第二学期热工基础第3次作业经典.docx

热工基础答案第一章1-1 解：几=755x133.3x10-5 =1.006ba = 100.6RPa1.P - Ph + Pg - 100.6 + 13600 = 13700.6"。

2.Pg = p — p b = 2.5-1.006 = 1 A9Abar = 149 A kPa3.P = Ph ~ Pv ~ 755 一700 = 55mmHg - 7.3315kPa4.p v = p b_p = 1.006 - 0.5 = 0.506bar = 50.6kPci1-2图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。

二30° ,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"水住=pghsina = 1000 x 9.8 x 200 x 10~3 x0.5 = 980Pa = 7.35mmHgp = p h - p水仕=756 一7.35 = 748.65加加Hg 1-3 解：p、= Pb + P（l= 0.97 + 1.10 = 2.07 barp2 = - p b = 2.07 -1.75 = 0.32bar p c - p h - p2 = 0.97 一0.32 = 0.65bar 1—4 解：”宾宇室=几 _ P力讣i：=760—745=15mmHg =2好VzP\=〃克空室+ Pa = 2 + 360 = 362 kPaP2~P\~ Pb = 362 _ 170 = \ 92kPap c = P b -"真空室=192-2 = 190kPciF = （p h—〃真空空）A = 745 x 133.3x —XKX O.452二15.8kN1-4 解：p = p h + 〃水柱+p 来柱=760+300x9.81/133.3+800=1582〃伽Hg = 2」'bar1- 5 解：由于压缩过程是定压的，所以有W =「pdV = p(V } -V 2) = 0.5X 106 X (0.8-0.4) = 200KJ=2龙x5000000x （0.44 一 0.34） = 34.36AJ1-8 解：（1）气体所作的功为：W = J ：（0.24V + 0.04） xl06dV = 1.76xl04J（2）摩擦力所消耗的功为：% 擦力=/ A 厶= ^yX （0.3-0.1） = l 000J所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：叫%擦力=166 xl 0T1- 9 解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程屮，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：W = MV = 0.09X 106X 2 = 1.8X 105J1- 11解：确定为了将气球充到2n?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几）W = ^AV=0.9X 105 X 2 = 1.8X 105J情况三:C = Z = A=15OOOO =5OOOO()D D 、0.3必（％+2）二几（％+2） = 0.9x105x （2 + 2）二〔左乂山九X 叫 2前两种情况能使气球充到2m 3 1-6 解：改过程系统对外作的功为1-7 解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设p = cD,式屮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：该过程空气对外所作的功为!/ 一 〃贮气罐%:气罐 $气球+贮气罐 Pb 所以气球只能被充到険球=3.333—2=1.333/的大小，故气体对外作的功为:W = O.9xlO 5xl.333 = 1.2xlO 5J第二章习题2-1 解：W = e- A(/ = 50-80 = -30V ,所以是压缩过程2-2 解：W 膨吸+W 压一Q 畝=2000 + 650 — 1200 = 1450R2-3 解：△ {/ = 0 = 2x 10, x3600 = 7.2X 106J//Z2—4解：状态b 和状态a Z 间的内能Z 差为：MJ ab =U h -U a =2-VV = 100-40 = 60V所以，a ・d ・b 过程中工质与外界交换的热量为：e a _^=A^+W = 60 + 20 = 80^工质沿曲线从b 返回初态a 时，工质与外界交换的热量为：Q h _a = / _匕 + W = _△赊 + W = -60-30 = -90kJ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：\U ad = U h -U d =60-40 = 20V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：Q d -b = 5 - u b = \u db = 2ov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：Qz =匕- Ua~ K_d =叽-J =40-(-20) = 60V2-52-5 解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统焙的变化就等于系统从外界吸收的热量, 即汽化潜热，所以有： \h = q = 2253kJ "g0.15x2 0.09 =3.333亦内能的变化为：A w = A/? - A(pv) = A/? —p(y2 - vj=2257+1.01X102X (0.001-1.674) = 2088V / kg2-6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：p, = = 1.028 x 105 + 195><9^ = 2.939 x 105H f A100x10"当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：/?.二 /?.+-^- = 1.028xl05 + 95x9,8d ^1.959xlO5PtzA 100x10"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:TU根据理想气体的状态方程可得到系统的终态体积，为：空=2.939X10500X10：X10X”=】526x10^ -p21.959x10s所以活塞上升的距离为：A r _ V2-V, _ 1.526X10'3-100X10X10-6=0.0526m = 5.26cm△乙= —■ ~A 100x10"市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：Q = W = p2A\L = 1.959x105 x 100x KT4 x0.0526 二103.04J2-8解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：w = q — Au = -50 一146.5 = 一196.53 / kg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：巴二g —△力=一50 —146.5 -(0.8x0」75 — 0.1 x0.845) xlO3 = -252V /kg所以带动此压气机所需的功率至少为：P = -W^X]()=42kW602-9解：是否要用外加取暧设备，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：9 热源=(50000+50 x 100) x 3600=1.98 xlO5U小于通过墙壁和门窗传给外界的热量为3xlO5kJ,所以必须外加収暖设备，供热量为：2 = 3xl05 -1.98X105 =1.02X105ZJ//?2-10解：収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：匕=%(£L)%.2 =1x(—)^2 =1.78/n3p20.5过程中系统对外所作的功为：pl.78 卩.78 n V1,2. ? (\7J0-2—V."0 2 )W 訂pdV = J 令2 _0；丿=544.63所以过程中系统和外界交换的热量为：Q = A(/ + W = —40 + 544.6 = 504.63为吸热。

