工程热力学课后题答案
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习题及部分解答
第一篇 工程热力学 第一章 基本概念
1.
指出下列各物理量中哪些是状态量,哪些是过程量: 答:压力,温度,位能,热能,热量,功量,密度。
2.
指出下列物理量中哪些是强度量:答:体积,速度,比体积,位能,热能,热量,功量,密度。
3.
用水银差压计测量容器中气体的压力,为防止有毒的水银蒸汽产生,在水银柱上加一段水。若水柱高mm 200,水银柱高mm 800,如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ,试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ?解:根据压力单位换算
kPa
p p p p kPa
Pa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==⨯=⨯==⨯=⨯=
4.
锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量,如图2-27所示。若已知斜管倾角 30=α,压力计中使用3/8.0cm g =ρ的煤油,斜管液体长度mm L 200=,当地大气压力MPa p b 1.0=,求烟气的绝对压力(用MPa 表示)解:
MPa
Pa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -⨯==⨯⨯⨯==α
ρ
MPa p p p v b 0992.0108.7841.06=⨯-=-=-
5.一容器被刚性壁分成两部分,并在各部装有测压表计,如图2-28所示,其中C 为压力表,读数为kPa 110,B 为真空表,读数为kPa 45。
若当地大气压kPa p b 97=,求压力表A 的读数(用kPa 表示)
kPa p gA 155=
6. 试述按下列三种方式去系统时,系统与外界见换的能量形式是什么。
(1).取水为系统;
(2).取电阻丝、容器和水为系统; (3).取图中虚线内空间为系统。 答案略。
7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量,起读数为MPa 4.13;冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量,其读数为mmHg 706。若大气压力为MPa 098.0,试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力(用MPa 表示) MPa p MPa p 0039.0;0247.021==
8.测得容器的真空度mmHg p v 550=,大气压力MPa p b 098.0=,求容器
内的绝对压力。若大气压变为MPa p b
102.0=',求此时真空表上的读数为多少mmMPa ? MPa p MPa p v
8.579,0247.0='= 9.如果气压计压力为kPa 83,试完成以下计算: (1).绝对压力为11.0MPa 时的表压力;
(2).真空计上的读数为kPa 70时气体的绝对压力;
(3).绝对压力为kPa 50时的相应真空度(kPa ); (4).表压力为MPa 25.0时的绝对压力(kPa )。 (1).kPa p g 17=; (2).kPa p 13=;
(3).kPa p v 33=; (4).kPa p 333=。
10.摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0℃和
100℃,而华氏温标则相应地取为32℉和212℉。试导出华氏温度和
摄氏温度之间的换算关系,并求出绝对零度所对应的华氏温度。
B At t F +=
将水在标准大气压下的冰点值032和F ℃,以及沸点值
100292和F ℃代入,得
⎩⎨
⎧+=+=B
A B
100212032 解该二元一次方程组,得:32,8.1==B A 。
从而有 328.1+=t t F 当15.273-=t ℃时,有
)(7.45932_)15.273(8.1F t F
-=+-⨯=
11.气体进行可逆过程,满足pV C =(C 为常数),试导出该气体从状态1变化到状态2时膨胀功的表达式,并在p V -图上定性画出过程线、示出膨胀功。
答案:略
12.某气体的状态方程为g pV R T =,试导出: (1).定稳下气体,p v 之间的关系; (2).定压下气体,v T 之间的关系; (3).定容下气体,p T 之间的关系。
答案:(1).
2112v v p p =;(2).1212T T v v =;(3). 1
212T T
p p =。
第二章 热力学第一定律
1.一蒸汽动力厂,锅炉的蒸汽产量为318010/q kg h =⨯,输出功率为
55000P kW =,全厂耗煤,19.5/m c q t h =,煤的发热量为33010/c q kJ kg =⨯。
蒸汽在锅炉中吸热量2680/q kJ kg =。试求: (1).该动力厂的热效率t η;
(2).锅炉的效率B η(蒸汽总吸热量煤的总发热量)。
解:(1).锅炉中蒸汽吸热量
)
(1034.1)/(1082.42680101805
8
3kW h kj q q m H ⨯=⨯=⨯⨯=⋅=Φ
热效率 %411034.1550005
=⨯=Φ=
H t P η (2).锅炉效率 B
H
B
ΦΦ=
=
煤的总放热量蒸汽总放热量η
%5.8210
625.11034.1)
(10625.13600
1030105.195
5
53
3,=⨯⨯=ΦΦ=⨯=⨯⨯⨯=⋅=ΦB H c c b B kW q q η 2.系统经一热力过程,放热8kj 对外做功26kJ 。为使其返回原状态,对系统加热6kJ ,问需对系统作功多少?
解:由W U Q
+∆=得
)(34268kj W Q U
-=--=-=∆
对于返回初态的过程
kj
U Q W kj
U U 2834634-=-='∆-='=∆-=∆