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m l h mmm l m kg cm g 1.05.02.030sin 2.0200/800/8.033=⨯======ρ已知：烟气的真空度为：Pa h g p v 8.78430sin 2.081.9800=⨯⨯=⋅⋅=ρ∵ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH 2OO mmH Pa p v 2027.808.784== 烟气的绝对压力为：kPa Pa p p p v b 540.98388.985408.7843224.133745==-⨯=-=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/mkJD D k dD kD W dDkD D d kD pdV dW D D 27.2)(822)6(414233321=-===⋅==⎰ππππ答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ解：由题意：△U = 0 → T 2 = T 1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有：Pa p p T V p T V p T V p 512112222111100.2313⨯==== △U =△H = 03.7 题略解：（1）混合后的质量分数：ωCO 2 = 5.6 %， ωO 2 =16.32 %， ωH 2O =2 %， ωN 2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： M eq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： R eq = 288.124 J/（kg ·K ） （4） 体积分数：φCO 2= 3.67 %， φO 2=14.72 %， φH 2O =3.21 %， φN 2=78.42 %（5）各组分气体分压力：p CO 2 = 0.01101 MPa ， p O 2 =0.04416 MPa ， p H 2O =0.00963 MPa ， p N 2 =0.2353 MPa下面是附加的一些例题，供参考：一、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）？ 解：∵ 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 gK J K kJ p p mR V V mR s m S g g /1426.1/101426.13ln 208.0005.0ln ln31212=⨯=⨯⨯=-==∆=∆-∴ 定压过程用来作功的部分为：w =R g △T二、2kg 某种理想气体按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418.68 kJ ，吸热83.736 kJ ，求：（1）过程的多变指数；（2）气体的c p 和c V 。
二零一七年，秋第一章热力学第一定律1-1用水银压力计测量容器中的压力，在水银柱上加一段水，若水柱高1020mm ，水银柱高900mm ，当时大气压力计上的度数为b 755mmHg p =。
求容器中气体的压力。
解：查表可知：21mmH O=9.80665Pa 1mmHg=133.3224Pa 由题中条件可知2H O Hg b1020 mm 9.80665 Pa 900mm 133.3224Pa 755mm 133.3224Pa 230.651 KPa 0.231MPap p p p =++=⨯+⨯+⨯=≈容器 即容器中气体的压力为0.231MPa 。
1-2容器中的真空度为600mmHg v p =，气压计上的高度是b 755mmHg p =，求容器中气体的绝对压力（用Pa 表示）。
如果容器中的绝对压力不变，而气压计上高度为b 770mmHg p =，求此时真空表的度数（以mmHg 表示）.解：因为600mmHg=600mm 133.3224Pa=79993.4Pa v p =⨯ b 755mmHg=755mm 133.3224Pa=100658.4Pa p =⨯容器中气体的绝对压力为b v 100658.479993.420665Pa p p p =-=-=若以mmHg 表示真空度，则2066520665Pa=mmHg 155mmHg 133.3224p ==则当气压计高度为b 770mmHg p =时，真空表的读数为770mmHg 155mmHg 615mmHg vb p p p '=-=-=1-3用斜管压力计测量锅炉烟道气的真空度，管子倾斜角30α=︒，压力计使用密度30.8g/cm ρ=的煤油，斜管中液柱长200mm l =，当地大气压力b 745mmHg p =。
