热工基础(4.1.1)--第五章习题作业及答案
热工基础第五章作业题
5-2 空气流经出口面积为A 2=10cm 2的渐缩喷管，喷管进口的空气参数为p 1=2.0MPa 、t l =80℃、c 1=150m/s ，背压p b =0.8MPa ，试求喷管出口处空气的流速和流经喷管的空气流量。若喷管的速度系数为0.96，喷管的出口流速和流量又为多少？
答案：（1）c 2=339.5 m/s ，q m =0.489 kg/s 。 （2）c 2’=325.9 m/s ，q m ’=0.462 kg/s 。
5-3 水蒸气经汽轮机中的喷管绝热膨胀，进入喷管的水蒸气参数p 1=0.9MPa 、t 1=525℃，喷管背压为p b =0.4MPa 、若流经喷管的质量流量q m =6kg/s ，试进行喷管的设汁计算。 答案：选缩放喷管，A cr =5.79 cm 2，A 2=5.99 cm 2
5-7 一锅炉锅筒，壁厚20mm ，外径0.6m ，热导率K)58W/(m ?=λ，烟气温度C 10001°=t ，水温C 2002°=t 。烟气到锅筒壁的总表面传热系数K)W/(m 1612
1?=h ，锅筒壁壁面到水
的表面传热系数K)W/(m 232622?=h 。
求锅筒的热流密度和汽包外壁表面的温度。若锅筒内壁表面结了一层5mm 的水垢，其热导率K)W/(m 312?=.λ，再求各值。
答案：无垢q =85150（W/m 2）
，t w1=269.3℃；结垢q =58800（W/m 2），t w 1=493.1℃；
5-11一套管式换热器长2m ，外壳内径为6cm ，内管外径为4cm ，厚3mm 。内管中流过冷却水，平均温度为40°C ，质量流量为0.0016m 3/s 。平均温度70°C 的L-AN14润滑油流过环形空洞，质量流量为0.005 m 3/s 。试计算内外壁面均洁净的传热系数值。冷却水系经处理的冷却塔水，管壁材料为黄铜。（油类被冷却时，层流换热可按1/30.14f w 1.86(/)(/)Nu RePrd l ηη=计算，定性温度为流体平均温度）。
答案：k 0=217.8 W/(m 2.K)
5-22某单级活塞式空压机每小时吸入温度t 1=17℃、压力p 1=0.1MPa 的空气120m 3，输出空气的压力为p 2=0.64MPa 。试按下列三种情况机算压气机所需的理想功率及气体的出口温度： (l)定温压缩；
(2)绝热压缩；
(3)多变压缩(n =1.2)。
答案：(1) P c,T =6.19 kW; (2) P c,s =8.2 kW; (3) P c,n =7.3 kW
5-23 一台两级压缩级间冷却压气机，进入压气机的空气温度是t 1=17℃、压力p 1=0.1MPa ，压气机将空气压缩至p 3=2.5MPa ，压气机的生产量为500m 3/h （标准状态），两级压气机中的压缩过程均按多变指数n =1.25进行。现以压气机耗功最小为条件，试求：
(1)空气在低压气缸中被压缩后的压力p 2；
(2)空气在气缸中压缩后的温度；
(3)压气机耗功及功率；
(4)空气在级间冷却器中放出的热量。
答案：(1) P2= 0.5 MPa, (2) T2=400 K, (3) w c =316.1 kJ/kg, P c,n =56.9 kW
5-24 某轴流式压气机，每秒生产20kg 压力为0.5MPa 的压缩空气。若进入压气机的空气温度为t 1=20℃、压力为p l =0.1MPa ，压气机的绝热效率s c ,η=0.92，求出口处压缩空气的温度
及该压气机的耗功率。
答案：T 2’=478.9 K, P =37300 kW
5-26 定容加热汽油机的循环每千克空气加入热量l000kJ ，压缩比5/21==v v ε，压缩过程的初参数为l00kPa 、15℃。试求：
(l)循环的最高压力和最高温度；
(2)循环热效率。
答案：(1) T max =1943 K, p max = 3.37 MPa; (2)
5-30 某燃气轮机装置定压加热理想循环如图16-10所示。压气机进口参数为
p 1=0.1MPa,T 1=300K ，压气机增压比6/12==p p π，燃气轮机进口处燃气温度T 3=1000K 。取空气的c p =1.004kJ/(kg·K)，κ=1.4，试求：
(1)循环各点的温度和压力；
(2)循环的吸热量、放热量和净功量；
(3)循环的热效率。
答案：(1) p 1= 0.1MPa, T 1=300 K; p 2= 0.6MPa, T 2=500.6K; p 3= 0.6MPa, T 3=1000K;
p 4 =0.1MPa, T 4=599.3K.
