热工基础及流体力学第二章作业

水压机工作原理
• 图示为一水压机的装置简图，它由一个杠杆装 置1、一个小活塞缸2和一个大活塞缸3组成，4 是被挤压的物体。通过杠杆装置在小活塞上施 加一个较小的作用力，根据帕斯卡原理，产生 的压强通过连通管内的水传递到大活塞上，由 于大活塞的面积为小活塞面积的20倍，传递过 来的压强在大活塞上产生放大的力，从而挤压 物体。
一般应用
求解步骤 ： 1．选择正确的等压面。选择等压面是解决问 题的关键，根据等压面的条件，选择包含已知条 件和未知量的符合条件的水平面为等压面，一般 选在两种液体的分界面或气液分界面上。 2．根据具体情况，结合流体静力学基本方程 列出每个等压面的压强表达式，从而把等压面压 强与已知点压强、未知点压强联系起来。 3．令等压面压强相等，得到求解未知点压强 的方程式，从而代入数据得到答案。
力场中等压面判别条件：静止的连通的均 质的水平面。
• 气液分界面，即液体的自由表面，各点压
强均等于分界面上气体的压强，如处于大 气中的液体表面均为一个大气压。
• 互不掺混的两种液体的分界面，如水和水
银等。
气 水
液
水银
例2-1 判断连通器中的等压面
油 水
Ⅲ
Ⅲ
9 10 11
Ⅱ5
Ⅱ
6
7
8
Ⅰ 1
Ⅰ
2
3
4
例2-1 答案
基
本
型式
基本工作原理
方 程 的
压 金属式
力 计 电气式
通过弹性元件变形量测量 将压力信号转换为电信号
应
用
液柱式 流体静力学的连通器原理
液柱式压力计
U形管
倾斜式
弹簧管压力表
活塞式压力计
精密数字压力表

姓名： 作业成绩： 姓名： 班级： 评阅成绩： 班级： 学号： 学号：流体力学第二章作业1、一矩形平板闸门AB ，门的转轴位于A 端，已知闸门宽3m ，门重9.8kN ，门与水平面夹角030α=，闸门左右水位分别为11m h =，23 1.73m h h ==，若不计门轴的摩擦，在门的B 点用钢索起吊，试求闸门启动时所需的拉力F 。

2、如图示，一直角形闸门，已知闸门的宽度1m B =， 1m h =，试求关闭闸门受需的垂直作用力。

3、圆柱形锅炉直径为3m D =，右端为焊接的盖板，水深为1.5m ，锅炉内气体压力可通过U 型管水银压差计来量测。

若测得压差计两只管内水银面高差为0.6m h ∆=，试求作用在锅炉盖板上的静水总压力大小。

（注：①水银密度3313.610kg/m Hg ρ=⨯；②水面上压强不为零）4、某竖直隔板上开有矩形孔口，如图所示，高1m a =，宽3m b =。

现用一直径2m d =的圆柱筒将其堵塞。

隔板两侧充水，左侧2m h =，水位高差0.6m z =。

求作用于该圆柱筒的静水总压力。

注：（1）计算水平压力时左侧投影面积的抵消关系；（2）计算铅垂压力时的压力体（浮力定律）5、如图所示，闸门AB 宽 1.2m b =，A 点为铰链连接，闸门可以绕A 点转动。

左边容器压力表G 的读数为014.7kPa p =-，右边容器中油的密度为'3850kg/m ρ=，问在B 点作用多大的水平力F 才能使闸门AB 保持平衡。

（16分）注：液面存在气压0p 时，压力中心公式为：0sin sin xC D C C g I y y p A gy A ραρα=++6、如图示，在一蓄水容器垂直壁的下面有一1/4圆柱面部件AB ，其长度为1m l =，半径为0.4m R =，容器中水深为 1.2m h =，试求作用在部件AB 上的总压力。

（请大家作图，并在图上标注压力体）答案是按l=1.5m 做的。

西南科技大学热工基础及流体力学期末考试复习Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020热工基础及流体力学第一章气体的热力性质（名词解释）1.2.工质：实现能量传递与转换的媒介物质。

3.4.热力学系统：热力学研究时，根据研究问题的需要人为选取一定的工质或空间作为研究对象，称为热力系统，简称热力系或系统。

5.6.热力系分类：①封闭热力系（与外界有能量传递,无物质交换的系统。

系统的质量恒定不变）②开口热力系：（与外界有能量、物质交换的系统，系统的质量可变）③绝热热力系（与外界没有热量交换的系统）④孤立热力系：（与外界既无能量（功、热量）交换又无物质交换的系统）7.8.热力状态：工质在某一瞬间所呈现的全部宏观物理特性，称为热力学状态，简称状态。

9.10.状态参数：描述工质热力状态的宏观的物理量叫做热力学状态参数，简称状态参数。

基本状态参数：温度（T）、压力（p）、比体积（v）导出状态参数：热力学能（U）、焓（H）、熵（S）11.12.理想气体：是指状态变化完全遵循波义耳-体模型，气体分子是一些弹性的、不占体积的质点，分子之间没有相互作用力。

13.14.热力学能：指组成物质的微观粒子本身所具有的能量, 即所谓的热能。

包括了：①内动能:分子热运动的动能。

②内位能: 分子之间由于相互作用力而具有的位能。

第二章热力学基本定律（填空+计算（卡洛循环）+名词解释）1.2.准平衡过程：过程中热力系所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的热力过程称为准平衡过程，或准静态过程。

