北科大工程热力学作业非热力专业
工程热力学习题集(含答案)
o o
【解】 (1) 若任意温度在牛顿温标下的读数为 TN，而热力学温标上的读数为 T，则：
T / o N − 100 200 − 100 = N 373.15 − 273.15 T/K − 273.15
即
T/K =
故
373.15 − 273.15 (TN / o N − 100) + 273.15 200 − 100
例 2.5 图
5
【解】 以例 2.5 图中入口、开口和开口系组成的闭口系为研究对象，其能量方程为
q = Δu + w = Δu + ∫ pdv = Δ (u + pv ) − ∫ vdp = Δh + wt
2 2 1 1
（a）
以例 2.5 图中虚线包围的开口系为研究对象，其稳定工况的能量和质量方程分别为
⎧ pg,A = pI − p0 ⎪ ⎨ pg,B = pI − pII ⎪p = p − p II 0 ⎩ g,C
解得
⎧ pg,C = pg,A − pg, B = 190kPa ⎪ ⎨ pI = pg,A + p0 = 362.3kPa ⎪ p = p + p = 192.3kpa g,C 0 ⎩ II
(
2
) 中的常数 A、B 的数值。
10 = R0 ⎧ ⎪ 4 ⎨ 14.247 = R0 (1 + 100A + 10 B) ⎪27.887 = R (1 + 446A + 1.989 × 105 B) 0 ⎩
联立求解，可得：
R0 = 10Ω A = 4.32 ×10−3 1/ ℃ B = −6.83 ×10−7 1/ ℃
2 ⎞ ⎛ ⎞ c12 c2 －W +⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 2 = 0 Q h + + gz m h + + gz － sh 1 1 1 2 2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟m 2 2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 1 − m 2 = 0 m
大学2021年专业必修课《工程热力学》考试试卷及答案
大学2021年专业必修课《工程热力学》考试试卷L 姓名、学号、系、专业、年级、班级必须写在密封线内指定位置。
2.答案必须用蓝、黑色钢笔或圆珠笔写在试卷上，字迹要清晰，卷面要整洁，写在草稿纸 上的一1分，共10分） I 、系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件卜.（不考虑外力场作用），宏观热力性质不随时间而变 化的状态。
2、M = dw+3卬及的= Gd7 + /xk 二式均可适用「任何工质、任何过程。
3、不管过程是否可逆，开口绝热稳流系统的技术功总是等于初、终态的焰差。
4、混合气体中容积成份较大的组分，那么其摩尔成分也较大。
5、孤立系统的燃与能量都是守恒的。
6、不可逆绝热稳态流动系统中，系统的炳的变化47、任何不可逆过程工质的端总是熠加的，而任何可逆过程工质的端总是不变的。
8、绝热节流前后其焙不变，所以温度也不变。
9、未饱和湿空气的干球温度大于湿球温度，湿球温度大于露点温度。
4分，共20分）I 、闭口系2、定容比热共4页，第I 页3、端产4、饱和水5、相对湿度三、简答题（共5题，每题6分，共30分）•• ( ) ( )( )( )( )( )( )( )( )( )?有何联系？2、理想气体状态方程有哪些常见形式？方程中的常数项与物件是否有关？3、将理想气体卡诺循环在p-y图和，s图上表示出来，并写出其热效率的表达式。
4、写出三种热力学第二定律的数学表达式，并说明适用的对象。
5、在几种压缩过程中（绝热、定温、多变），试分析哪一种过程消耗的功最少？共4页，第2页得分阅卷人四、分析作图题(共2题，每题10分，共20分)1、循环A (1-2-3)和循环B的图如下，其中1一2、1，一2,过程为定容过程,1-3, 1，-3过程为定压过程，2—3过程为定温过程，2，一3过程为定熄过程，两循环的循环净功相等，即WA=HB°在/一5图上画出A、B循环，比拟其热效率的大小并简述理由。
2、在7-S图上表示出可逆绝热过程的技术功，并说明理由。
工程热力学课后作业答案(第十一章)第五版 .