(2) q H =501.4 kJ/kg, q L =300.5 kJ/kg, w 0=200.9 kJ/kg, (3)
5-32 某燃气轮机装置的定压加热实际循环中，压气机进口空气p 1=0.1MPa 、t 1=20℃，5/12==p p π，循环最高温度t 3=1000℃压气机绝热效率s c,η=0.84，燃气轮机的相对内效率T η=0.91，
试求：
(1)循环各点的温度：
(2)循环的加热量、放热量和净功：
(3)压气机和燃气轮机中不可逆过程的熵产。
答案：(1) T 1=293 K, T 2’=496.7K, T 3=1273K, T 4’=846K.
(2) q H =779.8 kJ/kg, q L =555.2 kJ/kg, w 0=224.6 kJ/kg,
(3) s g,c =0.068 kJ/(kg.K), s g,T =0.0517 kJ/(kg.K)
5-35 某蒸汽动力循环装置为朗肯循环。蒸汽的初压为p 1=4MPa ，背压p 2=0.005MPa ，若初温分别为300℃和500℃，试求蒸汽在不同初温下的循环热效率t η及蒸汽的终态干度2x 。 答案：(1) t 1=300℃时，x 2=0.743，
（2）t 1=500℃时，x 2=0.832，
5-38 某蒸汽压缩制冷循环如图18-4所示。制冷剂为R134a 。蒸发器出口制冷剂的温度为t 1=- 15℃，在冷凝器中冷凝后的R134a 为饱和液，温度t 3=25℃，试求：
(l)蒸发器中R134a 的压力和冷凝器中R134a 的压力；
(2)循环的制冷量q L 循环净功0w 和制冷系数ε；
(3)若该装置的制冷能力为Q L=42×104kJ/h，R134a的质量流量为多大？答案： (1) p1=164.36kPa, p2=665.49 kPa.
(2) q L=154.34 kJ/kg, w0=29.06 kJ/kg, ε=5.3
(3) qm=2555.4kg/h
热工基础习题参考答案(部分)
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
热工基础习题答案1--8
1--------4 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 1.29310 100108.91951021332414 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 3 222m 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）不可逆过程的功不能用pdV W ? = 2 1 计算，本题用外界参数计算功是一种 特例（多数情况下外界参数未予描述，因而难以计算）。 （2）系统对外做功97.999 J ，用于提升重物的功量为V p g ?2，另一部分V p b ?是克服
热工基础课后答案超详细版
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得概念？ 答：平衡状态就是在不受外界影响得条件下,系统得状态参数不随时间而变化得状态.而稳定状态则就是不论有无外界影响,系统得状态参数不随时间而变化得状态。可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态得概念,就是为了能对系统得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？若工质得压力不变,问测量其压力得 压力表或真空计得读数就是否可能变化? 答：不能,因为表压力或真空度只就是一个相对压力。若工质得压力不变，测量其压力得压力表或真空计得读数可能变化，因为测量所处得环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时,表明被测对象得实际压力愈大还就是愈小？ 答:真空表指示数值愈大时，表明被测对象得实际压力愈小。 ４、准平衡过程与可逆过程有何区别? 答：无耗散得准平衡过程才就是可逆过程,所以可逆过程一定就是准平衡过程，而准平衡过程不一定就是可逆过程. ５、不可逆过程就是无法回复到初态得过程,这种说法就是否正确? 答:不正确。不可逆过程就是指不论用任何曲折复杂得方法都不能在外界不遗留任何变化得情况下使系统回复到初态,并不就是不能回复到初态。 6、没有盛满水得热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧,这就是什幺原因? 答:水温较高时,水对热水瓶中得空气进行加热，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,热水瓶中得空气受冷，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得压力时,压力表液柱直径得大小对读数有无影响? 答:严格说来，就是有影响得,因为Ｕ型管越粗，就有越多得被测工质进入Ｕ型管中,这部分工质越多,它对读数得准确性影响越大。 习题 1－１解: 1. 2. 3. 4. 1-2图1-８表示常用得斜管式微压计得工作原理。由于有引风机得抽吸，锅炉设备得烟道中得压力将略低于大气压力。如果微压机得斜管倾斜角,管内水 解:根据微压计原理，烟道中得压力应等于环境压力与水柱压力之差
热工基础与应用课后习题答案(全)第二版
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 6.50506.0 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=-=-=
热工基础第十章张学学思考题答案
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。