3.4.可逆过程：如果热力系完成某一热力过程后, 再沿原来路径逆向进行时 , 能使热力系和外界都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。

反之,则称为不可逆过程。

(可逆过程是一个理想过程，可逆过程的条件：可逆过程= 准平衡过程＋无耗散效应）。

5.6.关系：准平衡过程概念只包括热力系内部的状态变化，而可逆过程则是分析热力系与外界所产生的总效果。

1．黏性及黏性的表示方法产生阻抗流体层间相对运动的内摩擦力的这种流体的性质。

两种表示方法：动力黏度、运动黏度2．流线与迹线流线：某瞬时流场中的一条空间曲线，该瞬时曲线上的点的速度与该曲线相切。

迹线：流体质点的运动轨迹。

3．断面平均流速与时间平均流速断面平均流速：A vdA A q V A V ⎰== 时间平均流速：⎰=Tvdt T v 014．层流与紊流层流：定向有规律的流动 紊流：非定向混杂的流动5．流体连续介质模型以流体微团这一模型来代替实际由分子组成的结构，流体微团具有足够数量的分子，连续充满它所占据的空间，彼此间无间隙，这就是连续介质模型。

6．定常与非定常流动流体运动的运动参数在每一时刻都不随时间发生变化，则这种流动为定常流动；流体运动的参数在每一时刻都随时间发生变化，则这种流动为非定常流动。

7. 沿程阻力、局部阻力流体沿流动路程所受的阻碍称为沿程阻力局部阻力之流体流经各种局部障碍（如阀门、弯头、变截面管等）时，由于水流变形、方向变化、速度重新分布，质点间进行剧烈动量交换而产生的阻力。

8. 8. 有旋流动、无旋流动有旋流动：流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动。

无旋流动：流体微团的旋转角速度等于零的流动称为无旋流动。

9. 9. 流体动力黏度和运动黏度动力黏度：单位速度梯度时内摩擦力的大小 dz dv /τμ=运动黏度：动力粘度和流体密度的比值ρμυ=二．计算题1．如图，盛水容器以转速min /450r n =绕垂直轴旋转。

容器尺寸mm D 400=，mm d 200=，mm h 3502=，水面高mm h h 52021=+，活塞质量kg m 50=，不计活塞与侧壁的摩擦，求螺栓组A 、B 所受的力。

解：将坐标原点C 取在液面处，则液面方程 g r z 222ω=设液面上O 点处压强为p ，则mgrdr r p d =+⎰πρω2)2(2/0220则22204)2/(4r d mg p ππρω-=求螺栓组A 受力：在上盖半径为r 处取宽度为dr 的环形面积，该处压强为ggr h p p ρω)2(2210++=上盖所受总压力为⎰⎰≈⋅++=⋅=2/2/22102/2/137232))2((2D d D d P Nrdr g gr h p rdr p F πρωπ方向垂直向上。

热工基础及流体力学第二章作业HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】热工基础及流体力学第二章解：由题意可知⑴ 在初始平衡状态时，由力的平衡可得11b p A p A M g =+ ①重新达到平衡状态时，由力的平衡可得22b p A p A M g =+ ②由于假定活塞和汽缸壁间无摩擦，气体可以和外界充分换热，则可视为可逆及定温过程。

即满足2211pv p v = ③由式①②③可求得 332 1.5110v cm =⨯所以 215.1h cm = 则活塞上升的距离h ∆为 21 5.1h h h cm ∆=-= ⑵ 在整个热力过程中，气体的膨胀功 12ln p w RT p = ④ 在整个过程中重物的位能 所以整个过程中气体的换热量 43.5610pQ w E J =-=⨯ 解：由题意可知工质在汽轮中所做的功等于工质焓的减少又因蒸汽的流量为380t /c h =故 所产生的功率 744.1104.110s W kW P w c ⨯==⨯或（计算时要特别注意单位，尤其是功率单位：功率定义式：P=W/t （１瓦＝１焦/秒））解：由题意可知在气体由状态1沿A 变化至状态2时在气体由状态2沿B 返回状态1时，热力学能在数值上等于40KJ,方向与之相反，则 80KJ Q U W =∆+=- 放热过程同理可得，在气体由状态1沿C 返回状态1时90KJ Q UW =∆+=- 放热过程解：由题意可知⑴ 压缩过程中对每千克的空气所做的功量等于空气的内能增加量与同外界交换的热量的代数和，即⑵ 每生产1Kg 的压缩空气所产生的技术功为⑶ 由⑵的结果可得带动此压气机需要用的电动机的功率为42.7410t W P wC ==⨯ 其中C 为流量2-9．利用孤立系统的熵增原理0A B A Bq q T T += A q 放出热量，B q 吸收热量 2-13（1）1221130273.15110.61500273.15c T T T T T η-+==-=-=+ （2）1211nett q q q q ωη-==1000.6161c t q kj ωη==⨯= （3）2110.61c q q η=-=20.3910039q kj =⨯= （4）61 1.0160w p kj s t === 2-16后一种方法：供暖系数'1112net Q Q Q Q εω==- 而2121Q Q T T =12211273.150.93293.15en Q Q T Q Q T =⨯=⨯= 所以1210.07net Q Q Q ω=-=其中：en T 为室内温度2T 为室外冷空气温度前一种方法：所以'110.7510.70.07net net Q Q ωω==倍 前一种方法是后一种的倍2-18用可逆定压过程2-3和可逆定容过程3-1和该过程一起组成一个循环 令该过程为绝热则532510P P pa ==⨯所以不可以实现当2250273.15523.15T K =+=所以所以可以实现。