答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ58.水在绝热混合器中与水蒸汽混合而被加热，水流入的压力为200kPa，温度为20℃，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min；水蒸汽流入的压力为200kPa，温度为300℃，比焓为3072kJ/kg，混合物流出的压力为200kPa，温度为100℃，比焓为419kJ/kg。

问每分钟需要多少水蒸汽。

答：此绝热混合器所围空间为一稳流系，根据能量方程：59.有5g氩气，经历一热力学能不变的状态变化过程，初始状态p1=6.0?05 Pa，T1=600K，膨胀终了的容积V2=3V1，氩气可作为理想气体。

已知氩气的Rg=0.208 kJ/(kg·K)，c p=0.523 kJ/(kg稫)，求：（1）终了状态的温度T2、压力p2；（2）过程中系统热力学能、焓和熵的变化量。

答：由题意：△U = 0 →T2 = T1 = 600 K由理想气体气体状态方程，有：60.试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？答：∵定压过程总加热量为：q =c p△T其中用来改变热力学能的部分为：△u= c V△T而c p = c V+R g∴定压过程用来作功的部分为：w =R g△T61. 2kg某种理想气体按n=1.2可逆多变过程膨胀到原有体积的3倍，稳定地从300℃降低到60℃，膨胀过程中作功418.68kJ，吸热83.736kJ，求：气体的c p和c V。

答：由闭口系能量方程：62. 3 kg温度为80℃的热水在绝热容器中与5 kg温度为20℃的冷水等压混合，水的比热为4.187kJ/(kg·K)，求此混合过程的熵变，并根据熵变的计算结果说明为什么混合过程是不可逆过程？（提示：先由热力学第一定律求混合后水的状态）答：思路：利用孤立（绝热）系熵增原理进行判断。

取该绝热容器为闭口系，设热水用角标H表示，冷水用角标C表示，并注意液体c p = c V = c由闭口系能量方程：第二次作业三、主观题(共6道小题)33.压力p1=0.3MPa、温度t1=24℃的空气，经喷管射入压力为0.1 MPa的大气中，问应采用何种喷管？34.在lg p—h图上画出蒸气压缩制冷的理论循环图，并用线段分别标出单位质量制冷剂的制冷量q2和压缩机的耗功量w0。

《热工基础》•homepage课程首页•courseware课程学习•homework课程作业•discussion讨论区•logout退出热工基础第1次作业正确答案：C解答参考：14. 如图理想气体的ab和cb过程，下列关系成立的为（）(A)(B)(C)(D)正确答案：A解答参考：15. 在相同的恒温热源间工作的其他可逆循环的热效率（）卡诺循环的热效率(A) 大于(B) 小于(C) 等于(D) 小于或等于正确答案：C解答参考：16. 在两恒温热源之间工作的可逆热机，其热效率的高低取决于（）(A) 热力循环包围的面积大小(B) 高温热源温度(C) 低温热源温度(D) 高温热源及低温热源温度正确答案：D解答参考：17. 如果热机从热源吸热100 kJ，对外做功100 kJ，则（）(A) 违反热力学第一定律(B) 违反热力学第二定律(C) 不违反第一、第二定律(D) A和B正确答案：B解答参考：18. 下列说法正确的是（）4-10参考答案：过程Q/kJ W/kJ△U/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-5555.如图所示，b、c两状态点在同一条等温线上，试判断：△u ab与△u ac谁大？△s ab与△s ac谁大？参考答案：答：△u ab=△u ac；△s ab＜△s ac56.有一循环发动机工作于热源T1=1000K和冷源T2=400K之间，若该热机从热源吸热1360 kJ，对外作功833 kJ。