热工基础习题
第一章热力学基础知识 一、填空题 1．实现能和能相互转化的工作物质就叫做。 2．热能动力装置的工作过程，概括起来就是工质从吸取热能，将其中一部分转化为，并把余下的一部分传给的过程。 3．热力系统与外界间的相互作用一般说有三种，即系统与外界间的交换、交换和交换。4．按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为和两类。 5．状态参数的变化量等于两状态下，该物理量的差值，而与无关。 6．决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需个。 7．1mmHg=Pa；1mmH2O=Pa。 8．气压计读数为750mmHg，绝对压力为×105Pa的表压力为MPa。 9．用U形管差压计测量凝汽器的压力，采用水银作测量液体，测得水银柱高为。已知当时当地大气压力Pb=750mmHg，则凝汽器内蒸汽的绝对压力为MPa。 10．一个可逆过程必须是过程，而且在过程中没有。 11．只有状态才能用参数坐标图上的点表示，只有过程才能用参数坐标图上的连续实线表示。 12．热量和功都是系统与外界的度量，它们不是而是量。13．工质作膨胀功时w0，工质受到压缩时w0，功的大小决定于。二、名词解释 1．标准状态—— 2．平衡状态—— 3．准平衡过程—— 4．可逆过程—— 5．热机—— 6．热源—— 7．热力系统—— 8．体积变化功—— 9．热力学温标—— 10．孤立系—— 三、判断题 1．物质的温度越高，则所具有的热量愈多。 2．气体的压力越大，则所具有的功量愈大。 3．比体积和密度不是两个相互独立的状态参数。 4．绝对压力、表压力和真空都可以作为状态参数。 6．孤立系内工质的状态不会发生变化。 7．可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程。 8．凝汽器的真空下降时，则其内蒸汽的绝对压力增大。 9．若容器中气体的压力没有改变，则压力表上的读数就一定不会改变。 四、选择题 1．下列各量可作为工质状态参数的是： （1）表压力；（2）真空；（3）绝对压力。 2．水的三相点温度比冰点温度应： （1）相等；（2）略高些；（3）略低些。 3．下列说法中正确的是： （1）可逆过程一定是准平衡过程； （2）准平衡过程一定是可逆过程； （3）有摩擦的热力过程不可能是准平衡过程。
热工基础思考题答案(第1-6章)
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
热工基础课后题答案
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 b 1020 mm 9.80665 Pa 900mm 133.3224Pa 755mm 133.3224Pa 230.651 KPa 0.231MPa p 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 20665 20665Pa= mmHg 155mmHg 133.3224 p == 则当气压计高度为b 770mmHg p =时，真空表的读数为 770mmHg 155mmHg 615mmHg v b 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
热工基础第十一章习题解答
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(1 2 =-? --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(1 2 =-? --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(1 2 =-? --T b T b F F λλ（ 当温度为6000K 时， K m T ?=?=μλ24004.060001 K m T ?=?=μ λ150005.260002 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(1 2 =-? --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。
热工基础答案
热工基础答案 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 6.50506.0 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 32.075.107.212=-=-= 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 8.150.45π4 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
热工基础课后答案第八和九章