第二章 流体静力学2-1 密闭容器测压管液面高于容器内液面h=1.8m,液体密度为850kg/m3, 求液面压强。

解：08509.8 1.814994Pa p gh ρ==⨯⨯=2-2 密闭水箱，压力表测得压强为4900Pa,压力表中心比A 点高0.4米，A 点在液面下1.5m ，液面压强。

解：0()490010009.8(0.4 1.5) 49009800 1.15880PaM B A p p g h h ρ=+-=+⨯⨯-=-⨯=-2-3 水箱形状如图，底部有4个支座。

试求底面上的总压力和四个支座的支座反力，并讨论总压力和支座反力不相等的原因。

解：底面上总压力（内力，与容器内的反作用力平衡）()10009.81333352.8KN P ghA ρ==⨯⨯+⨯⨯=支座反力支座反力（合外力）3312()10009.8(31)274.4KN G g V V ρ=+=⨯⨯+=2-4盛满水的容器顶口装有活塞A ，直径d=0.4m ，容器底直径D=1.0m ，高h=1.8m 。

如活塞上加力为2520N(包括活塞自重)。

求容器底的压强和总压力。

解：压强2252010009.8 1.837.7kPa (0.4)/4G p gh A ρπ=+=+⨯⨯= 总压力 237.71/429.6KN P p A π=⋅=⨯⋅=2-5多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。

图中高程单位为m ，试求水面的绝对压强。

解：对1-1等压面02(3.0 1.4)(2.5 1.4)p g p g ρρ+-=+-汞对3-3等压面 2(2.5 1.2)(2.3 1.2)a p g p g ρρ+-=+-汞将两式相加后整理0(2.3 1.2)(2.5 1.4)(2.5 1.2)(3.0 1.4)264.8kPap g g g g ρρρρ=-+-----=汞汞绝对压强 0.0264.8+98=362.8kPa abs a p p p =+=2-6水管A 、B 两点高差h 1=0.2m ，U 形管压差计中水银液面高差h 2=0.2m 。

流体⼒学__第⼆章习题解答第2章流体静⼒学2.1 ⼤⽓压计的读数为100.66kPa(755mmHg)，⽔⾯以下7.6m 深处的绝对压⼒为多少？知：a a KP P 66.100= 3/1000m kg =⽔ρ m h 6.7= 求：⽔下h 处绝对压⼒ P解：aa KP ghP P 1756.71000807.96.100=??+=+=ρ 2.2 烟囱⾼H=20m ，烟⽓温度t s =300℃，压⼒为p s ，确定引起⽕炉中烟⽓⾃动流通的压⼒差。

烟⽓的密度可按下式计算：p=（1.25-0.0027t s ）kg/m 3，空⽓ρ=1.29kg/m 3。

解：把t 300s C =?代⼊3s (1.250.0027)/s t kg m ρ=-得3s (1.250.0027)/s t kg m ρ=-33(1.250.0027300)/0.44/kg m kg m=-?=压⼒差s =-p ρρ?a （）gH ，把31.29/a k g m ρ=，30.44/s kg m ρ=，9.8/g N kg =，20H m =分别代⼊上式可得s =-20p Paρρa （）gH=(1.29-0.44)9.8166.6Pa =2.3 已知⼤⽓压⼒为98.1kN/m 2。

求以⽔柱⾼度表⽰时：（1）绝对压⼒为117.2kN/m 2时的相对压⼒；（2）绝对压⼒为68.5kN/m 2时的真空值各为多少？解：（1）相对压⼒：p a =p-p ⼤⽓=117.72-98.1=19.62KN/2m以⽔柱⾼度来表⽰：h= p a/ g ρ=19.62* 310 /（9.807* 310）=2.0m（2）真空值：2v a p =p p=98.168.5=29.6/m KN -- 以⽔柱⾼度来表⽰：h= p a/g ρ=29.6* 310 /（9.807* 310）=3.0m2.4 如图所⽰的密封容器中盛有⽔和⽔银，若A 点的绝对压⼒为300kPa ，表⾯的空⽓压⼒为180kPa ，则⽔⾼度为多少？压⼒表B 的读数是多少？解：⽔的密度1000 kg/m 3，⽔银密度13600 kg/m 3A 点的绝对压⼒为：)8.0(20g gh p p Hg o h A ρρ++=300?310=180?310+1000?9.8 h+13600?9.8?0.8 求得：h=1.36m压⼒表B 的读数p (300101)199g a p p KPa KPa =-=-=2.5 如图所⽰，在盛有油和⽔的圆柱形容器的盖上加载F=5788N 已知h 1=50cm ，h 2=30cm ，d=0.4cm ，油密度ρ油=800kg/m 3⽔银密度ρHg =13600kg/m 3，求U 型管中⽔银柱的⾼度差H 。