问该热机循环是可逆的？不可逆的？还是根本不能实现的？参考答案：ηt＞ηtc违背了卡诺定理结论：该循环根本不可能实现。

（也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解）57.气球直径为0.4 m，球内充有压力为150 kPa的空气，由于太阳辐射加热，气球直径增大到0.45 m，若球内气体压力正比于气球的直径，试求过程中气体对外的做功量W。

参考答案：解：已知D1 = 0.4 m时，p1=150 kPa，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD，可求得：k =375 kPa/m答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ58.水在绝热混合器中与水蒸汽混合而被加热，水流入的压力为200kPa，温度为20℃，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min；水蒸汽流入的压力为200kPa，温度为300℃，比焓为3072kJ/k g，混合物流出的压力为200kPa，温度为100℃，比焓为419kJ/kg。

式中：依题意有：m.mm l s /m .g m /kg .cm /g .sin gl gh p MPa.p p p p v b vb 2020089108080102333===⨯=====-=ραρρkPakPa kPa p p p kPa Pa Pa m m P Pa O m m H p kPa Pa Pa m m p A P O H b O H b 6.206656.1061.961kPa 98p 656.106106656103332.1Hg 800p 1.961kPa a 34.19618067.9200982.97990103332.1Hg 7351265Hg2Hg 2222=++=++=∴==⨯⨯===⨯===⨯⨯=-压力单位换算：附录根据《热工基础》习题参考答案第二章 热能转换的基本概念和基本定律热能转换的基本概念 2-32-42-6 （a ）取水为系统，故为闭口系。

系统与外界交换的能量为热能。

（b ）取电阻丝+容器+水为系统，故为闭口绝热系。

系统与外界交换的能量为电能。

（c ）取图2-40中虚线框内全部空间为系统，故为孤立系。

系统与外界无任何形式的能量交换。

2-7 2-82-10 用线性插值法求摄氏温标与华氏温标的换算关系：{}{}{}{}3281010010032212212+=--=--︒︒)C ()F ()C ()F (t .t t t 得绝对零度（-273.15℃）所对应的华氏温度为：{})F (.).(.t )F (︒-=+-⨯=67459321527381MP .a MP .-MPa .p -p p a MP .gH mm .MPa .g H mm x p g H mm .g H mm MPa .a MP x a MP x p 0.0039MPa g 29.0588mmH g H mm -Hg 735.0588mm p -p p Hg 735.0588mm MPa .p mmHg 107.5006MPa -A P Pa .g H mm -A P 0.0039MPa 3941Pa g H 29.56mm g H mm -g H mm .p -p p g H mm p p -p p 2a MP 13.498a MP .a MP .p a MP .p -A P g H mm .a MP .p p p p v b v v v b b 3v b v v b g b g b 0040094009800940567350980706567357060980706098011265321331126570656735706413098041312655673509801====⨯==∴======∴==⨯==========+=∴===+=冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷进进进进则设解法三：依题意有：：附录查解法二：）：附录（查解法一：力为：冷凝器内蒸汽的绝对压）（）附录（查式中：力为：汽轮机进口处的绝对压）（aMP .a MP .-MPa .p -p p a MP .gH mm .MPa .g H mm x p gH mm .g H mm MPa .a MP x a MP x p 0.0039MPa g 29.0588mmH g H mm -Hg 735.0588mm p -p p Hg735.0588mm MPa .p mmHg107.5006MPa -A P Pa .g H mm -A P 0.0039MPa 3941Pa g H 29.56mm g H mm -g H mm .p -p pg H mm p p -p p 2a MP 13.498a MP .a MP .p a MP .p-A P g H mm .a MP .p p p p v b v v v b b3v bv v bg bg b 0040094009800940567350980706567357060980706098011265321331126570656735706413098041312655673509801====⨯==∴======∴==⨯==========+=∴===+=冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷进进进进则设解法三：依题意有：：附录查解法二：）：附录（查解法一：力为：冷凝器内蒸汽的绝对压）（）附录（查式中：力为：汽轮机进口处的绝对压）（m m HgMPa MPa MPa p p p MPaMPa MPa p p p MPa Pa Pa m m Hg p b v v b v 577077.0025.0102.0025.0073.0098.0073.0733********.1550''2==-=-==-=-===⨯⨯=2-112-13 （1）取动力厂为系统，输入能量为煤的总发热量Q ，输出能量为输出功率P 。