11-1空气压缩致冷装置致冷系数为2.5，致冷量为84600kJ/h ，压缩机吸入空气的压力为0.1MPa ，温度为-10℃，空气进入膨胀机的温度为20℃，试求：压缩机出口压力；致冷剂的质量流量；压缩机的功率；循环的净功率。
解：压缩机出口压力1)12(1/)1(-=-k k p p ε 故：))1/(()11(12-+=k k p p ε＝0.325 MPa 2134p p p p = T3=20+273=293K k k p p T T /)1()34(34-=＝209K 致冷量：)41(2T T c q p -=＝1.01×（263-209）＝54.5kJ/kg 致冷剂的质量流量==2q Q m 0.43kg/s k k p p T T /)1()12(12-=＝368K 压缩功：w1=c p (T2-T1)=106 kJ/kg压缩功率：P1=mw1=45.6kW膨胀功：w2= c p (T3-T4)=84.8 kJ/kg膨胀功率:P2=mw2=36.5kW循环的净功率:P=P1-P2=9.1 KW11-2空气压缩致冷装置，吸入的空气p1=0.1MPa ，t1=27℃，绝热压缩到p2=0.4MPa ，经冷却后温度降为32℃，试计算：每千克空气的致冷量；致冷机消耗的净功；致冷系数。
解：已知T3=32+273=305Kk k p p T T /)1()12(12-=＝446K k k p p T T /)1()34(34-=＝205K 致冷量：)41(2T T c q p -=＝1.01×（300-205）＝96kJ/kg致冷机消耗的净功: W=c p (T2-T1)－c p (T3-T4)=46.5kJ/kg 致冷系数：==wq 2ε 2.06 11－3蒸气压缩致冷循环，采用氟利昂R134a 作为工质，压缩机进口状态为干饱和蒸气，蒸发温度为-20℃，冷凝器出口为饱和液体，冷凝温度为40℃，致冷工质定熵压缩终了时焓值为430kJ/kg ，致冷剂质量流量为100kg/h 。
《工程热力学》期末考试卷及答案
昆明理工大学2012年《工程热力学》期末考试卷及答案考试科目:工程热力学 任课教师:包桂蓉一、填空题（本大题有9小题，每小题2分,共18分)1、相互接触的物体,若他们处于热平衡,则他们的___温度 __必相等。
2、 已知湿蒸汽的干度为0。
2,其中干饱和蒸汽的质量为6 kg ，则饱和液体的质量为 24 kg 。
3、工质绝对压力p与大气压力pb及表压力pe或真空度pv的关系：当p >pb时，p p p eb+=；当p 〈pb时，p p p vb-=。
4、用实际气体在两个恒温热源T 1和T2进行一卡诺循环，则其热效率ηt=121T T T - . 5、在相同温度的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都 相等 ,与可逆循环的种类 无关 . 6、空气的比定容热容c v 为718)(K kg J⋅，气体常数为287)(K kg J ⋅；其比定压热容c p = 1005)(K kg J ⋅ 。
7、孤立系统是热力系统与外界无任何 能量 和__物质__交换的系统。
8、熵增加的过程 不一定 （填一定或不一定)是不可逆过程。
9、抽气回热循环改善了朗肯循环，其根本原因在于 水蒸汽的平均吸热温度提高了//提高了循环热效率 。
二、名词解释（本大题有4小题，每小题3分，共12分）1、过热蒸汽：温度高于所处压力对应的饱和温度的蒸汽称为过热水蒸气。
// 对饱和蒸汽继续定压加热形成过热蒸汽。
2、闭口系统:热力系与外界无物质交换的系统。
// 与外界只有能量交换而无物质交换。
3、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和.// 系统中的热力学能、动能和势能。
4、热力学第二定律的克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。
// 热不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体.三、简答题(本大题有4小题，每小题5分，共20分）1、热力循环按循环效果及进行方向可分为哪两类?其各自的目的是什么？ 答：按循环进行的方向和产生的效果分:正向循环与逆向循环 正循环:将热能转化为机械能。
工程热力学作业
1-1 一立方形刚性容器，每边长1m ，将其中气体的压力抽至1000Pa ，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：p = 1 000 Pa = 0.001 MPa真空度mmHg Pa MPa MPa MPa p p p b V 56.74299000099.0001.01.0===-=-= 容器每面受力F ＝p V A = 9 900 Pa×1m 2 =9.9×104 N1-2 试确定表压力为0.01 MPa 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1 000 kg/m 3；(2) U 形管中装酒精，其密度为789 kg/m 3。