13
对于单位质量工质， 对于单位质量工质，
1 2 q = ∆h + ∆ cf + g ∆z + ws 2
以上两式称为开口系统的稳定流动能量方程。 以上两式称为开口系统的稳定流动能量方程。 开口系统的稳定流动能量方程 对于微元过程 ，稳定流动能量方程写成
1 2 δQ = dH + mdcf + mgdz + δWs 2 1 2 δq = dh + dcf + gdz + δws 2
q = ∆h + ws
1. 热交换器
( wt = ws )
q = h2 − h1
2. 动力机械
( ws = 0 )
(q = 0)
21
ws = h1 − h2
3. 绝热节流
( q = 0 , ws = 0 )
h1 − h2 = 0
注意：绝热节流过程不是定焓过程 定焓过程。 注意：绝热节流过程不是定焓过程。 本质上存在摩擦和涡流， 不可逆过程， 本质上存在摩擦和涡流 ， 不可逆过程 ， 工质 处于非平衡状态，节流为不稳定流动。 处于非平衡状态，节流为不稳定流动。 22
5
2-3 闭口系统的热力学第一定律表达式 Q ∆U W
Q − W = ∆U = U 2 − U 1 Q = ∆U + W
对于微元过程， 对于微元过程，
δQ = d U + δW
6
对于可逆过程， 对于可逆过程，
δQ = dU + pdV
Q = ∆ U + ∫ pdV
1 2
对于单位质量工质, 对于单位质量工质,
3
2. 宏观动能 ：Ek ，单位为J或kJ 单位为J

吴望一《流体力学》第二章部份习题参考答案一、基本概念1．连续介质假设适用条件：在研究流体的宏观运动时，如果所研究问题的空间尺度远远大于分子平均间距，例如研究河流、空气流动等；或者在研究流体与其他物体（固体）的相互作用时，物体的尺度要远远大于分子平均间距，例如水绕流桥墩、飞机在空中的飞行（空气绕流飞机）。

若不满足上述要求，连续介质假设不再适用。

如在分析空间飞行器和高层稀薄大气的相互作用时，飞行器尺度与空气分子平均自由程尺度相当。

此时单个分子运动的微观行为对宏观运动有直接的影响，分子运动论才是解决问题的正确方法。

2．（1）不可；（2）可以，因为地球直径远大于稀薄空气分子平均间距，同时与地球发生相互作用的是大量空气分子。

3．流体密度在压强和温度变化时会发生改变，这个性质被称作流体的可压缩性。

流体力学中谈到流体可压缩还是不可压缩一般要结合具体流动。

如果流动过程中，压力和温度变化较小，流体密度的变化可以忽略，就可以认为流体不可压缩。

随高度的增加而减少只能说明密度的空间分布非均匀。

判断流体是否不可压缩要看速度场的散度V ∇⋅ 。

空气上升运动属可压缩流动，小区域内的水平运动一般是不可压缩运动。

4．没有， 没有， 不是。

5 三个式子的物理意义分别是：流体加速度为零；流动是定常的；流动是均匀的。

6 欧拉观点：(),0d r t dt ρ= ，拉格朗日观点：(),,,0a b c t tρ∂=∂ 7 1）0=∇ρ，2）const =ρ，3) 0=∂∂tρ 8 不能。

要想由()t r a , 唯一确定()t r v ,还需要速度场的边界条件和初始条件。

9 物理意义分别为：初始坐标为(,)a b 的质点在任意时刻的速度；任意时刻场内任意点(,)x y 处的速度。

10 1）V s ∂∂ ，3）V V V⋅∇ 11 见讲义。

12 分别是迹线和脉线。

13 两者皆不是。

该曲线可视为从某点流出的质点在某一时刻的位置连线，即脉线。

第一节蒸汽动力循环 第二节制冷循环 思考题 习题
第七章流体及其物理 性质
第八章流体静力学
第九章流体动力学基 础
第十章黏性流体的管 内流动
第一节流体的定义和连续介质模型 第二节流体的主要物理性质 第三节作用在流体上的力 思考题 习题
第一节流体的平衡方程式 第二节重力作用下的流体平衡 第三节液柱式测压计 第四节平面上和曲面上的流体压力 思考题 习题
第一节热力学第一定律 第二节热力学第二定律 思考题 习题
第一节理想气体 第二节水蒸气 第三节混合气体 思考题 习题
第一节分析热力过程的目标和一般方法 第二节理想气体典型热力过程 思考题 习题
第一节稳定流动基本方程 第二节喷管和扩压管中的流动特性 第三节喷管的计算 第四节绝热节流 思考题 习题
第一节描述流体运动的几个基本概念 第二节连续性方程 第三节理想流体的伯努利方程 第四节定常流动的动量方程 思考题 习题
第一节黏性流体的伯努利方程 第二节管内流动的能量损失 第三节黏性流体的两种流动状态 第四节圆管层流和紊流的流动规律 第五节管内流动的阻力系数 第六节管道水力计算 第七节水击现象 思考题 习题
热工基础及流体力学（第二版）
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 精彩摘录
目录
02 内容摘要 04 读书笔记 06 作者介绍
思维导图
本书关键字分析思维导图
热工
传热
流体力学
计算
实验
典型
附表
热工
流体
工程 习题
方程
版
流体
基本概念
典型
导热
性质
物理
内容摘要
本书共分三篇，由工程热力学、流体力学和传热学三部分内容组成。工程热力学部分主要讲述：热力学基本 概念和基本定律，常用工质的热物理性质及基本热力过程，气体和蒸汽的流动，典型蒸汽动力循环和制冷循环分 析计算；流体力学部分主要讲述：流体的基本物理性质，流体静力学，流体动力学基础，黏性流体的有压流动特 点及能量损失计算；传热学部分主要讲述：导热、对流传热、辐射传热的基本规律和计算方法，传热过程的分析 计算方法及优化控制措施，换热器的类型和传热计算方法。各章附有切合实际的典型例题、思考题和习题，附录 附有热工流体典型实验、习题解答、模拟试题及参考答案。本书综合了热工及流体基础理论知识，可作为热工控 制及自动化、供热工程、环境工程、热能工程、制冷及低温工程、热工测量仪表及相关专业的教材或教学参考书， 也可作为能源动力类专业培训教材，或作为相关工程技术人员参考用书。

