0)()(1021
21
02t
t t t t t t t t t
t t
t c c t c c t c c t t t c t c c >?>-=-?--=
故可知21|t t c 最大， 又因为：
)
()()()(d d )(d d 2
101122
111201212
110
212
10
20
1001
21
2
1
1
2
1
11
21
2
>--=
-+-=
+-=
-=-????t t c c t t t t t c t t t c t t t t t t
c t t c t t t t t
c t t c t c c t t t t t
t t t t t t t t
所以10|t c 最小。
3. 如果某种工质的状态方程式遵循T R pv g =，这种物质的比热容一定是常数
吗？这种物质的比热容仅是温度的函数吗？
答：不一定，比如理想气体遵循此方程，但是比热容不是常数，是温度的单值函数。这种物质的比热容不一定仅是温度的函数。由比热容的定义，并考虑到工质的物态方程可得到：
g R T
u
T v p T u T w T u T w u T q c +?=+?=+?=+?==
d d d d d d d d d d d )d(d d 由此可以看出，如果工质的内能不仅仅是温度的函数时，则此工质的比热容也就不仅仅是温度的函数了。
4. 在v u -图上画出定比热容理想气体的可逆定容加热过程、可逆定压加热过
程、可逆定温加热过程和可逆绝热膨胀过程。
答：图中曲线1为可逆定容加热过程；2为可逆定压加热过程；3为可逆定温加热过程；4为可逆绝热膨胀过程。因为可逆定容加热过程容积v 不变，过程中系统内能增加，所以为曲线1，从下向上。可逆定压加热过程有：
v
c u c u v c c c v c u dv c dv R c P dv P v Tc du P P 12212
110001====+=?=??
?
??-=??? ??-=，所以时，为常数，且考虑到和 所以此过程为过原点的射线2，且向上。理想气体的可逆定温加热过程有：
加，气体对外做功，体积增0
0>=?=-=?w q w q u
所以为曲线3，从左到右。可逆绝热膨胀过程有：
为常数、212
1
111
1c c c v k c u dv v
c pdv du k k +-=?-=-=- 所以为图中的双曲线4，且方向朝右（膨胀过程）。 5. 将满足空气下列要求的多变过程表示在v p -图s T -图上 ⑴ 空气升压，升温，又放热；
⑵ 空气膨胀，升温，又放热；( 此过程不可能) ⑶ 6.1=n 的膨胀过程，并判断q 、w 、u ?的正负；
⑷ 3.1=n 的压缩过程，判断q 、w 、u ?的正负。 答：
（1）空气升温、升压、又放热有：
()k
n n R
c T T T T n R c q V V <
-<><-??? ?
?
--=11
,011
212所以：且
此多变过程如图所示，在p －v 图上，此过程为沿着几条曲线的交点A 向上，即沿压力和温度增加的方向；在T-s 图上此过程为沿着几条曲线的交点A 向上。
（2）空气膨胀，升温，又放热有：
()k
n n R
c T T T T n R c q V V <<-??? ??