热工基础（3次）试题（图表记录）第一次：三、主观题(共9道小题)54.过程Q/kJ W/kJ△U/kJ1-2013902-303953-40-10004-10过程Q/kJ W/kJ△U/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-5555.ab ac大？△s ab与△s ac谁大？参考答案：答：△u ab=△u ac；△s ab＜△s ac56.有一循环发动机工作于热源T1=1000K和冷源T2=400K之间，若该热机从热源吸热1360 kJ，对外作功833 kJ。

问该热机循环是可逆的？不可逆的？还是根本不能实现的？参考答案：ηt＞ηtc违背了卡诺定理结论：该循环根本不可能实现。

（也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解）57.气球直径为0.4 m，球内充有压力为150 kPa的空气，由于太阳辐射加热，气球直径增大到0.45 m，若球内气体压力正比于气球的直径，试求过程中气体对外的做功量W。

参考答案：解：已知D1 = 0.4 m时，p1=150 kPa，且气球内压力正比于气球直径， = kD，可求得：k =375 kPa/m即p答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ58.水在绝热混合器中与水蒸汽混合而被加热，水流入的压力为200kPa，温度为20℃，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min；水蒸汽流入的压力为2 00kPa，温度为300℃，比焓为3072kJ/kg，混合物流出的压力为200kPa，温度为100℃，比焓为419kJ/kg。

问每分钟需要多少水蒸汽。

参考答案：解：此绝热混合器所围空间为一稳流系，根据能量方程：59.有5g氩气，经历一热力学能不变的状态变化过程，初始状态p1=6.0×105 Pa，T1=600K，膨胀终了的容积V2=3V1，氩气可作为理想气体。

已知氩气的Rg= 0.208 kJ/(kg·K)，c p=0.523 kJ/(kg·K)，求：（1）终了状态的温度T2、压力p2；（2）过程中系统热力学能、焓和熵的变化量。

热工基础考试题参考答案（闭卷部分）课 程 热工基础一、填空题（每题3分，共45分）1．p 、v 、T (或压力、比体积、温度)，Pa ，m 3/kg, K 。

2．热平衡、力平衡； 准平衡态过程加无耗散效应。

3．q u w =∆+，q w δδ=⎰⎰或net net q w =, q 0=w 0 4．212sh q h c g z w =∆+∆+∆+, q h =∆, sh w h =-∆。

5． p 2< p 1 ，T 2 = T 1，s 2 > s 1。

6．最佳压比=opt π4。

7. t d < t w < t 。

8．212c T T T ε=-, '112c T T T ε=- 9. T q n nλ∂=-∂，负号表示热流密度方向与温度梯度方向相反。

10. Bi ≤0.1； 或导热体内部导热热阻远小于外部对流换热热阻。

11. 自然对流和强制对流。

12．核态沸腾区。

13. λα=常数 14. 44121112()A T T εσΦ=-。

15. 11h ，δλ，21h 二、简答题（10分）1．（5分）如有图所示，当v <v c 时，得到未饱和水，当v >v c 时得到过热蒸气。

2. （5分）因为发生膜状凝结时，凝结壁面始终被凝结液膜覆盖，热阻较大，而珠状凝结时，部分凝结壁面不被液珠覆盖，可以与蒸汽直接接触，热阻较小。

热工基础考试题答案（开卷部分）三、计算题（45分）1. (15分)90273.150.6 4.186ln0.2166 kJ/K 60273.15S +∆=⨯⨯=+热水 (4分) 15273.150.4 4.186ln 0.3645 kJ/K 60273.15S +∆=⨯⨯=-+冷水 (4分) =0.1479 kJ/K<0S S S ∆=∆+∆-孤立热水冷水 (5分)不能实现。

