工程热力学思考题答案,第七章
《工程热力学》(第四版)习题提示及答案07章习题提示与答案
习题提示与答案 第七章 气体的流动7-1 设输气管内甲烷气流的压力为4.5 MPa 、温度为15 ℃、流速为30 m/s ，管道的内径为0.5 m ，试求每小时输送的甲烷为多少m 3。
提示：管内的甲烷可看做理想气体。
答案：V 0=893 220 m 3/h 。
7-2 一股空气流的流速为380 m/s 、温度为20 ℃，另一股空气流的流速为550 m/s 、温度为750 ℃。
已知750 ℃时κ=1.335，20 ℃时κ=1.400，试求这两股气流各属于亚声速还是超声速，其马赫数各为多少？提示：音速T R c g κ=，马赫数cc Ma f =。
答案：Ma 1=1.107，Ma 2=0.878。
7-3 在压缩空气输气管上接有一渐缩形喷管，喷管前空气的压力可通过阀门调节，而空气的温度为27 ℃，喷管出口的背压为0.1 MPa 。
试求喷管进口的压力为0.15 MPa 及0.25 MPa 时，喷管出口截面的流速和压力。
提示：视喷管入口处速度近似为零，临界压力()1-1cr κκ⎪⎭⎫ ⎝⎛-κ=12p p ；渐缩形喷管，p cr <p B 时，出口截面压力p 2等于背压p B ，出口流速小于当地声速；p cr >p B 时，出口截面压力p 2等于临界压力p cr ，出口截面流速等于当地声速。
答案：（1）p 2=0.1 MPa ，c f2错误!未找到引用源。
=256.8 m/s ；（2）p 2=0.132 MPa ，c f 2=317 m/s 。
7-4 按上题条件，求两种情况下出口截面气流的马赫数。
提示：等熵流动过程, 音速T R c g κ=，马赫数cc Ma f =。
答案：(1) Ma =0.783 6；(2) Ma =1。
7-5 设进入喷管的氦气的压力为0.4 MPa 、温度为227 ℃，而出口背压为0.15 MPa ，试选用喷管形状并计算出口截面气体的压力、速度及马赫数。
提示：视喷管入口处速度近似为零，临界压力()1-1cr 1-2κκ⎪⎭⎫ ⎝⎛κ=p p ，若p cr <p B ，则选用渐缩形喷管，若p cr >p B ，则选用缩放形喷管。
工程热力学思考题答案,第七章
第七章 气体与蒸汽的流动7、1对改变气流速度起主要作用的就是通道的形状还就是气流本身的状态变化？答:改变气流速度主要就是气流本身状态变化,主要就是压力变化直接导致流速的变化。
7、2如何用连续性方程解释日常生活的经验:水的流通截面积增大,流速就降低？答:日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况11221212f f m m m Ac A c q q q v v ====,对于不可压缩流体水1v =2v ,故有流速与流通截面积成反比关系。
7、3在高空飞行可达到高超音速的飞机在海平面上就是否能达到相同的高马赫数？答:不能,因为速度与压比有个反比关系,当压比越大最大速度越小,高空时压比小,可以达到高马赫数,海平面时压比增大,最大速度降低无法达到一样的高马赫数。
7、4当气流速度分别为亚声速与超声速时,下列形状的管道(图7-16)宜于作喷管还就是宜于作扩压管？答:气流速度为亚声速时图7-16中的1 图宜于作喷管,2 图宜于作扩压管,3 图宜于作喷管。
当声速达到超声速时时1 图宜于作扩压管,2 图宜于作喷管,3 图宜于作扩压管。
4 图不改变声速也不改变压强。
7、5当有摩擦损耗时,喷管的流出速度同样可用2f c ,似乎与无摩擦损耗时相同,那么摩擦损耗表现在哪里呢？答:摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。
摩擦引起出口速度变小,出口动能的减小引起出口焓值的增大。
7、6考虑摩擦损耗时,为什么修正出口截面上速度后还要修正温度？答:因为摩擦而损耗的动能被气流所吸收,故需修正温度。
7、7考虑喷管内流动的摩擦损耗时,动能损失就是不就是就就是流动不可逆损失？为什么？答:不就是。
因为其中不可逆还包括部分动能因摩擦损耗转化成热能,而热能又被气流所吸收,所造成的不可逆。
7、8在图7-17 中图(a)为渐缩喷管,图(b) 为缩放喷管。
设两喷管的工作背压均为0、1MPa,进口截面压力均为1 MPa,进口流速1f c 可忽略不计。
1)若两喷管的最小截面面积相等,问两喷管的流量、出口截面流速与压力就是否相同？2) 假如沿截面2’-2’切去一段,将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速与流量起什么变化？答:1)若两喷管的最小截面面积相等,两喷管的流量相等,渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速,渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。
工程热力学思考题答案
工程热力学思考题及答案第一章基本概念1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？答：不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。
2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。
对不对，为什么？答：这种说法是不对的。
工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。
3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系？答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是它们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.假如容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式p = p b+p e(p >p b)，p v=p b−p (p b<p)中，当地大气压是否必定是环境大气压？答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5.温度计测温的基本原理是什么？答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.经验温标的缺点是什么？为什么？答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.促使系统状态变化的原因是什么？答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化。
8.(1)将容器分成两部分，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。
工程热力学思考题答案,第七章
答：日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况 ，对于不可压缩流体水 = ，故有流速和流通截面积成反比关系。
7.3在高空飞行可达到高超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的高马赫数？
答：不能，因为速度和压比有个反比关系，当压比越大最大速度越小，高空法达到一样的高马赫数。
答：1）若两喷管的最小截面面积相等，两喷管的流量相等，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。
2)若截取一段，渐缩喷管最小截面面积大于缩放喷管最小截面面积，则渐缩喷管的流量小于缩放喷管的流量，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流 速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。
7.4当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图7-16）宜于作喷管还是宜于作扩压管？
答：气流速度为亚声速时图7-16中的1图宜于作喷管，2图宜于作扩压管，3图宜于作喷管。当声速达到超声速时时1图宜于作扩压管，2图宜于作喷管，3图宜于作扩压管。4图不改变声速也不改变压强。
7.5当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用 来计算，似乎与无摩擦损耗时相同，那么摩擦损耗表现在哪里呢？