--=11
,011
212所以：且
此多变过程如图所示，然而要想是过程同时满足膨胀过程是不可能的。
（3）6.1=n 的膨胀过程，在p －v 图上，膨胀过程体积增大，过程从几条曲线的交点A 向下；在T －s 图上，过程从几条曲线的交点A 向下。此过程为放热，对外做功，内能减少。
（4）3.1=n 的压缩过程，在p －v 图上，压缩过程体积减小，过程从几条曲线
的交点A 向上；在T －s 图上，过程从几条曲线的交点A 向上。此过程为放热，外界对空气做功，内能增加。
6. 在s T -图上，如何将理想气体任意两状态间的热力学能和焓的变化表示出
来。
答：理想气体的内能和焓都是温度的单值函数，因此在s T -图上，定内能和定焓线为一条平行于T 轴的直线，只要知道初态和终态的温度，分别在s T -图上找到对应温度下的定内能和定焓直线，就可以确定内能和焓的变化值。 7. 凡质量分数较大的组元气体，其摩尔分数是否也一定较大？试举例说明之。 答：根据质量分数和摩尔分数的关系，有：
∑=
i
i
i
i
i M w M w x 从上式可以看出，对成分一定的混合气体，分母为常数，因此摩尔分数取决于其质量分数和摩尔质量的比值，对于质量分数较大的组元，如果摩尔质量也很大，那么它的摩尔分数可能并不大。
8. 理想混合气体的比热力学能是否是温度的单值函数？其v p c c -是否仍遵循迈耶公式？
答：不是。因为理想混合气体的比热力学能为：
∑=i
mi i m u x u
其中x i 是摩尔组分，而u i 是温度的单值函数，所以理想混合气体的比热力学能不仅是温度的函数，还是成分的函数，或者说对于成分固定的混合理想气体，其内能仅是温度的单值函数。其v p c c -仍遵循迈耶公式，因为：
m m i
i i
mi v i mi p i m v m p R R x C x C x C C ==-=-∑∑)(,,,,
9. 有人认为由理想气体组成的封闭系统吸热后，其温度必定增加，这是否完全正确？你认为哪一种状态参数必定增加？
答：不正确，因为对于成分固定的混合理想气体，其内能是仅是温度的单值函数，如果在过程中吸热的同时对外作正功，当作的正功大于吸热量，其内能必然减少，温度必然降低。只有熵值必定增加，因为根据克劳休斯不等式有:
T dQ ds ≥
其中等号适用于可逆过程，不等号适用于不可逆过程，对于不可逆过程，T 为热源的温度，由于温度T 恒大于零，所以当过程为吸热过程（0>dQ ）时，系统的熵必然增加。
10. 图3
－17所示的管段，在什么情况下适合作喷管？在什么情况下适合作扩压
管？
答：当1
习 题
3-1 解：设定熵压缩过程的终态参数为222S T p 和、，而定温压缩过程的终态参
数为222
S T p '''和、,根据给定的条件可知： 1222
T T p p ='='； 又因为两个终态的熵差为S ?，固有：
21222222
ln ln ln T T
Mc p p mR T T mc S S S p g p ='-'=-'=? 所以有：
)ex p(12p
mC S
T T ?-
= 对于定熵压缩过程有：
k k k k T p T p 212111
--=
所以：
)exp()exp(])1(exp[()(11112112g
p k k
mR S
p mR S M p mc k S k p T T p p ?-=?-=-?==-
3-2 解：设气体的初态参数为1111m T V p 和、、，阀门开启时气体的参数为
2222m T V p 和、、，阀门重新关闭时气体的参数为3333m T V p 和、、，考虑到
刚性容器有：321V V V ==，且21m m =。
⑴当阀门开启时，贮气筒内压力达到51075.8?Pa ，所以此时筒内温度和气体质量分别为：
K 25366.7
8.75293121
2=?==p p T T kg T R V p m m 0.225293
2870.027
10751g 1121=???===
⑵阀门重新关闭时，筒内气体压力降为 5104.8?Pa ，且筒内空气温度在排气过程中保持不变，所以此时筒内气体质量为：
kg T R V p T R V p m g g 216.025
.366287027
.0104.852333333=???==
所以，因加热失掉的空气质量为：
kg m 0.0090.2160.225m m Δ32=-=-=
3-3 解：⑴气体可以看作是理想气体，理想气体的内能是温度的单值函数，选
取绝热气缸内的两部分气体共同作为热力学系统，在过程中，由于气缸绝热，系统和外界没有热量交换，同时气缸是刚性的，系统对外作功为零，故过程中系统的内能不变，而系统的初温为30℃，所以平衡时系统的温度仍为30℃。
⑵设气缸一侧气体的初始参数为1111m T V p 和、、，终态参数为111
T V p '''、、，另一侧气体的初始参数为2222m T V p 和、、，终态参数为222
T V p '''、、，重新平衡时整个系统的总体积不变，所以先要求出气缸的总体积。
'
+'==+=???=
=
=???==2132136
22
223
6
1111471.03623.010
12.0303
2875.01087.0104.03032875.0V V m V V V m p T R m V m
p T R m V g g ＝总 终态时，两侧的压力相同，即p p p ='='21
，对两侧分别写出状态方程， 2
122222*********(,T V V p T V p T V p T V p T V p T V p ）－总'='''='='''= 联立求解可得到终态时的压力为：
Pa p 51087.1?=
3-4 解：由于Ar 可看作理想气体，理想气体的内能时温度的单值函数，过程
中内能不变，故终温K T 6002=，由状态方程可求出终压为：
Pa V V p p 552112102.031
106.0?=??==
熵的变化为：
K kJ p p mR T T c S p
/31.143
1
ln 2085ln d Δ12g 2
1
=??-=-=?