求烟气的真空度（mmHg ）及绝对压力。
解：压力计斜管中煤油产生的压力为33sin 0.810kg /m 9.80.2m sin30=784Pa j p gl ρα==⨯⨯⨯⨯︒当地大气压为b 745mmHg=745mm 133.3224Pa/mm=99325.2Pa p =⨯则烟气的绝对压力为b j 99325.2Pa 784Pa 98541.2Pa p p p =-=-=若压力计斜管中煤油产生的压力用mmH 2O 表示，则烟气的真空度为22784=784Pa=mmH O=79.95mmH O 9.80665j p1-6气体初态为3110.3MPa, 0.2m p V ==，若在等压条件下缓慢可逆地膨胀到320.8m V =，求气体膨胀所做的功。
热工基础1-3章部分习题参考答案1-41-51-7某种气体在气缸中进行一缓慢膨胀过程，其体积由31.0m 增加到325.0m ，过程中气体压力循{}{}34.0-24.0m MP v p a =变化。
若过程中气缸与活塞的摩擦保持为200 N ，当地大气压力为0.1MP a ，气缸截面面积为31.0m ，试求：(1)气体所作的膨胀功W ；(2)系统输出的有用功W U ；(3)若活塞与气缸无摩擦，系统输出的有用功W u ，re 。
解：（1）该过程可视为可逆过程()KJ dv v pdv w 5.25104.024.06=⨯-==⎰⎰(2) ()KJ v p p w b f w 8.1615.01.01.01200=⨯⎪⎭⎫⎝⎛+=∆+=∴KJ w w w w u 7.88.165.25=-=-= (3) 若无摩擦KJ v p w b w 15=∆= ∴KJ w w w w re u 5.10155.25,=-=-=1-9某蒸汽动力厂加入锅炉的每1MW 能量要从冷凝器排出0.58MW 能量，同时水泵要消耗0.02MW 功，求气轮机输出功率和电厂的热效率。
解：由能量守恒：0.58+P-0.02=1∴P=1-0.58+0.02=0.44电厂对外输出净功等于产生功减去水泵耗功=0.44-0.02=0.4242.0142.010===q w η2-12-3-252 KJ/kg2-62-10某大型气轮机装置的压缩机从环境大气中吸入压力为95 kPa 、温度为20 ℃的空气，空气进入压气机时速度较小，流出压气机时气流压力为1.52MPa 、温度为430℃、速度为90 m/s ，压气机输入功率5000 kW ，试确定空气的质量流量。
已知空气的焓仅是温度的函数，T c h p =。
解：取压气机为系统，为稳定开口系。
()s m f mW zq g c q H Q +∆+∆+∆=221 压气机可视为绝热。
Q=0; 且01=f c ， 0=∆z ， s KJ W s /5000-= ∴()0212212=-+-sf m p m W c q T T c q()()s kg sKJ c T T c W q f p sm /1210902120430004.1/500021322212=⨯⨯+-⨯=+-=-3-93-113-12113-13。
《热工基础与设备》第03章 3ird作业传热学（导热） 2021春《热工基础与设备》第03章-3ird作业-传热学（导热）-2021春第三章传热学习题(1)-导热计算题1、如图所示隧道窑冷却带窑顶为拱形，由耐火粘土砖砌成，拱厚230mm，拱心角为90o,拱内半径为0.85m，拱顶内外表面积平均温度分别为700及100℃，求每米窑长拱顶散失热量。
(已知耐火粘土砖λt=0.836+0.58×10-3t（w/m.℃））2、建有一窑墙，用粘土砖和红砖二层砌筑，厚度均为230mm，窑墙内表面温度为1200℃，外表面温度为100℃，红砖容许采用温度为700℃以下，谋：每平方米窑墙的热损失，并推论红砖在此条件下与否适用于？未知粘土砖及红砖的热传导系数分别为：λ粘土砖＝0.70＋0.55×10-3t（w/m.℃）;λ红砖＝0.46＋0.44×10-3t（w/m.℃）。
3、一炉壁用耐火砖和低碳钢板共同组成，砖的厚度为75mm,热传导系数为1.1w/m.℃，钢板的厚度为6.4mm,热传导系数为39w/m.℃。
砖的内表面温度为647℃，钢板的外表面温度为137℃。
（1）试求每平方米炉壁通过的热流量；（2）例如每平方米壁面存有18个直径为19mm的刚螺栓（λ=39w/m.℃）沿着，试求这时热流量减少的百分率。
4、蒸汽直管道的外径d1=30mm，准备包两层厚度都是15mm的不同材料的热绝缘层。
a 种材料的导热系数λa=0.04w/m℃，b种材料的导热系数λb=0.1w/m℃。