第八章 习 题 8-1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m ·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。 解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 W K A R /407.745 2302.0=??= ＝ λδm 热流量 W t t A Q w w 67500002 .05010045232 1=? ??-=－＝δ λ 热流密度 2 /1125002 3675000m W S Q q ＝?= = 8-2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃， 管内对流换热的表面传热系数为70=h W/(m 2 ·K) ，热5000=q W/m 2 ，试求 管壁温度及热流量。 解：由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 C t h q t f w 0 42.1518070 5000=+= += W s q Q 53.2405 .04 5.250002 =?? ??=π ＝ 8-3. 一单层玻璃窗，高1.2m ，宽1m ，玻璃厚0.3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m ·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2 ·K)和202=h W/(m 2 ·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。 解：对流换热计算公式： W h h t t s Q f f 9.7120 105 .10003.05 152012.1112 1 21=+ ? ?+ + -? =＋ －＝λ δ 导热热阻为：W K R /000286.005 .10003.01=== λ δ 内侧对流换热热阻为：W K h R /2.05 1112== = 外侧对流换热热阻为：W K h R /05.020 112 3== = 8-4. 如果采用双层玻璃窗，玻璃窗的大小、玻璃的厚度及室内外的对流换热条件与1-3题相同，双层玻璃间的空气夹层厚度为5mm ，夹层中的空气完全静止，空气的导热系数为
热工基础复习题新
《热工基础》复习题 一、概念题 1、 孤立系统 2、 工质 3、 平衡状态 4、 技术功 5、 理想气体 6、 湿蒸汽的干度 7、 热力学第二定律的两种说法； 8、 熵增原理； 9、 水的临界点； 10、 临界压力比； 11、 压气机的绝热效率； 12、 热机的相对内效率； 13、 湿空气的相对湿度； 14、 湿空气的露点 15、 导热 16、 热对流 17、 热辐射 18、 黑体 19、 灰体 20、 传热过程 二、综合题 1、简述动力循环的定义及其经济评价指标。 2、喷管有哪两种型式？其内部的能量转换关系如何？ 3、分别从热力学第一定律和第二定律出发，简述热电机组热效率偏低的原因。 4、假设燃气在燃气轮机内的膨胀过程是绝热的，且其初始参数及末压力固定不变。若燃气可视为理想气体，请利用T-s 图定性分析膨胀过程中的不可逆性对燃机经济性的影响。 5、什么是对流换热？影响对流换热系数的因素有哪些？ 6、推导对流换热的微分方程式？并简述其用途。 7、什么是换热器？根据工作原理不同，它可分为那三类？ 8、传热问题中常遇到哪三类边界条件？ 三、计算题 1、 某书房采用电加热取暖，如果房内空气质量为36kg ，现要把这些空气在10分钟内 从5℃定压加热到25℃，则电加热功率是多少？已知空气可视为理想气体，其摩尔质量为0.029kg/mol 。假设房间的热损失占加热量的25％。 2、 一个体积为3m 3 的贮气罐内装有温度为47℃的氮气（其摩尔质量为0.028k g/mol ）。 贮气罐上的压力表读数为Pa p e 5 106?=，大气压Pa p b 510=。求罐内氮气 的质量。 3、 蒸汽以216t/h 的流量流经汽轮机，且其在汽轮机进、出口处的焓值分别为3250kJ/kg 和2150kJ/kg 。若汽轮机与外界的换热量可忽略不计，求汽轮机的功率。 4、 一卡诺机工作在1200K 和300K 的两个恒温热源之间。试问热机每做出1kW ?h 的
热工基础期末总复习重点(张学学)
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 p = p + p p — p - p 只有绝对压力p 才是状态参数 N Nb W N Hb Nv 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 E U E k E p 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一定律表达式 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 对于单位质量工质的可逆过程 = d// + pdv q = Aw +
热工基础(第二版)课后习题部分答案 (2) 王平阳等编
热工基础题目 1-11 在冬季，工厂某车间每一小时经过墙壁等处的损失热量3 000 000 KJ，车间各工作机器消耗的动力为400 KW，假定其最终全部变成热能散发在车间内，另外，室内经常点着50盏100W的电灯，为试车间内温度不变，每小时加入多少热量？ 1-12 水在101325 Pa，100 ℃下定压汽化，比体积由0.001 m3/Kg增加到1.76 m 3/Kg，若气化潜热为2250KJ/Kg,已知定压汽化过程汽化潜热为晗差，求1Kg水灾定压汽化过程中的热力学能变化量。 1-14质量为1275Kg的汽车在以60 000m/h 速度行驶时被刹车制动，速度降至20 000m/h ，假定刹车过程中0.5Kg的刹车带和4Kg的刚刹车鼓均匀加热，但与外界没有传热。刹车和刚刹车鼓的比热容分别是 1.1KJ/(Kg.K)和0.46 KJ/(Kg.K)，求刹车带和刚刹车鼓的升温。 1-17 空气在压气机中被压缩，压缩前的空气参数为：P1=0.1MPa,v1=0.845m3/Kg,压缩后的参数是P2=1MPa,v2=0.175m3/Kg,压缩过程中1Kg空气热力学能增加146.5KJ，同时向外放出50KJ，压气机每分钟压缩空气1Kg,带动此压气机要用多大功率的电动机？ 