(2分)2. (15分)（1）如右图（3分）（2） （6分）11.412 1.421112(27273.15)610.5 K k p T T p κ--⎛⎫==⨯+= ⎪⎝⎭1 1.412 1.434112(500273.15)1572.6 K k p T T p κ--⎛⎫==⨯+= ⎪⎝⎭32() 1.004(1572.6610.5)965.95 kJ/kg H p q c T T =-=⨯-=41() 1.004(773.15300.15)474.9 kJ/kg L p q c T T =-=⨯-=0491.05 kJ/kg H L w q q =-=(3) （3分）0491.0550.8 %965.95t H w q η=== (4) （3分）在回热的基础，采取多级压缩级间冷却，多级膨胀中间再热。

1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. k P a p p p g b 6.13700136006.100=+=+= 2. k P a bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. k P a m m H g p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. k P a bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-2-1解：kJ U Q W 308050Δ-=-=-= ，所以是压缩过程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 25366.78.752931212=⨯==p p T Tkg T R V p m m 0.2252932870.02710751g 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：3-7解：⑴ 定温：K T T 30321==，由理想气体的状态方程可得到初终态的体积：3611g 173922.1100.33032876m p T mR V =⨯⨯⨯==3622g 221766.51010.3032876mp T mR V =⨯⨯⨯==所以气体对外所作的功和吸收的热量分别为：kJ V V T mR V p W g V V 22573.73922.121766.5ln3032876lnd 12121=⨯⨯⨯===⎰kJ W Q 22573.-=-=⑵ 定熵：相当于可逆绝热过程，气体对外所作的功和热量分别为：kg m 0.0090.2160.225m m Δ32=-=-=kJp p V p k k V p W kk V V 135])31(1[30310287.0611.44.1])(1[1d 4.114.131121121=-⨯⨯⨯⨯⨯-=--==--⎰0=Q 终温为： K p p T T kk 41221.)0.30.1(303)(1.411.411212=⨯==--⑶ n =1.2：为多方过程，根据过程方程可得到气体的终温为：K p p T T nn 3.252)0.30.1(303)(21./20.11212=⨯==-气体对外所作的功和热量分别为： kJ p p n T mR W nn g 5.436])31(1[121.3032876])(1[12.112.11121=--⨯⨯=--=--kJn k n T T mc Q V 11.21812.14.12.1)3033.252(717.061)(12=--⨯-⨯⨯=---=3-17 解：混合后各成分的质量分数为：0.0567550500.1421122=+⨯=+=m m m co co ωω20.1637550750.232500.062122,11,222=+⨯+⨯=++=m m m m o o o ωωω0.027550500.0521122=+⨯+=m m m OHOHωω折合分子量为：28.85280.761180.02320.163440.05611ii =+++==∑M M ω)./(2288.28.858314K kg J MR R g ===4－1 解: 由热量守恒J W Q Q 550450100012=-=-= 由克劳休斯不等式：00185.030055054010002211>=-=+K J T Q T Q 0.7617550750.768500.75ω2N =+⨯+⨯=它的设计是不合理的4－2 解：采用电炉取暖时， KW P ef 56.536001024=⨯=-当采用电动机带动卡诺热泵时， kW TT T Q P pump 474.029352056.51211=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= %53.8%10056.5474.0=⨯==efpump P P η6-1 解：①1点：P 1=4MPa , t 1=400︒C查表得：h 1=3215.71kJ/kg , s 1=6.773kJ/(kg.K ) 2点：s 2=s 1=6.773kJ /(kg.K ), P 2=4KPa 查表得：h 2=2040.13kJ/kg , x =0.789 3(4)点：由P 3=P 2=4KPa 查表得：h 3=121.29kJ/kg吸热量：q 1=h 1-h 3=3215.71－121.29=3094.42kJ/kg 净功量：w net =h 1-h 2=3215.71－2040.13=1175.58kJ/kg 热效率：η=1q w net =42.309458.1175=37.99%干度：x =0.789②1点：由P 1=4MPa , t 1=550︒C查表得：h 1=3558.58kJ/kg , s 1=7.233kJ/(kg.K )2点：由s 2=s 1=7.233kJ /(kg.K ), P 2=4kPa 查表得：h 2=2179.11kJ/kg , x =0.846 3(4)点：由P 3=4kPa, 查表得: h 3=121.29kJ/kg吸热量：q 1=h 1－h 3=3558.58－121.29=3437.29kJ/kg 净功量：w net =h 1－h 2=3558.58-2179.11=1379.47kJ/kg 热效率：η=1q w net =29.343747.1379=40.13%干度：x =0.8466-6 解: (1)k =1.4 循环热效率为： 55.33%5.7111114.11=-=-=--k εη压缩过程为可逆绝热过程，所以有：K T v v T T k k 6385.728514.11112112＝＝－⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=--εkPa P v v P P k k16455.7984.112112=⨯==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ε (2)k =1.3循环热效率为：%36.545.7111113.11=-=-=--k εη压缩过程为可逆绝热过程，所以有：K T v v T T k k 5225.728513.11112112＝＝－⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=--εkPa P v v P P k k13455.7983.112112=⨯==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ε9-3 有一炉墙，厚度为20 cm ，墙体材料的热导率为1.3 W/(m ⋅K)，为使散热损失不超过1500 W/m 2 ,紧贴墙外壁面加一层热导率为0.1 W/(m ⋅K)的保温层。