3-5 解：由于活塞和氢气侧气缸均是绝热的，所以氢气在过程中没有从外界吸
入热量，可看可逆绝热过程，所以氢气的终温为：
K p p T T k k 31.352)9614
.19807
.0(288)(41.141.1112112
=?==--氢氢氢氢
根据状态方程可得到终态时氢气的体积：
35
512212061.028*******.131.3521.0109807.01m T p T V p V ＝＝＝氢氢氢氢氢氢????? 所以，空气终态的体积为：
32139.0061.02.0m V ＝－＝空
故空气的终温为：
K 64.0800.1100.9807288390.1101.9614V 551112空22空=?????==空空空空V p T p T
把空气和氧气作为热力学系统，根据热力学第一定律可得到外界加入的热量为：
J
T T R T R V p T T c T R V p T T R k m T T c m U U U Q g g v g g v 83.44)
28831.352141.1128841571.0109807.028864.800(71594.02882871.0109807.0)()()
(1
1
)(55121111211
11212=?-????-?????-+--+?+?=?=－（＋）
＝－＝－＝氢氢氢氢氢氢氢空空空空空空空氢氢氢氢空空空空氢空
3-6 解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：
Pa A G p p b 5
4511102.93910
1009.8195101.028?=??+?=+
=- 当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：
Pa A G p p b 54522101.95910
1009.895101.028?=??+?=+
=- 过程可看作可逆绝热膨胀过程，所以：
1.3 题略 解： m 2.127481 .92.110)7893(3 =??-=??=??=?g p h h g p ρρ 1.5 题略 m 1.05.0 2.030sin m 2.0200kg/m 800/8.033=?======l h mm l cm g ρ已知： 烟气的真空度为： Pa 8.78430sin 2.081.9800=??=??=h g p v ρ ∵ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH 2O O mmH 027.808.7842==Pa p v 烟气的绝对压力为： kPa 540.98Pa 388.985408.7843224.133745==-?=-= v b p p p 1.10 题略 解：锅内表压力 g 40.77kg 04077.081 .91041010063==???=?= ?= -g A p m A g m p g g 2.2填空缺数据（兰色）： 2.9 题略 已知：D 1 = 0.4 m ，p 1 =150 kPa ，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD ，太阳辐射加热后D 2 = 0.45 m 求：过程中气体对外作功量 解：由D 1=0.4 m ，p 1=150 kPa ，可求得：k =375 kPa/m
kJ 27.2) (8 2 2 )6 (41423 332 1 =-= == ?==? D D k dD kD W dD kD D d kD pdV dW D D π π π π 答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ 2.12 题略 解：（1）确定空气的初始状态参数 K 300)27273(m 10101010100kPa 1.29310100108.91951021332414 3 111=+==???===???+=+=+=-----T AH V A g m p p p p b g b （2）确定拿去重物后，空气的终了状态参数 由于活塞无摩擦，又能与外界充分换热，因此终了平衡状态时缸内空气的压力和温度与外界的压力和温度相等。则 33-3211 2124 3222m 101.50231 .1951 .29310K 300kPa 1.19510100108.9)100195(102?=?=====???-+=+=+=---p p V V T T A g m p p p p b g b 活塞上升距离 cm 023.5m 05023.01010010)15023.1()(4 3 12==??-=-=?--A V V H 对外做功量 J 999.9710)15023.1(101.195332=?-??=?=-V p W 由闭口系能量方程，Q =△U+W ，因T 2 = T 1，故△U = 0。所以求得气体与外界的换热量为 Q =W=97.999 J 讨论：（1）本题活塞上升过程为不可逆过程，其功不能用pdV W ?=2 1计算， 本题是一种特殊情况，即已知外界压力，故可用外界参数计算功（多数情况下外
一、1.若已知工质的绝对压力P=，环境压力Pa=，则测得的压差为(B)A.真空pv= B.表压力pg=.真空pv= D.表压力p g= 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则(A) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是(B)=0 =>W