1-20 蒸汽动力厂中锅炉以流量40 000Kg/h向汽轮机提供蒸汽，汽轮机进口处的压力表的读书为8.9MPa,蒸汽的焓是3441KJ/Kg,汽轮机出口处的真空表的读数为730.6mmHg,出口处蒸汽的焓是2248KJ/Kg，汽轮机向环境散热为6.81×KJ/h,若当地大气压是760mmHg,求：（1）进、出口处的蒸汽的绝对压力；（2）不计进、出口处的位能差和动能差时汽轮机的功率；（3）若进、出口处的蒸汽的速度分别为70m/s和140m/s时对汽轮机的功率有多大影响？（4）若进、出口的高度差为1.6m时对汽轮机的功率有多大影响？ 1-21 500KPa饱和液氨进入锅炉加热成干饱和氨蒸汽，然后进入过热器等压加热到275K，若氨的质量流量为0.005Kg/s,离开过热器时的焓h=-25.1KJ/Kg.氨气进入和离开锅炉时焓分别为h1=h′=-396.2KJ/Kg,h2=h′′=-223.2KJ/Kg，求锅炉和过热器的换热率。 1-24 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100KPa,温度为20℃，喷嘴内径为0.002m，射出水流温度为20℃，压力为200KPa,流苏1000m/s,200KPa、20℃时，v=0.001002 m3/Kg,近似认可水的比体积不变，求水泵功率。 第二章 2-8 空气压缩机每分钟从大气中吸取温度Tb=17℃,压力Pb=750mmHg的空气0.2 m3，充入V=1 m3的储气罐中，储气罐中原有空气的温度为T1=17℃，表压力为0.05MPa,问经过几分钟使储气罐中的气体压力和温度提高到P2=0.7MPa,T2=50℃.
工程热力学习题解答-1
第一章 基本概念 思 考 题 1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？ 答：不对。因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力 两个因素。因此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会 随之变化，而不能保持不变。 2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系 答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交 换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系 在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。所以两者是不同的。如对气-液两相平衡的状 态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。反之，均 匀系也不一定处于平衡态。 但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。如对于处于平衡状态 下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作 用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。 3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？ 答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被 破坏，所以二者是有矛盾的。对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或是运动，变 化，二者必居其一。但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件 地统一在一起了。这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热力系的作用缓慢得足以 使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。 4、“过程量”和“状态量”有什么不同？ 答：状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，状态量的微分可以改成全 微分，这个全微分的循环积分恒为零；而过程量不是热力状态的单值函数，即使在初、终 态完全相同的情况下，过程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不能写 成全微分。因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。 习 题 1-1 一立方形刚性容器，每边长 1 m ，将其中气体的压力抽至 1000 Pa ，问其 真空度为多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为 0.1MPa 。 [解]：(1) 6(0.110Pa 1000Pa)/133.3224742.56mmHg v b p p p =-=?-= (2) 26()1(0.110Pa 1000Pa)99000N b F A P A P P m =?=-=??-=
热工基础习题答案