解： 因为表压力可以表示为p g =ρgΔz ，所以有gp z gρ=∆既有（1）mm m s m m kg Pa g p z g72.101901972.1/80665.9/10001001.0236==⨯⨯=∆＝水ρ（2） mm m sm m kg Pag p z g34.129729734.1/80665.9/7891001.0236==⨯⨯=∆＝酒精ρ 1-7 从工程单位制热力性质查得，水蒸气在500℃、100at 时的比体积和比焓分别为v =0.03347m 3/kg 、h =806.6kcal/kg 。
在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学能各为多少？解： 水蒸气压力p =100at×9.80665×104Pa/at = 9.80665×106Pa=9.80665MPa 比热力学能u=h-pv=806.6kcal ×4.1868kJ/kcal)/kg-9806.65kPa ×0.03347m 3/kg = 3377.073kJ-328.228kJ =3048.845kJ2-1 冬季，工厂某车间要使室内维持一适宜温度。
2004年北京科技大学471工程热力学考研真题【圣才出品】
2004年北京科技大学471工程热力学考研真题
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工程热力学课后作业答案
p734-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ ，其容积增大为1102v v =，压力减少为8/12p p =，设比热为定值，求过程中内能旳变化、膨胀功、轴功以及焓和熵旳变化。
解：热力系是1kg 空气过程特性：多变过程)10/1ln()8/1ln()2/1ln()1/2ln(==v v p p n ＝0.9由于T c q n ∆=内能变化为R c v 25=＝717.5)/(K kg J •v p c R c 5727==＝1004.5)/(K kg J •=n c ==--v v c n kn c 51＝3587.5)/(K kg J •n v v c qc T c u /=∆=∆＝8×103J膨胀功：u q w ∆-=＝32 ×103J轴功：==nw w s 28.8 ×103J焓变：u k T c h p ∆=∆=∆＝1.4×8＝11.2 ×103J熵变：12ln 12lnp p c v v c s v p +=∆＝0.82×103)/(K kg J •4－2 有1kg 空气、初始状态为MPa p 5.01=，1501=t ℃，进行下列过程：（1）可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=；（2）不可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=，K T 3002=；（3）可逆等温膨胀到MPa p 1.02=；（4）可逆多变膨胀到MPa p 1.02=，多变指数2=n ；试求上述各过程中旳膨胀功及熵旳变化，并将各过程旳相对位置画在同一张v p -图和s T -图上解：热力系1kg 空气（1） 膨胀功：])12(1[111k k p p k RT w ---=＝111.9×103J熵变为0（2）)21(T T c u w v -=∆-=＝88.3×103J12ln 12ln p p R T T c s p -=∆＝116.8)/(K kg J •（3）21ln1p p RT w =＝195.4×103)/(K kg J • 21ln p p R s =∆＝0.462×103)/(K kg J • （4）])12(1[111n n p p n RT w ---=＝67.1×103J n n p p T T 1)12(12-=＝189.2K 12ln 12ln p p R T T c s p -=∆＝－346.4)/(K kg J •4-3 具有1kmol 空气旳闭口系统，其初始容积为1m 3，终态容积为10 m 3，当时态和终态温度均100℃时，试计算该闭口系统对外所作旳功及熵旳变化。
工程热力学课后作业答案第五版(全)
2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。
解：（1）2N 的气体常数2883140==M R R ＝296.9)/(K kg J ∙ （2）标准状态下2N 的比容和密度1013252739.296⨯==p RT v ＝0.8kg m /3v1=ρ＝1.253/m kg （3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积MvMv ＝pT R 0＝64.27kmol m/32-3．把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里，起始表压力301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。