热工基础与流体力学课后答案第一章: 热力学基本概念与原理1.1 热力学基本概念1.定义热力学是什么？热力学是研究能量转化与传递规律的物理学科。

2.什么是热力学系统？热力学系统是指我们研究的一个物体或一组物体，它们受到外界的控制和观察的范围。

3.什么是热力学状态？热力学状态是指热力学系统所处的一组特定的物理状态，可以用热力学性质来描述。

4.什么是热力学平衡？热力学平衡是指热力学系统各部分之间不存在宏观可观察的时间依赖关系，即不存在任何自发变化的趋势。

5.定义温度和热平衡。

温度是一个物体冷热程度的度量。

热平衡是指两个物体之间存在与观察时间长短无关的稳定非宏观可观察的温度相等状态。

1.2 状态方程与过程1.定义状态方程。

状态方程是指描述热力学系统内在状态的方程式，其中自变量为热力学性质。

2.什么是过程？过程指的是热力学系统从一个状态变为另一个状态的经历。

3.什么是定性描述过程？定性描述过程是通过描述它产生的具体效果和过程中产生的热和功来描述。

4.什么是定量描述过程？定量描述过程是通过确定系统的初始和最终状态来描述。

5.什么是容器？容器是指质点能通过的空间，可以将容器看作一个封闭的系统。

6.什么是界面？界面是指两种同质或异质材料之间的连接表面。

7.什么是外部和内部介质？外部介质是指与系统相邻接的其他物体或介质。

内部介质是指系统内部的物体或介质。

第二章: 热力学第一定律2.1 热力学第一定律的描述和适用范围1.什么是热力学第一定律？热力学第一定律是能量守恒原理的数学表述，在一个封闭系统中，系统从一个状态变为另一个状态所得到的热和功等于系统内能的变化。

2.热力学第一定律适用的条件是什么？热力学第一定律适用于封闭系统和控制体。

2.2 热力学第一定律的数学表示和应用1.热力学第一定律的数学表示是什么？热力学第一定律的数学表示为：$\\Delta U = Q - W$，其中$\\Delta U$表示内能的变化，Q表示吸收的热量，Q表示对外做功。

第一章 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 6.50506.05.0006.1==-==- 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 32.075.107.212=-=-= 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 8.150.45π41133.3745)(2=⨯⨯⨯⨯=-=真空室1-5解：bar mmHg p p p p b 11.215828003.133/81.9300760=⨯+=＝＋＋＝＋汞柱水柱1-6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)(62121=-⨯⨯=-==⎰1-7解：改过程系统对外作的功为⎰⎰=--===--0.50.33.013.023.1111.33.115.03.02585.)(0.3V W 1kJ V V V p dV V p pdV1-8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(500000081)(8121)61(44414233212121=-⨯⨯=-====⎰⎰⎰ππππ1-9解：（1）气体所作的功为：⎰⨯=⨯+=0.30.146101.76d 100.04)(0.24J V V W（2）摩擦力所消耗的功为：J L f W 10000.1)(0.32.01000Δ=-⨯=＝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1-10 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 551121121101.822)(2100.92)(2)(⨯=+⨯⨯=+=+=前两种情况能使气球充到2m 3J V p W b 55101.82100.9Δ⨯=⨯⨯==情况三:3333.309.0215.0m 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=--=-∆=--=----2－52-5 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：kgkJ v v p h pv h u /20881.674)(0.001101.012257)()(Δ212=-⨯⨯+=--∆=∆-∆=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 54511102.939101009.8195101.028⨯=⨯⨯+⨯=+=- 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 54522101.959101009.895101.028⨯=⨯⨯+⨯=+=- 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：335245211210261.5101.959101010100102.939m p V p V ---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯== 所以活塞上升的距离为：cm m A V V L 26.5260.0510100101010010261.5Δ46312==⨯⨯⨯-⨯=-=--- 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 426010=⨯-= 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：32.112.112112 1.78)5.01(1)(m p p V V =⨯==过程中系统对外所作的功为：⎰⎰=--===--1.7811.7812.012.021.2111.21.2116.4540.2)(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 6.4506.45440Δ=+-=+=为吸热。

第2章作业答案2.1 解：一闭口系从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的热量为47.5kJ ，而系统对外作功为30kJ ，如图所示。