9-------------10 9.4 题略 已知：λ1=1.3 W/（m ·℃） δ1= 0.02 m λ2= 0.35 W/（m ·℃） q max = 1830 W/m 2 t w 1 =1300 ℃ t w 2 = 30℃ 求：?2=δ 解：由多层壁导热公式：2 2 11λδλδ+?= t q 可得 m q t 2375.035.03.102.018303013002112=???? ??--=???? ? ?-?=λλδδ 结论：保温层最小厚度为237.5 mm 。 9.5 题略 此题3层圆筒壁导热问题 （1）每米管长的各层热阻分别为（由内向外排序） W K m d d R l /10357.16616.017.0ln 58.021ln 214 1211??=?=π= -πλλ W K m d d R l /283.017 .023.0ln 17.021ln 212322?=?=π= πλλ W K m d d R l /3967.023 .029.0ln 093.021ln 213433?=?=π= πλλ 每米管长的总热阻 )0(/6797.03967.0283.010357.16614 ≈?=++?=-l l R W K m R λλ （2）每米管长的热损失为 m W R t t r r t t q l i i n i i n w w l /8.3676797.050300ln 2141111 · 1=-=-=π-= +=+∑λλ （3）各层接触面的温度 由于通过每层的q l 相同，即 1 2 1l w w l R t t q λ-= 得 ℃88.29310 357.1668.3673004 112=??-=-=-l l w w R q t t λ
《热工基础(张学学 高教》课后答案 第八章-第九章
第八章 习 题 8-1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m ·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。 解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 W K A R /407.745 2302.0=??= ＝λδm 热流量 W t t A Q w w 67500002 .050 10045232 1=? ??-=－＝δ λ 热流密度 2/1125002 3675000m W S Q q ＝?== 8-2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的表面传热系数为70=h W/(m 2 ·K) ， 5000=q W/m 2，试求管壁温度及热流量。 解：由牛顿冷却公式：() f w t t h q -=得到 C t h q t f w 042.1518070 5000=+=+= W s q Q 53.2405.04 5.250002=?? ??=π ＝ 8-3. 一单层玻璃窗，高1.2m ，宽1m ，玻璃厚0.3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m ·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2 ·K)和202=h W/(m 2 ·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。 解：对流换热计算公式： W h h t t s Q f f 9.7120 105.10003.0515 2012.11 12 121=+? ?++-? =＋－＝λδ 导热热阻为：W K R /000286.005 .10003 .01=== λδ 内侧对流换热热阻为：W K h R /2.05 1 112===
热工基础复习题新
. 《热工基础》复习题 一、概念题 1、 孤立系统 2、 工质 3、 平衡状态 4、 技术功 5、 理想气体 6、 湿蒸汽的干度 7、 热力学第二定律的两种说法； 8、 熵增原理； 9、 水的临界点； 10、 临界压力比； 11、 压气机的绝热效率； 12、 热机的相对内效率； 13、 湿空气的相对湿度； 14、 湿空气的露点 15、 导热 16、 热对流 17、 热辐射 18、 黑体 19、 灰体 20、 传热过程 二、综合题 1、简述动力循环的定义及其经济评价指标。 2、喷管有哪两种型式？其内部的能量转换关系如何？ 3、分别从热力学第一定律和第二定律出发，简述热电机组热效率偏低的原因。 4、假设燃气在燃气轮机内的膨胀过程是绝热的，且其初始参数及末压力固定不变。若燃气可视为理想气体，请利用T-s 图定性分析膨胀过程中的不可逆性对燃机经济性的影响。 5、什么是对流换热？影响对流换热系数的因素有哪些？ 6、推导对流换热的微分方程式？并简述其用途。 7、什么是换热器？根据工作原理不同，它可分为那三类？ 8、传热问题中常遇到哪三类边界条件？ 三、计算题 1、 某书房采用电加热取暖，如果房内空气质量为36kg ，现要把这些空气在10分钟内 从5℃定压加热到25℃，则电加热功率是多少？已知空气可视为理想气体，其摩尔质量为0.029kg/mol 。假设房间的热损失占加热量的25％。 2、 一个体积为3m 3 的贮气罐内装有温度为47℃的氮气（其摩尔质量为0.028k g/mol ）。 贮气罐上的压力表读数为Pa p e 5 106?=，大气压Pa p b 510=。求罐内氮气 的质量。 3、 蒸汽以216t/h 的流量流经汽轮机，且其在汽轮机进、出口处的焓值分别为3250kJ/kg 和2150kJ/kg 。若汽轮机与外界的换热量可忽略不计，求汽轮机的功率。 4、 一卡诺机工作在1200K 和300K 的两个恒温热源之间。试问热机每做出1kW ?h 的
热工基础与指导应用课后习题问题详解(全)第二版
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 6.50506.0 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 ， 管水 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=-=-=