试卷一 一、选择(本大题16分，每小题2分) 1.某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（）正确。 (a)ds＞dq/T(b)ds＜dq/T（c）ds=dq/T 2。处于平衡状态的简单可压缩热力系统，其状态参数间的关系正确的是().(ρ为密度)。 （a）F=F（ρ，v,T)(b）F=F(ρ,v，P)（c)F=F(ρ,P,T) ３．用压力表测量容器内氧气的压力，压力表读数为25bar。已知当地大气压力为1bar，则氧气的真实压力为（）bar. (a）26（b）25（c）24 ４．在p－v图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值（） (a)大（b）小（c)相等（d）可能大，也可能小 ５．理想气体1kg经历一不可逆过程,对外做功20kJ放热20kJ,则气体温度变化为（)。 (a）提高(b）下降（c）不变 ６．同一理想气体从同一初态分别经定温压缩、绝热压缩和多变压缩（1 ７．理想气体等温过程的技术功为（） (a）h1-h2（b）0（c）（d）v(p1=p2） ８．理想气体绝热流经节流阀，节流后稳定截面处的焓值（）（a)升高（b)降低（c)不变（d）无法确定 二、判断正误(划“√”或“×”号）（本大题16分，每小题2分） 1。系统从外界吸收热量，温度一定升高（）。 2.在热力循环中，如果工质不向冷源放热，则该循环的热效率可以达到100%（). 3。沸腾状态的水总是烫手的。(） 4.蒸汽抽汽回热循环每级抽汽量越大，循环热效率越大。（) 5。绝热过程一定是定熵过程.() 6.供热系数一定大于1，制冷系数也一定大于1。（） 7.实际气体的压缩因子总不等于1。（） 8.任意可逆循环的热效率都是。（) 三、填空（本大题16分,每小题2分） １、稳定流动能量方程式应用于换热器时的简化形式 2、2kg空气从300K定压加热到700K时的吸热量为kJ（空气比定压热容=1.004kJ/（kg·K）） ３、当湿蒸汽的干度x＝0时，工质全部为。 ４、一不可逆热机在高温热源Th和低温热源Tl之间工作。高温热源熵变–1。5kJ/K;低温热源熵变2.5kJ/K,热机在绝热压缩过程中熵变0。2kJ/K；绝热膨胀过程中熵变0.7kJ/K；取高温热源、低温热源和热机为系统，则完成循环后此系统的熵变S系=＿＿＿kJ/K。 ５、已知氧气在250K时=0。913kJ/（kg·K),=0.653kJ/（kg·K）.则该气体的气体常数R 2011-2012硅酸盐专业《热工基础》期末试题A卷 一、名词解释：（30分） 1、流体的密度—— 2、静压强—— 3、体积流量—— 4、发热量—— 5、相对湿度—— 6、黑体—— 7、干燥—— 8、完全燃烧—— 9、高温系数—— 10、干球温度—— 二、填空：（25分） 1.煤的工业分析法组成主要由__________、__________、__________、__________四种。 2.空气过剩系数是指_________________与__________________之比。 3.表示固体和液体燃料组成的基准有__________、__________、__________、__________四种。 4.传热的基本方式有__________ 、__________和__________。 5、在燃烧学中空气分为__________和________，而在干燥学中空气分为_________和________。 6、不完全燃烧分为______________和______________。 7、表示湿度的方法有三种：________、_____________、_________其中_____是为了测定方便； ______表示空气的相对干燥能力；________便于干燥计算。 三、简答题：（25分） 1、燃烧计算的内容有哪些？ 2、如何对煤进行工业分析？ 3、如何根据雷诺准数的大小来判断流体的流态？ 4、冬天用手接触相同温度的铁块和木块时感到铁块比木块凉，这是为什么？ 5、流态有几种？表现形式有何不同？如何判定？ 五、计算题（20分） 1、水从三段串联管路流过，管路直径分别为：d1=100mm, d2=50mm, d3=25mm, ω3=10m/s,求ω1和ω2. 2、已知标态下CO2的密度为1.96kg/m3, O2的密度为1.43kg/m3，CO 的密度为1.25kg/m3, N2的密度为1.25kg/m3。今测得某水泥回转窑窑尾废气的体积百分比：CO2 =28.8% ，O2=1.0% ，CO =0.2%，N2=70%，求此废气标态时的密度。 3、一炉壁由耐火砖砌成，厚度δ=250mm，耐火砖内表面温度t1=1000℃, 外表面温度t2=100℃, 耐火砖平均导热系数为λ=1.28W/(m.℃)。求通过炉壁的热流量。 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。 一判断题 1. 表压力和真空度都不能作为状态参数。（√） 2. 热力学中，压力、温度和比容称为基本状态参数。（√） 3. 只有可逆过程p-v图上过程线下的面积表示该过程与外界交换的容积功。（√） 4. 若工质吸热，其热力学能一定增加。（×） 5. 系统经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故与外界没有热量交换。