(1)若沿1-4-3途径变化时，系统对外作功15kJ ，求过程中系统与外界的传热量；(2)若系统从状态3沿图示曲线途径到达状态1，外界对系统作功6kJ ，求该过程中系统与外界传递的热量。

解：（1）闭中系统能量方程W E Q +∆=沿1-2-3途径到状态3，则KJ Q 5.47-=，KJ W 30=则，KJ W Q E 5.77305.47-=--=-=∆沿1-4-3途径变化，KJ W 15=，而E ∆与1-2-3途径方向相同，则KJ E 5.77-=∆ KJ W E Q 5.62155.77-=+-=+∆=∴(2) 系统从状态3沿图示曲线途径到达状态1，KJ W 6-=，而E ∆与1-2-3途径方向相反，则KJ E 5.77=∆KJ W E Q 5.7165.77=-=+∆=∴2.12某气缸内充以空气，气缸截面积A=100cm 2 ，活塞距地面高度H=10cm ，活塞及其上重物的总质量G 1 =195kg ，当地的大气压力p b =102kPa ，环境温度t 0 =27℃，当气缸内的气体与外界处于热平衡时，把活塞重物拿去100kg ，活塞将会突然上升，最后重新达到热力平衡。

假定活塞和气缸壁之间无摩擦，气体可以通过汽缸壁与外界充分换热，空气视为理想气体，其状态方程为PV=mRT(R 是气体常数)，试求活塞上升的距离和气体的换热量。

解：由于活塞和气缸壁之间无摩擦，汽缸壁与外界充分换热，则重新达到热力平衡时，系统内外压力和温度相等。

(1)确定空气的初始状态参数Pa A G p p b 5451110931.2101008.91951002.1⨯=⨯⨯+⨯=+=- 332411*********m AL V ---=⨯⨯⨯==热力平衡时，系统内外压力和温度相等，故取气体初温等于环境温度，即K T 300272731=+=(2)确定拿去重物后，空气的终止状态参数Pa A G p p b 5452210951.1101008.9951002.1⨯=⨯⨯+⨯=+=- K T 300272732=+=由理想气体状态方程和初终态温度相等坷得：333211210502.1951.1931.210m p p V V --⨯=⨯==则活塞上升距离：()cm m A V V L 02.50502.010100101502.1134312==⨯⨯-=-=∆-- 由闭口系能量方程W U Q +∆=由于21T T =，则0=∆U (理想气体的热力学仅取决于温度)，J L A p W Q 999.970502.010********.1452=⨯⨯⨯⨯=∆==∴-2.14某蒸汽动力厂的锅炉以的质量流量向汽轮机供蒸汽，汽轮机进口处的表压力为，比焓为；出口处真空表的读数为，比焓为；汽轮机向环境的散热量为，当地大气压力为。

有一台涡轮机，进入涡轮机的氦气的压力为 0.84 MPa，温度为 550 ℃。氦气在涡轮机中经绝热膨胀，其压力降低至 0.14 MPa，若气流的动能及重力位能的变化可忽略不计，试求排气温度___K 及涡轮机输出的轴功___kJ/kg。
有一台内燃机的涡轮增压器，在涡轮机进口处工质的压力为 0.2 MPa、温度为 650 ℃，出口处压力为 0.1 MPa。涡轮机所产生的功全部用于驱动压气机，在压气机入口处空气的压力为 0.1 MPa、温度为 27 ℃。设涡轮机及压气机中进行的过程为绝热过程，并假设工质为空气，试求涡轮机输出的功___kJ/kg 和排气温度___K，以及压气机输出的压缩空气的压力___MPa 和温度___K。
气体某一过程中吸收了 50 J 的热量，同时，热力学能增加 84 J，问此过程是_______（填“膨胀过程”或”压缩过程”），对外作功是___J。
在冬季，工厂车间每一小时经过墙壁和玻璃等处损失热量 3000000 kJ，车间中各种机床的总功率是 375 kW，且最终全部变成热能，另外，室内经常点着 50 盏 100W 的电灯，若使该车间温度保持不变，问每小时需另外加入___kJ热量？
有一气缸，其中氮气的压力为 0.15 MPa，温度为 300 K。如果按两种不同的过程变化：（1）在定压下温度变化到 450 K；（2）在定温下压力下降到 0.1 MPa，然后在定容下压力变化到 0.15 Mpa 及 450 ℃。按定值比热容计算：（1）中热力学能变化___kJ/kg 以及热量___kJ/kg；（2）中热力学能变化___kJ/kg 以及热量___kJ/kg。
《热工基础》课本30页第二章习题2-5
《热工基础》课本30页第二章习题2-8，试求：（1）压缩过程中对每千克空气所作的压缩功为___kJ；（2）生产 1 kg 压缩空气所需的轴功为___kJ；（3）带动此压气机所需功率至少为___kW。

《热工过程与设备A》ch02-1st作业一、问答题1. 流体的粘度与哪些因素有关？它们随温度如何变化？为什么？答：流体的粘度与流体的种类、流体的温度和外界压力有关；液体的黏度随温度的升高而降低，气体的黏度随温度的升高而增大；因为温度升高，液体分子之间的间距增大，分子间的作用力降低，使液体的黏度降低；对于气体，当温度升高时，分子间的热运动加剧，使其黏度增加。