热工基础习题及答案工程热力学第一章 基本概念1-2 试确定表压力为0.01MPa 时U 形管压力计中液柱的高度差。

（1）U 形管中装水，其密度为1000kg/m 3；（2）U 形管中装酒精，其密度为789kg/m 3。

解答：m29.178981.91001.02m02.1100081.91001.0166=⨯⨯=∆=⨯⨯=∆=∆∴∆=酒精水）（）即（h h gP h h g P gg ρρ 1-3 用U 形管测量容器中气体的压力。

在水银柱上加一段水柱（如图1-3）。

已侧的水柱高850mm ，汞柱高520mm 。

当时大气压力为755mmHg 。

问容器中气体的绝对压力为多少MPa ？解答：MPa P P P P Hg O H 178.080665.98503224.1335207552b =⨯+⨯+=++=）（图1-3 图1-41-4 用斜管压力计测量锅炉烟道中烟气的真空度（如图1-4）。

管子的倾角o30=α；压力计中使用密度为800kg/m3的煤油；斜管中液柱长度l=200mm 。

当时大气压力mmHg P 745b =。

问烟气的真空度为多少毫米水柱？绝对压力为多少毫米汞柱？解答：mmHgP P P mmHgPa h g P v b o v 1135.7391050062.78.7847452801001972.18.784 8.81784.930sin 2.0800131=⨯⨯-=-==⨯⨯=⨯⨯⨯=∆=--绝）（）（ρ1-7 从工程单位制热力性质表中查得，水蒸汽在500℃、100at 时的比体积和比焓分别为kg kcal h kg m v /6.806/03347.03==、。

在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学各为多少？解答：kgkJ pV U MPaP /8.304803347.01080665.91868.46.806h 280665.91080665.9100134=⨯⨯-⨯=-==⨯⨯=）（）（1-8 摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为C 0o和C 010o，而华氏温标则相应地取为F o32和F o 212。

山东大学热工基础课后习题解答第一章思考题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。

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 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。