（×） 6. 不管过程是否可逆，开口绝热稳流系统的技术功总是等于初、终态的焓差。（√） 7. 气体常数与气体的种类及所处的状态无关。（×） 8. 理想气体的热力学能、焓、熵都是温度的单值函数。（×） 9. 功量可以转换为热量，但热量不可以转换为功量。（×） 10. 热效率较高的发动机，循环净功也一定较大。（×） 11. 在相同的初终态之间进行可逆与不可逆过程，则不可逆过程中工质熵的变化大于可逆过程中工质熵的变化。（×） 12. 系统熵增大的过程必为吸热过程。（×） 13. 理想气体在定熵膨胀过程中，其技术功为膨胀功的κ倍。（√） 14. 可逆绝热过程熵变为零。（√） 15. 自发过程是不可逆过程，但非自发过程是可逆过程。（×） 16. 熵产是否为零是判断过程是否可逆的判据。（√） 17. 因为熵是状态参数，所以熵流和熵产也都是状态参数。（×） 18. 孤立系统熵增原理表明：孤立系统内各部分的熵都是增加的。（×） 19. 在水蒸气的定压汽化过程中，温度保持为饱和温度不变，因此其焓也不变。（×） 20. 焓变计算公式Δh = cpΔT 适用于理想气体和蒸气。（×） 21. 在湿蒸气区，定压线与定温线重合。（√） 22. 若湿空气的比湿度（含湿量）不变，当温度升高时，其吸湿能力增强。（√） 23. 若湿空气中水蒸气的分压力不变，当温度升高时，其相对湿度降低。（√） 24. 绝热节流前后焓不变，因此绝热节流过程是等焓过程。（×） 25. 压气机定温压缩过程耗功最小，定熵压缩过程耗功最大。（√） 26. 活塞式压气机的余隙容积越大，产气量越少，但单位工质的理论耗功量不变。（√） 27. 增大内燃机的压缩比和定容升压比都有利于提高循环的热效率。（√） 28. 增大内燃机的定压预胀比有利于提高循环的热效率。（×） 29. 不同温度的等温线绝不会相交。（√） 30. 热流密度的方向始终与温度梯度的方向相反。（√） 31. 雷诺数表示流体的惯性力和粘性力的比值。（√） 32. 任何物体，只要其温度高于0K，该物体就具有热辐射的能力。（√） 33. 两物体辐射换热时，只是高温物体向低温物体放热。（×） 34. 两物体的辐射换热量为零，就表示两物体没有辐射换热。（×） 35. 黑体的吸收比（率）和反射比（率）都是最大的。（×） 36. 一定温度下，黑体的辐射力最大。（√） 37. 角系数是一个纯几何参数，辐射表面的温度越高，角系数越大。（×） 38. 在两个辐射换热表面间插入遮热板，原来两表面间的辐射换热量减少。（√） 39. 对流换热系数h较小的情况下，可采用表面加肋的方式强化换热。（√） 40. 在冷、热流体进出口温度相同、传热系数k、及换热面积都相同的条件下，换热器 热工基础题库 一、选择题 基本概念 1.与外界只发生能量交换而无物质交换的热力系统称为。B A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 2.与外界既无能量交换又无物质交换的热力系统称为。D A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 3.开口系统与外界可以有。D A、质量交换 B、热量交换 C、功量交换 D、A+B+C 4.与外界有质量交换的热力学系统是：A A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 5.下列与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换。B A、绝热系统 B、闭口系统 C、开口系统 D、孤立系统 6.实现热功转换的媒介物质称为。C A、系统 B、气体 C、工质 D、蒸气 7.工质应具有良好的和。A A、流动性/膨胀性 B、耐高温性/导热性 C、耐高压性/纯净 D、耐腐蚀性/不易变形 8.若闭系处于热力学平衡状态，则内部工质的处处一致。A A、压力和温度 B、压力和比容 C、比容和温度 D、压力、温度和比容 9.稳定状态是平衡状态，而平衡状态是稳定状态。B A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 10.均匀状态是平衡状态，而平衡状态是均匀状态。C A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 11.下列组参数都不是状态参数。C A、压力；温度；比容 B、内能；焓；熵 C、质量；流量；热量 D、膨胀功；技 术功；推动功 12.下列组参数都是状态参数。A A、焓；熵；比容 B、膨胀功；内能；压力 C、热量；比热；温度 D、技术功；动能；位能 13.下列答案是正确的。B A、10℃=43.8℉=285.15K B、10℃=50℉=283.15K C、10℃=40.2℉=285.15K D、10℃=42℉=283.15K 14.摄氏温度变化1℃与热力学绝对温度变化1K相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 15.摄氏温度变化1℃与华氏温度变化1℉相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 16.若大气压力为100KPa，真空度为60KPa，则绝对压力为。D A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40KPa 17.