2．理想流体的特征是什么？答：理想流体的特征是其黏度等于零。

3．静止流体受到哪几种力的作用？答：静止流体受到的作用力有：流体的静压力，流体的重力和液面的压力。

4．流体的压头和压力的意义有什么不同?答：流体的压头和压力是两个不同的概念，流体的压头是指单位流体体积所具有的能量，而流体的压力是指作用在流体表面的流体静压力。

5．什么是流体静压力? 它有哪些特征?答：流体静压力是指在相对静止的流体内部以及流体与固体壁面之间的垂直接触面的作用力。

其特征有：（ 1 ）在静止流体中，任一点的静压强在各个方向上大小相等；（ 2 ）流体静压强的方向沿着作用面的内法线方向。

6．什么是流体等压面？流体等压面的条件是什么？答：等压面是压强相等的点所组成的平面。

等压面的条件有：（1 ）静止流体；（2 ）同种流体；（ 3 ）连续流体。

7．相对平衡的流体的等压面是否为水平面？为什么？什么条件下的水平面是等压面？答：相对平衡的流体的等压面一定为水平面，根据静力学的基本方程式，同种流体只有在其深度相等时，其压强才能相等，故相对平衡流体的等压面一定为水平面。

当水平面满足（ 1 ）静止流体；（ 2 ）同种流体；（ 3 ）连续流体三个条件时，其水平面是等压面。

8．压力表和测压计上测得的压强是绝对压强还是相对压强？答：压力表和测压计上测得的压强是相对压强。

9．什么是雷诺数? 如何根据雷诺数的大小来判断流体流态?答：雷诺数是判断流体流动状态的一组无因次数群。

当雷诺数Re ＜2300 时，流体作层流流动；当雷诺数Re ＞4000 时，流体作紊流流动；当雷诺数2300 ＜Re ＜4000 时，流体作过渡流流动；10．流体的层流和紊流各有什么特点? 它们的速度分布有什么规律?答：流体在作层流流动时，流体质点作有规则的平行流动，质点间互不干扰混杂；其速度呈抛物线分布，平均流速为中心速度的1/2；流体在作紊流流动时，流体质点作无规则的流动，质点间相互碰撞相互混杂；其速度呈曲线分布，平均流速为0.82 ～0.85 倍的中心速度；11．什么是稳定流动和非稳定流动? 试举例说明。

热工基础及流体力学第二章解：由题意可知⑴ 在初始平衡状态时，由力的平衡可得11b p A p A M g =+ ①重新达到平衡状态时，由力的平衡可得22b p A p A M g =+ ②由于假定活塞和汽缸壁间无摩擦，气体可以和外界充分换热，则可视为 可逆及定温过程。

即满足2211pv p v = ③由式①②③可求得 332 1.5110v cm =⨯所以 215.1h cm = 则活塞上升的距离h ∆为 21 5.1h h h cm ∆=-= ⑵ 在整个热力过程中，气体的膨胀功 12ln p w RT p = ④ 在整个过程中重物的位能 所以整个过程中气体的换热量 43.5610pQ w E J =-=⨯ 解：由题意可知Q 工质在汽轮中所做的功等于工质焓的减少又因蒸汽的流量为380t /c h =故 所产生的功率 744.1104.110s W kW P w c ⨯==⨯或（计算时要特别注意单位，尤其是功率单位：功率定义式：P=W/t （１瓦＝１焦/秒））解：由题意可知在气体由状态1沿A 变化至状态2时在气体由状态2沿B 返回状态1时，热力学能在数值上等于40KJ,方向与之相反，则80KJ Q U W =∆+=- 放热过程同理可得，在气体由状态1沿C 返回状态1时90KJ Q U W =∆+=- 放热过程解：由题意可知⑴ 压缩过程中对每千克的空气所做的功量等于空气的内能增加量与同外界交换的热量的代数和，即⑵ 每生产1Kg 的压缩空气所产生的技术功为⑶ 由⑵的结果可得带动此压气机需要用的电动机的功率为42.7410tW P wC ==⨯ 其中C 为流量 2-9．利用孤立系统的熵增原理0A B A Bq q T T += A q 放出热量，B q 吸收热量 2-13（1）1221130273.15110.61500273.15c T T T T T η-+==-=-=+ （2）1211nett q q q q ωη-==1000.6161c t q kj ωη==⨯=g （3）2110.61c q q η=-=20.3910039q kj =⨯= （4）61 1.0160w p kj s t === 2-16后一种方法：供暖系数'1112net Q Q Q Q εω==- 而2121Q Q T T =12211273.150.93293.15en Q Q T Q Q T =⨯=⨯= 所以1210.07net Q Q Q ω=-=其中：en T 为室内温度2T 为室外冷空气温度前一种方法：所以'110.7510.70.07net net Q Q ωω==倍 前一种方法是后一种的倍2-18用可逆定压过程2-3和可逆定容过程3-1和该过程一起组成一个循环 令该过程为绝热则532510P P pa ==⨯所以不可以实现当2250273.15523.15T K =+=所以所以可以实现。