7.8在图7-17中图（a）为渐缩喷管,图（b）为缩放喷管。设两喷管的工作背压均为0.1MPa，进口截面压力均为1 MPa，进口流速 可忽略不计。1）若两喷管的最小截面面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同？2)假如沿截面2’-2’切去一段，将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速和流量起什么变化？
答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。摩擦引起出口速度变小，出口动能的减小引起出口焓值的增大。
7.6考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度？
工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)
工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版第1章 基本概念及定义1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答：否。
当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。
2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。
这种观点对不对，为什么? 答：不对。
“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。
热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。
物质并不“拥有”热量。
一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。
⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。
⒋倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式中，当地大气压是否必定是环境大气压?答：可能会的。
因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。
环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。
“当地大气压”并非就是环境大气压。
准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气压力”。
⒌温度计测温的基本原理是什么?答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。
它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。
工程热力学 课后习题答案 可打印 第三版 第七章
第七章 水蒸气
时放出热量。这些热量为冷却水所吸，因此冷却水离开冷凝器时的温度高于进入时的温度。 设冷却水进入冷凝器时的温度为 10℃，离开时温度 为 18℃，求冷却水每小时的流量（T/h） 。冷却水在 管内流动，乏汽在管壁外凝结。如图所示。管子通 常用黄铜管，大型冷凝器中装有数千根黄铜管。 解： 已知 P=20000kW，d=1.32×10-6kg/J，故每 小时耗汽量 D=P×3600×d =2×107kJ/s×3600s×1.32×10-6kg/J =9.52×104kg 乏汽状态 p2 = 0.004MPa、x2 = 0.9 ，查表得 0.004MPa 时 汽化潜热 r = 2432.2kJ/kg ， 故每 kg 乏汽凝结为饱和水时放出热量
7-2 湿饱和蒸汽，x=0.95、 p = 1MPa ,应用水蒸表求 ts、h、u、v、s，再用 h-s 图求上述参数。 解： 利用饱和水和饱和水蒸气表：
p = 1.0MPa
t s = 179.916 ℃
v′ = 0.0011272m3 / kg
h′′ = 2777.67kJ/kg ；
v′′ = 0.19438m 3 / kg ； h = 762.84kJ/kg
p = 2.0MPa 、 t1 = 350°C ， t2 = 40°C 查未饱和水和过热蒸汽表，得
h1 = 3136.2kJ/kg 、 h2 = 169.27kJ/kg
每生产 1kg 蒸汽需要吸入热量
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第七章 水蒸气
q = h1 − h2 = 3136.2kJ/kg − 169.27kJ/kg = 2966.93kJ/kg
解： 由 h-s 图查得
h1 = 2706kJ/kg、t1 = 212.5 o C、v1 = 0.095m3 / kg、s1 = 6.144kJ/(kg ⋅ K)； h2 = 2861kJ/kg、t2 = t1 = 212.5 o C、v2 = 0.215m3 /kg m
工程热力学课后题答案
答案
第三章理想气体及其混合物
1.把 压送到体积为 的贮气罐内。压送前贮气罐上的压力表读数为 ，温度为 ，压送终了时压力表读数为 ，温度为 。试求压送到罐内的 的质量。大气压力为 。
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 ，压力计中使用 的煤油，斜管液体长度 ，当地大气压力 ，求烟气的绝对压力（用 表示）解：
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 为压力表，读数为 ， 为真空表，读数为 。若当地大气压 ，求压力表 的读数（用 表示）
解
由
2.体积为 的某钢性容器内盛有了 的氮气。瓶上装有一排气阀，压力达到 时发门开启，压力降到 时关闭。若由于外界加热的原因造成阀门开启，问：
(1)阀门开启时瓶内气体温度为多少？
(2)因加热造成阀门开闭一次期间瓶内氮气失去多少？设瓶内空气温度在排气过程中保持不变。
答案（1） ℃；（2）
3.氧气瓶的容积 瓶中氧气的表压力为 。问瓶中盛有多少氧气？若气焊时用去一半氧气，温度降为 ，试问此时氧气的表压力为多少（当地大气压力 ）
解
10.在体积为 的钢性容器内装有氮气。初态表压力为 ，温度为 ，问应加入多少热量才可使氮气的温度上升到 ？其焓值变化是多少？大气压力为 。
(1)按定值比热容计算；
(2)按真实比热容的多项式计算；
(3)按平均比热容表计算；
(4)按平均比热容的直线关系式计算。
解
（1）
（2）查得
（3）查得
（4）查得
工程热力学思考题及答案
工程热力学思考题及答案第一章基本概念1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？答：不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。
2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。
对不对，为什么？答：这种说法是不对的。
工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。
3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系？答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是它们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.假如容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式p = p b+p e(p >p b)，p v=p b−p (p b<p)中，当地大气压是否必定是环境大气压？答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5.温度计测温的基本原理是什么？答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.经验温标的缺点是什么？为什么？答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.促使系统状态变化的原因是什么？答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化。
8.(1)将容器分成两部分，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。
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气体与蒸汽的流动
7.1对改变气流速度起主要作用的是通道的形状还是气流本身的状态变化?