若大气压力为100KPa，表压力为60KPa，则绝对压力为。A A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40Kpa 18.在工程热力学计算中使用的压力是。A A、绝对压力 B、表压力 C、真空压力 D、大气压力 19.若大气压力为0.1Mpa，容器内的压力比大气压力低0.004Mpa，则容器的B。 A、表压力为0.096Mpa B、绝对压力为0.096Mpa C、真空度为0.104Mpa D、表压力为0.104Mpa 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 试卷一 一、选择（本大题 16 分，每小题 2 分） 1.某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（）正确。 (a) ds ＞ dq/T （ b ） ds ＜ dq/T （ c ） ds=dq/T 2.处于平衡状态的简单可压缩热力系统，其状态参数间的关系正确的是（）。 (ρ为密度 ) 。 (a)F=F(ρ,v,T) （ b ） F=F(ρ,v,P) （ c ） F=F(ρ,P,T) ３．用压力表测量容器内氧气的压力，压力表读数为 25bar 。已知当地大气压力为 1bar ，则氧气的真实压力为（） bar 。 (a) 26 （ b ） 25 （ c ） 24 ４．在 p － v 图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值（） (a) 大（ b ）小（ c ）相等（ d ）可能大，也可能小 ５．理想气体 1kg 经历一不可逆过程，对外做功 20kJ 放热 20kJ ，则气体温度变化为（）。 (a) 提高（ b ）下降（ c ）不变 ６．同一理想气体从同一初态分别经定温压缩、绝热压缩和多变压缩（ 1 工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 （闭卷，150分钟） 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分，共40分) 1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？ 答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C ，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： =??? ? ?++- ?=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ 3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分 1分 根据卡诺定理及推论： 1分 4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ）如变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 1212 00ISO Q Q S T T -?= +++R 0S ?= iso S ?= 5. 试由开口系能量程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计） 答：开口系一般能量程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程，因此有如下简化条件 ， 则上式可以简化为： 根据质量守恒，有 代入能量程，有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力？试按分压力给出第i 组元的状态程。 答：在混合气体的温度之下，当i 组元单独占有整个混合气体的容积（中容积）时对容器壁面所形成的压力，称为该组元的分压力；若表为P i ，则该组元的状态程可写成：P i V = m i R i T 。 7. 高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈有利？试证明你的结论。 答：否，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。（2分） 证明：T T w q T T T R ?==-= 2 2212ε，当 2q 不变，T ?↑时，↑w 、↓R ε。即在同样2q 下(说明 得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界有用功量，制冷系数下降。（3分） 8. 一个控制质量由初始状态A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态B ，若两过程中热源温度均为 r T 。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。 一、判断题： 1. 平衡状态一定稳定状态。 2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律； 3．公式d u = c v d t 适用理想气体的任何过程。 4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 5．