第二学期热工基础第2次作业本次作业是本门课程本学期的第2次作业，注释如下：本次作业为5-8章的内容。

一、单项选择题(只有一个选项正确，共9道小题)1. 在水蒸气的汽化过程中，其汽化潜热为（）(A) 该阶段的焓增(B) 该阶段的膨胀功(C) 该阶段的焓增和膨胀功之和(D) 该阶段的焓增和热力学能增量之和正确答案：A解答参考：2. 饱和湿空气具有下列关系（）（t－干球温度、t w－湿球温度、t D－露点温度）(A) t＞t w＞t D(B) t＞t D＞t w(C) t=t D=t w(D) t w= t D＞t正确答案：C解答参考：3. 渐缩喷管在设计工况下工作（p2 =p b），如果喷管进口截面参数及背压保持不变，那么将此喷管截掉一段，其出口流速和流量将按（）变化。

(A) 流速减小，流量增加(B) 流速、流量都减小(C) 流速不变，流量增加(D) 流速减小，流量不变正确答案：C解答参考：4. 空气流在定熵滞止后（）(A) 温度升高、压力降低(B) 温度降低、压力升高(C) 温度、压力均升高(D) 温度、压力均降低你选择的答案： C [正确]正确答案：C解答参考：5. 理想气体经过绝热节流后, 其温度（）(A) 升高(B) 降低(C) 不变(D) 可能升高、降低或不变正确答案：C解答参考：6. 活塞式压气机压缩比较高时，采用多级压缩级间冷却的好处是（）(A) 减少耗功量，降低出口温度，降低容积效率(B) 增加耗功量，提高出口温度，增大容积效率(C) 减少耗功量，降低出口温度，增大容积效率(D) 增加耗功量，提高出口温度，增大容积效率你选择的答案： C [正确]正确答案：C解答参考：7. 活塞式压气机的余隙容积越大，容积效率ηV越低，对压气机的理论耗功量和产气量影响为（）(A) 理论耗功量增加，产气量减小(B) 理论耗功量减小，产气量减小(C) 理论耗功量减小，产气量不变(D) 理论耗功量不变，产气量减小你选择的答案： D [正确]正确答案：D解答参考：8. 柴油机混合加热循环，若要提高其热效率，应在一定范围内适当采用措施（）(A) 增加压缩比，减小升压比和预胀比(B) 增加压缩比和升压比，减小预胀比(C) 增加升压比，减小压缩比和预胀比(D) 增加压缩比和预胀比，减小升压比正确答案：B解答参考：9. 对压缩蒸气制冷循环，如果提高蒸发温度、降低冷凝温度，其（）(A) 耗功量增加、制冷系数降低(B) 耗功量减小、制冷系数增大(C) 耗功量和制冷系数均降低(D) 耗功量和制冷系数均增大正确答案：B解答参考：二、判断题(判断正误，共23道小题)10.蒸气的压力越大，对应的饱和温度越高正确答案：说法正确解答参考：11.水的汽化潜热在任何情况下都相等你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：说法错误解答参考：12.在水蒸气的定压汽化过程中，温度保持为饱和温度不变，因此其焓也不变正确答案：说法错误解答参考：13.焓变计算公式Δh= c pΔT适用于理想气体和蒸气你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：说法错误解答参考：14.在湿蒸气区，定压线与定温线重合正确答案：说法正确解答参考：15.水蒸气的过热度越高，其性质越接近理想气体你选择的答案：说法正确[正确]正确答案：说法正确解答参考：16.可通过等压降温或等温升压的方式将未饱和湿空气变成饱和湿空气正确答案：说法正确解答参考：17.若湿空气的比湿度（含湿量）不变，当温度升高时，其吸湿能力增强你选择的答案：说法正确[正确]正确答案：说法正确解答参考：18.若湿空气中水蒸气的分压力不变，当温度升高时，其相对湿度降低正确答案：说法正确解答参考：19.气体流经渐缩喷管，其出口截面的压力一定等于背压你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：说法错误解答参考：20.气体流经渐缩喷管，其出口截面的流速不可能超过当地音速正确答案：说法正确解答参考：21.渐缩喷管出口截面的压力为临界压力时，其流量等于最大流量你选择的答案：说法正确[正确]正确答案：说法正确解答参考：22.气体流经缩放喷管，其出口截面的压力恒等于背压正确答案：说法正确解答参考：23.气体流经缩放喷管，其流量恒等于最大流量你选择的答案：说法正确[正确]正确答案：说法正确解答参考：24.绝热节流前后焓不变，因此绝热节流过程是等焓过程正确答案：说法错误解答参考：25.压气机定温压缩过程耗功最小，定熵压缩过程耗功最大你选择的答案：说法正确[正确]正确答案：说法正确解答参考：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正确答案：说法正确解答参考：27.压气机的压力比越大，容积效率越低正确答案：说法正确解答参考：28.当需要压气机压力比较大时，应采取多级压缩你选择的答案：说法正确[正确]正确答案：说法正确解答参考：29.多级压缩时，最佳分级压力（最佳压力比）是按照耗功最小的原则确定的正确答案：说法正确解答参考：30.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你选择的答案：说法正确[正确]正确答案：说法正确解答参考：31.增大内燃机的定压预胀比有利于提高循环的热效率正确答案：说法错误解答参考：32.蒸气压缩制冷循环中用干压缩代替湿压缩是为了避免压缩机穴蚀你选择的答案：说法正确[正确]正确答案：说法正确解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。