若包裹好后两层热绝缘层最内与最外温差恒定一定，试问从减少热损失的观点看下列两种方案；(1)a在里层，b在外层，(2)b在里层，a在外层。
哪一种方案好?为什么?通过计算说明。
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。
工程热力学与传热学第三章 理想气体的性质与热力过程 典型问题分析一. 基本概念分析1 c p ，c v ，c p -c v ，c p /c v 与物质的种类是否有关，与状态是否有关。
2 分析此式各步的适用条件:3将满足下列要求的理想气体多变过程表示在p-v 图和T-s 图上。
（1） 工质又膨胀，又升温，又吸热的过程。
（2） 工质又膨胀，又降温，又放热的过程。
4 试分析多变指数在 1<n<k 范围内的膨胀过程特点。
二. 计算题分析理想气体状态方程式的应用 1某蒸汽锅炉燃煤需要的标准状况下，空气量为 q V =66000m 3/h ，若鼓风炉送入的热空气温度为t 1=250°C ，表压力 p g1=20.0kPa 。
当时当地的大气压力 p b =101.325kPa 。
求实际的送风量为多少？理想气体的比热容 2在燃气轮机动力装置的回热器中，将空气从150ºC 定压加热到350ºC ，试按下列比热容值计算对每公斤空气所加入的热量。
01 按真实比热容计算；02 按平均比热容表计算（附表2，3）； 03 按定值比热容计算；04 按空气的热力性质表计算（附表4）； 3已知某理想气体的比定容热容c v =a+bt ， 其中a ，b 为常数，试导出其热力学能，焓和熵变的计算式。
理想气体的热力过程 4一容积为 0.15m 3 的储气罐，内装氧气，其初始压力 p 1=0.55MPa ，温度 t 1=38ºC 。
若对氧气加热，其温度，压力都升高。
储气罐上装有压力控制阀，当压力超过 0.7MPa 时，阀门便自动打开，dTm c dHpV U d pV d dU pdV dU WdU Q P ==+=+=+=+=)()(δδ典 型 问 题放走部分氧气，即储气罐中维持的最大压力为 0.7MPa 。
问当罐中氧气温度为 285ºC 时，对罐中氧气共加入了多少热量？设氧气的比热容为定值。
热工基础第三章作业题及答案
3-3 体积为0.03m 3的某刚性储气瓶内盛有700kPa 、20℃的氮气。
瓶上装有一排气阀，压力达到880kPa 时阀门开启，压力降到850kPa 时关闭。
若由于外界加热的原因造成阀门开启，问：
(1)阀开启时瓶内气体温度为多少？
(2)因加热，阀门开闭一次期间瓶内气体失去多少？设瓶内氮气温度在排气过程中保持不变。
答案：（1）t 2=93.3℃; (2)∆m =0.0097kg
3-4 氧气瓶的容积V =0.30m 3，瓶中氧气的表压力p gl =1.4MPa ，温度t 1=30℃。
问瓶中盛有多少氧气？若气焊时用去一半氧气，温度降为t 2=20℃，试问此时氧气瓶的表压力为多少？(当地大气压力p b =0. 098MPa)
答案： m =5.72kg; p g2=0.625MPa.
3-6 某理想气体等熵指数κ=1.4，定压比热容c p =1.042kJ/(kg.K)，求该气体的摩尔质量M 。
答案：M =27.93 g/mol
3-8 摩尔质量为0.03kg/mol 的某理想气体，在定容下由275℃加热到845 ℃，若比热力学能变化为400kJ/kg ，问焓变化了多少？
热求其热力学能、焓和熵的变化。
答案：∆ℎ=557.9kJ/kg
3-11 在体积V =1.5m 3的刚性容器内装有氮气。
初态表压力p gl =2.0MPa ，温度t =230℃，问应加入多少热量才可使氮气的温度上升到750℃？其焓值变化是多少？大气压力为0.1MPa 。
(1)按定值比热容计算；
(2) 按平均比热容的直线关系式计算；
(3)按平均比热容表计算；
(4) 按真实比热容的多项式表达式计算。
答案：(1) Q =8137 kJ, ΔH =11410 kJ (2) Q =9005 kJ, ΔH =12260 kJ
(3) Q =8962 kJ, ΔH =1200 kJ (4) Q =9025 kJ, ΔH =12280 kJ
3-15 由氧气、氮气和二氧化碳组成的混合气体，各组元的摩尔数为
2O 0.08mol n =，2N 0.65mol n =，2CO 0.3mol n =
试求混合气体的体积分数，质量分数和在p = 400kPa 、t =27℃时的比体积。
答案：x O2=0.078, x N2=0.631, x CO2=0.291 w O2=0.076, w N2=0.536, w CO2=0.388 R g,eq =0.252 kJ/(kg.K), v =0.0189 m 3/kg.