在T —S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。 6．膨胀功与流动功都是过程的函数。 7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时，以可逆定温压缩过程最为省功。 8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。 9. 根据比热容的定义式 T q d d c ，可知理想气体的p c 为一过程量； 10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程； 11．在管道作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。 12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。 13．闭口绝热系的熵不可能减少。 14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。 15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。 16．实际气体绝热节流后温度一定下降。 17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。 18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率； 19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。 20．热力学恒等式du=Tds-pdv 与过程可逆与否无关。 21．当热源和冷源温度一定，热机工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。 22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未变，所以焓的变化量Δh=c p ΔT=0。 23．定压过程的换热量q p =∫c p dT 仅适用于理想气体，不能用于实际气体。 24．在p －v 图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。 《热工基础》综合练习题 一、填空题 1．雾化燃烧是气体燃烧料的一种燃烧方式？ 2．包含对流换热系数的准数是 3．洁白的雪对热射线有很强的反射能力？ 4．金属的导热系数随着温度的升高而降低？ 5．为提高实际燃烧温度，空气过剩系数不宜太小，也不能过大？ 6．由红砖、保温砖、粘土砖组成多层平壁，如层与层间由于接触不紧密而存在空气，则多层平壁的传导热流量将（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不能确定。 7．对不饱和空气，干球温度、湿球温度、露点温度之间三者的大小关系是 8．影响自然排烟烟囱抽力的主要因素有 二、简答题 1．为什么新干法窑尾的电收尘器前要设置增湿塔 2．多通道燃烧器有什么突出的优点 3．新型控流阻力篦板主要解决了什么关键问题，篦板阻力与料层阻力的关系发生了什么变化 4．回转窑应具备什么功能，怎样调控物料在窑内的运动 5．简述新型干法生产工艺的发展历程试从热工角度讨论生产中节能降耗的可能途径 6．冷却机的性能有哪些评价指标 7．分解炉内的旋风和喷腾效应有什么主要效果（15分） 8．悬浮预热器的共性有哪些，使用中预热器为何要采用多级串联的工艺布置（15分）9．生产中可采用哪些措施防止结皮堵塞。 10．降低预热器系统阻力损失的措施有哪些 11．生产中为什么要控制分解炉内的温度为890±30℃） 12．影响碳酸盐分解的主要因素有哪些？已知某生产线入窑生料的烧失量为36.2%，出窑烟气中的物料烧失量为3.8%，试求其入窑的表观分解率。 13．简述预分解窑系统中分解炉的主要功能，分解炉内的物料分散与均布是怎样实现的？ 新型干法生产工艺为何能降低废气中的NOx排放量？ 14．在什么情况下应考虑采用旁路放风，它对预热器窑和预分解窑的影响是否一样？15．第三代篦冷机采用了哪些主要的技术措施？ 16．试从熟料形成的热化学入手，说明生产过程中建立稳定的热工制度的必要性，稳定热工制度应有哪些保证条件？ 17．新型干法水泥生产中的D-D炉与RSP炉的主要区别是什么？ 18．生料再循环的目的是什么？ 19．新型干法生产中，为使系统控制最优，对各级预热器的分离效率应进行怎样的控制（以4级预热器为例）？ 20．怎样定义碱的内循环与外循环？ 21．复合式篦冷机与组合阶段式篦冷机的主要区别是什么？ 22．水泥熟料的实际热耗主要由那几部分组成？ 23．在不考虑土建投资的情况下，若追求热效率最高，是不是以增加预热器的级数为好？24．结合传热理论说明预热器系统换热效率好的原因。 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 热工基础期末总复习题及答案 一、名词解释（每小题 2 分，共10 分） 1 、静压强 2 、过剩空气系数 3 、温度场 4 、黑度 5 、湿含量 6 、流体的粘性 7 、压头 8 、温度梯度 9 、黑体 10 、露点 二、填空( 每题 1 分，共10 分) 1 、流体的体积随温度升高而增大的特性称为（）。 2 、流体在管路中流动时，阻力损失有（）两种。 