改变气流速度主要是气流本身状态变化，主要是压力变化直接导致流速的变 化。
如何用连续性方程解释日常生活的经验：水的流通截面积增大，流速就降 低？
对于不可压缩流体水V i = V 2，故有流速和流通截面积成反比关系。
7.3在咼空飞行可达到咼超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的咼马赫数?
答：不能，因为速度和压比有个反比关系，当压比越大最大速度越小，高空时压
比小，可以达到高马赫数，海平面时压比增大，最大速度降低无法达到一样
的高马赫数。
7.4当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图 7-16 ）宜于作喷
管还是宜于作扩压管?
答：气流速度为亚声速时图7-16中的1图宜于作喷管，2图宜于作扩压管，3图 答: 7.2
答: 日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况 q m1 q m2 q m AC f1
A 2C f 2
V
V 2
宜于作喷管。
当声速达到超声速时时1图宜于作扩压管，2图宜于作喷管,
3图宜于作扩压管。
4图不改变声速也不改变压强。
7.5当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用C f2 j2（h0d）来计算，似乎与
无摩擦损耗时相同，那么摩擦损耗表现在哪里呢?
答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。
摩擦引起出口速度变小，出口动能的减
小引起出口焓值的增大。
7.6考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度?
答：因为摩擦而损耗的动能被气流所吸收，故需修正温度。
7.7考虑喷管内流动的摩擦损耗时，动能损失是不是就是流动不可逆损失？为什
么？
答：不是。
因为其中不可逆还包括部分动能因摩擦损耗转化成热能，而热能又被
气流所吸收，所造成的不可逆。
7.8在图7-17中图（a）为渐缩喷管，图（b）为缩放喷管。
设两喷管的工作背压均为0.1MPa,进口截面压力均为1 MPa,进口流速C fi可忽略不计。
1）若两喷管的最小截面面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同？2）假如沿截面2' -2 '切去一段，将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速和流
量起什么变化?
A = lMPa
答：1）若两喷管的最小截面面积相等，两喷管的流量相等，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口
截面压力。
2）若截取一段，渐缩喷管最小截面面积大于缩放喷管最小截面面积，则渐缩喷管的流量小于缩放喷管的流量，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口
截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。
7.9图7-18中定焓线是否是节流过程线？既然节流过程不可逆，为何在推导节流
微分效应j时可利用dh 0 ？
方流体仍处于平衡态，忽略速度影响后节流前和节流后焓值相等。
尽管节流
前和节流后焓值相等，但不能把节流过程看作定焓过程。
距孔口较远的地方
属于焓值不变的过程所以dh 0 。
7.10既然绝热节流前后焓值不变，为什么做功能力有损失?
答：衡量做功能力是熵，不是焓值。
节流过程是个不可逆过程熵增，做功能力必然损失。
答：定焓线并不是节流过程线。
在节流口附近流体发生强烈的扰动及涡流，不能用平衡态热力学方法分析, 不能确定各截面的焓值。
但是在距孔口较远的地
图7-
18
7.11多股气流混合成一股混合气流称为合流，请导出各股支流都是理想气体的混
合气流的温度表达式。
混合气流的熵值是否等于各股支流熵值之和，为什么？应该怎么计算?
各股支流以角标1，2，3,…，n表示
若流动是稳定的，且重力位能忽略不计，由稳定流动能量方程可得:
若流速不高则流动动能可忽略，于是有
tnk =+战2屁+…+內」I! = E枕內
或
其中心为各股支流的质量成分
混合气体的比热
S = S ©J
所以混合后气流的温度
混合过程是典型不可逆过程，有熵产，所以熵增加, 因此混合气流的熵值不
等于各股支流熵值之和。