3-19 某理想气体初温T 1=470K ，质量为2.5kg ，经可逆定容过程，其热力学能变化为△U =295. 4kJ ，求过程功、过程热量以及熵的变化。
设该气体R g =0.4 kJ/( k g ．K)，κ=1.35，并假定比热容为定值。
答案：W =0, Q =295.4 kJ, ΔS=0.568 kJ/K
3-22试将满足以下要求的理想气体多变过程在p -v 图和T -s 图上表示出来（先画出四个基本热力过程）：
(1) 气体受压缩，升温和放热；
(2) 气体的多变指数n =0.8，膨胀；
(3) 气体受压缩，降温又降压；
(4) 气体的多变指数n=1.2，放热；
(5) 气体膨胀，降压且放热。
答案：
3-25一容积为0.2m3的贮气罐，内装氮气，其初压力p1=0. 5MPa，温度t1=37C。
若对氮气加热，其压力、温度都升高。
贮气罐上装有压力控制阀，当压力超过0. 8MPa时，阀门便自动打开，放走部分氮气，即罐中维持最大压力为0. 8MPa。
问：当贮气罐中氮气温度为287℃时，对罐内氮气共加人多少热量？设氮气比热容为定值。
答案：Q=Q v+Q p=150+67.96=218 kJ
3-31 湿饱和蒸汽的p=0.9MPa，x=0. 85，试由水蒸气表求t、h、v、s和u。
答案：t s=175.39℃, h=2468.99 kJ, v=0.18284 m3/kg, s=5.9431 kJ(kg.K), u=2304.43 kJ(kg.K)
3-33开水房烧开水用p=0.1MPa，x=0.86的蒸汽与t=20℃同压下的水混合，试问欲得5t的开水，需要多少蒸汽和水？
答案：m v=773kg, m w=4267 kg
3-36汽轮机的进口蒸汽参数为p1=3.0MPa、t1=435℃。
若经可逆绝热膨胀至p2=0.005 MPa，蒸汽流量为4. 0kg/s，求汽轮机的理想功率为多少千瓦？
答案：P=4660 kW
3-37一刚性容器的容积为0.3m3，其中体积的五分之一为饱和水，其余为饱和蒸汽，容器中初压为0. 1MPa。
欲使饱和水全部汽化，问需加入多少热量？末态压力为多少？若热源温度为500℃，试求不可逆温差传热的有效能损失。
设环境温度为27℃。
答案：S g=66.83 (kJ/K), I= 20050 (kJ)
3-43设大气压力为0.1MPa，温度为25℃，相对湿度为 =55%，试用分析法求湿空气的露点温度、含湿量及比焓。
并查h-d图校核之。
答案：计算：t d=14.8℃, d=0.011kg/kg(a), h=53.15 kJ/kg
查图：t d=15℃, d=0.0108kg/kg(a), h=53 kJ/kg
3-45设大气压力为0.lMPa，温度为30℃，相对湿度为0.8。
如果利用空气调节设备使温度降低到10℃去湿，然后再加热到20℃，试求所得空气的相对湿度和单位质量干空气在空气调节设备中所放出的热量。
答案：φ=53%
3-47在容积为100m3的封闭室内，空气的压力为0.lMPa，温度为25℃，露点温度为18℃。
试求室内空气的含湿量和相对湿度。
若此时室内放置盛水的敞口容器，容器的加热装置使水能保持25℃定温蒸发至空气达到定温下饱和空气状态。
试求达到饱和空气状态下空气的含湿量和水的蒸发量。
答案：d2=0.0204kg/kg(a)。