3 、流体在管内流动时，流速在管道截面上按抛物线分布，最大流速为平均速度的二倍，此时流体的流态应为（）。 4 、在静止液体中，其静压强大小与（）有关。 5 、物体导热的基本定律叫（），其中衡量物质导热能力的物理量称为（）。 6 、不仅有能量的转移，而且还伴随着能量形式间转化的传热方式为（）。 7 、在风机的H-Q 曲线上相应于效率最高点的参数称为风机的（）。 8 、单位时间，通过单位面积上传递的热量称为（）。 9 、克西荷夫恒等式的表达式为（）。 10 、物体表面的有效辐射是（）之和。 11 、（）称为流体的粘性。 12 、流体的压缩性是指流体的（）增大时，（）减小的特性。 13 、流体密度是指（）。当空气压强为1atm ，温度为27 ℃ 时的密度为（）。 14 、干燥过程是包含（）和（）过程的综合过程。 15 、（）称为热流量。它的单位为（）。 16 、据温度是否随时间变化，温度场可分为（）和（），它们的数学表达式分别为（）和（）。 17 、露点是指湿空气在湿含量不变的条件下（）状态时的温度。 18 、温度梯度是指沿等温线的（）方向上单位距离的（）变化。 19 、静压强的国际单位为（），绝对压强与表压强的关系为（）。 20 、（）是衡量物质导热能力的物理量，它的单位（）。 21 、流体在外力作用下改变自身容积的特性，称为（）。通常用（）来表示流体这种性能。 22 、( ) 称为温度场。某物体内温度随时间发生了改变，该温度场称为（）。 23 、湿空气的干、湿球温度差越大，则湿空气的相对湿度（）。 24 、角系数是一个几何量，它的大小与物体（）有关。 25 、空气的相对湿度是湿空气中（）分压与同温度下（）分压之比。 26 、表征对流换热本质的准数是（），其物理意义为（）。 27 、理想气体在标准状态时的体积膨胀系数为( )1 ／K 。 28 、煤的工业分析项目为（）、（）、（）、（）。 思考题 第一章 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。 第二章 图 1 图2 2012工程热力学Ⅰ考题（A ） 一、简答题（共30分） 1、图1中循环1-2-3-a -1和循环1-b -3-4-1都是不可逆 循环。有人判断循环1-2-3-a -1的热效率高于循环1-b -3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10分） 2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 K ，低温热源温度为300 K ，循环的热效率t η。现将循环工质改成理想气体，则循环的热效率t'η与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （10分） 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。（10分） 二、计算题（共70分） 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kPa 、温度20℃， 喷嘴内径为0.002m 时，射出水流温度20℃，压力100kPa ，流速1000m/s ，已知在200kPa 、20℃时，3 0.001002m /kg v =，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10分） 2、某太阳能供暖的房屋用5×8×0.3m 的大块混凝土板作为蓄热材料，该混凝土的密度为2300kg/m 3 ，比热容0.65kJ/(kg ·K)。若混凝土板在晚上从23℃冷却到18℃（室内温度），求此过程的熵产。（10分） 3、某活塞式内燃机定容加热理想循环（图2循环1-2-3-4-1），压缩比ε =10，压缩冲程的起点状态是t 1=35℃ 、p 1=100kPa 。加热过程中气体吸热650kJ/kg 。假定比热容为定值，且c p =1.004kJ/（kg·K），κ =1.4，求：（1）循环中各点的温度、压力和循环热效率；（2）若循环压缩过程和膨胀过程均不可逆，两过程的熵产分别为0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K)，求工质 经循环后的熵变； （3） 若膨胀过程持续到5（p 5 = p 1），画出循环T-s 图，并分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5分） 4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初终态温度分别为30℃和227℃。 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。 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》试卷A
《热工基础(张学学 高教》课后答案 第十一章习题解答
热工基础复习题
热工基础考试题库(带答案)
热工基础(张学学--第三版)复习知识点
热工基础复习考试复习题汇总
工程热力学期末试题及答案
工程热力学期末复习题1答案
热工基础综合练习题
热工基础 期末总复习 重点(张学学)
硅酸盐热工基础期末总复习题与答案
热工基础思考题答案
工程热力学1期末试题+答案
热工基础第十章张学学思考题答案
热工基础期末总复习重点(张学学)
相关主题
文本预览