本次作业是本门课程本学期的第3次作业，注释如下：本次作业为9-12章内容。

离线作业打印版一、单项选择题(只有一个选项正确，共10道小题)1. 导热系数是衡量物质导热能力的重要指标，其大小除与材料的成分、分子结构、密度有关外，还与（）(A) 物体的几何形状有关(B) 物体的温度和含水率有关(C) 物体的温度有关，但与含水率无关(D) 物体的含水率有关，但与温度无关正确答案：B解答参考：2. 非稳态导热的（）(A) 温度场和热流密度都不随时间变化(B) 温度场不变，热流密度随时间变化(C) 热流密度不变，温度场随时间变化(D) 温度场和热流密度都随时间变化正确答案：D解答参考：≤0.1M），意味着（）3. 集总参数法的适用条件是：Bi≤0.1（或BiV(A) 该物体的体积很小(B) 该物体的导热系数很大(C) 该物体表面的对流换热热阻远大于内部的导热热阻(D) 该物体表面的对流换热热阻远小于内部的导热热阻正确答案：C解答参考：4. 关于对流换热系数，以下说法错误的是（）(A) 液体的对流换热系数大于气体的对流换热系数(B) 有相变的对流换热系数大于无相变的对流换热系数(C) 紊流的对流换热系数大于层流的对流换热系数(D) 光滑表面的对流换热系数大于粗糙表面的对流换热系数正确答案：D解答参考：5. 一般情况下，强迫对流换热系数（）自然对流换热系数(A) 小于(B) 等于(C) 大于(D) 无法比较正确答案：C解答参考：6. 如图所示，两半球内表面之间的辐射角系数X1,2为（）(A) 1(B) 1/2(C) 1/3(D) p/2正确答案：B解答参考：7. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，遮热板的表面发射率（黑度）越大，削弱辐射换热的效果（）(A) 越好(B) 越差(C) 没有影响(D) 视遮热板的表面温度而定正确答案：B解答参考：8. 将热电偶置于烟道中测烟气温度（烟气温度高于环境温度），在有、无遮热套筒条件下测得的温度分别为T1和T2，判断下列四种情况中正确的是（）(A) T1=T2＜烟气真实温度(B) T1 =T2＞烟气真实温度(C) T1＞T2＞烟气真实温度(D) T2＜T1＜烟气真实温度正确答案：D解答参考：9. 为强化传热采用的错误措施是（）(A) 提高流体的流速(B) 在对流换热系数较小的一侧壁面加肋(C) 改良流体的物性(D) 在对流换热系数较大的一侧壁面加肋正确答案：D解答参考：10. 下列说法正确的是（）(A) 平板和圆管加厚都能强化传热(B) 平板和圆管加厚都定能削弱传热(C) 平板加厚定能削弱传热，而圆管加厚不一定(D) 平板加厚定能强化传热，而圆管加厚不一定正确答案：C解答参考：二、判断题(判断正误，共25道小题)11.不同温度的等温线绝不会相交正确答案：说法正确解答参考：12.热流线不一定总与等温线垂直相交正确答案：说法错误解答参考：13.热流密度的方向始终与温度梯度的方向相反正确答案：说法正确解答参考：14.热对流和对流换热描述的是相同的概念正确答案：说法错误解答参考：15.雷诺数表示流体的惯性力和浮升力的比值正确答案：说法错误解答参考：16.雷诺数表示流体的惯性力和粘性力的比值正确答案：说法正确解答参考：17.同样的对流换热现象，也可能有不完全相同的准则式正确答案：说法正确解答参考：18.任何物体，只要其温度高于 0K，该物体就具有热辐射的能力正确答案：说法正确解答参考：19.在真空中不能进行辐射换热正确答案：说法错误解答参考：20.两物体辐射换热时，只是高温物体向低温物体放热正确答案：说法错误解答参考：21.两物体的辐射换热量为零，就表示两物体没有辐射换热正确答案：说法错误解答参考：22.辐射换热时，能量的形式会发生变化正确答案：说法正确解答参考：23.黑体的吸收比（率）和反射比（率）都是最大的正确答案：说法错误解答参考：24.一定温度下，黑体的辐射力最大正确答案：说法正确解答参考：25.辐射表面的温度越高，辐射能量中可见光的份额越大正确答案：说法正确解答参考：26.角系数是一个纯几何参数正确答案：说法正确解答参考：27.辐射表面的温度越高，角系数越大正确答案：说法错误解答参考：28.黑体和灰体的表面热阻均为零正确答案：说法错误解答参考：29.角系数越大，辐射换热的空间热阻越小正确答案：说法正确解答参考：30.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正确答案：说法正确解答参考：31.遮热板的表面发射率（黑度）越低，遮热效果越差正确答案：说法错误解答参考：32.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正确答案：说法正确解答参考：33.在管道外表面包裹保温层总能起到削弱传热的作用正确答案：说法错误解答参考：34.在管径较小的情况下，需要考虑临界热绝缘直径的问题正确答案：说法正确解答参考：35.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，换热器顺流布置和逆流布置的传热效果相同。

第一章 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 6.50506.05.0006.1==-==-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 32.005.107.212=-=-= 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 8.150.45π41133.3745)(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)(62121=-⨯⨯=-==⎰1-6 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 pdV1-7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(500000081)(8121)61(44414233212121=-⨯⨯=-====⎰⎰⎰ππππ1-8 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1-9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 551121121101.822)(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。