试求被压入的CO 2的质量。
当地大气压B ＝101.325 kPa 。
解：热力系：储气罐。
应用理想气体状态方程。
压送前储气罐中CO 2的质量1111RT v p m =压送后储气罐中CO 2的质量2222RT v p m =根据题意容积体积不变；R ＝188.9B p p g +=11 （1） B p p g +=22（2）27311+=t T （3） 27322+=t T（4）压入的CO 2的质量)1122(21T p T p R v m m m -=-= （5）将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得m=12.02kg2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa ，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题1000)273325.1013003.99(287300)1122(21⨯-=-=-=T p T p R v m m m ＝41.97kg2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa 的空气3 m 3，充入容积8.5 m 3的储气罐内。
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《工程热力学》作业参考答案
第一章热力学绪论
1.锅炉烟道中的烟气压力常用上部开口的斜管测量，如图所
示。
若已知斜管倾角α=30°，压力计中
使用ρ=0.8g/cm3的煤油，斜管中液柱长
度L=200mm，当地大气压力
Pb=0.1MPa，求烟气的绝对压力（用MPa
表示）。
解：
2.某容器被一刚性壁分为两部分，在容器的不同部位安装有压
力表，如图1-9所示。
压力表B上的读数为75kPa，压力表C上的读数为0.11MPa。
如果大气压力为97kPa，试确定压力表A上的读数，及容器两部分内气体的绝对压力。
3.把CO2压送到体积为3m3的贮气罐里，气罐内起始表压力
p e1=30kPa，终了时表压力p e2=0.3MPa，温度由t1=45°C增加到t2=70°C。
试求被压入的CO2的质量。
当时当地的大气压p b=0.1MPa。
解：
第二章热力学第一定律
1.0.5kg的气体，在气缸活塞机构中由初态p1 = 0.7MPa、V1 = 0.02m3，准静膨胀到V2 = 0.04m3。
试确定在下列各过程中气体完成的功量及比功量：（1）定压过程；（2）pV2=常数。
解：
2.为了确定高压下稠密气体的性质，取2kg气体在25MPa下从350K定压加热到370K，气体初终状态下的容积分别为0.03m3及0.035m3，加入气体的热量为700kJ，试确定初终状态下的热力学能之差。
解：
3.气体在某一过程中吸入热量12kcal，同时热力学能增加了20kcal，问此过程是膨胀过程还是压缩过程？对外交换的功量为多少？
解：
4.流速为500m/s的高速空气流，突然受阻后停止流动。
如滞止过程进行迅速，以致气流在受阻过程中与外界的热交换可以忽略不计。
问在滞止过程中空气的焓变化了多少？
解：
第三章热力学第二定律
1.某冷冻室维持温度为-40℃，冷冻机在工作过程中从冷冻室取出 1.25kw热量输出给温度为27℃的环境。
试确定：冷冻机的最大COP;最小的理论输入功量。
2.某房屋用热泵加热，室内维持温度为20℃。
某日，外界温度下降到-2℃，已知此时屋子对外的散热率为80000kJ/h,热泵的COP为 2.5，试确定：热泵所消耗的功率；热泵由外界冷空气中的吸热率；若用电阻加热器，则耗功率增加多少倍？
3.将10kg、50℃的水与60kg、90℃的水在绝热容器中混合，求混合后体系的熵增。
比的比热容为
4.19kJ/(kg.K)
4.绝热刚性容器分为两半，一半盛有5kmol空气，其压力为400kpa，温度为50℃；另一半为真空。
若将隔板抽去使气体充满整个容器，求：过程中空气熵的变化；若环境温度为20℃，求有效能损失。
空气的气体常数是0.287 kJ/(kg.K)
第五章气体的热力性质
1.空气压缩机每分钟自大气吸取温度为15℃、压力0.1MPa 的空气0.3m³，压缩机充入体积为2m³的储气罐内。
设开始时，罐内空气温度和压力也为15℃和0.1MPa,求要多久压气机可将罐内的压力提高到1.4MPa。
设充气后罐内空气温度为60℃。
2.将1㎏的氮气由30℃加热到400℃，试用定值比热容计算热力学能和焓的变化量。
如果加热过程中未完成技术功，问加入的热量为多少？如果过程中未完成膨胀功，加入的热量又为多少？
3.1㎏空气由p1=0.7MPa、t1=850℃绝热膨胀到t2=400℃，试按理想气体性质计算其热力学能和焓的变化量，以及完成的技术功。
如过程是定熵的，求膨胀终点压力p2（用定值比热容计算）。
第六章蒸气的热力性质
1.在制冷剂R134a的压焓图上查出：
1)点p=0.5MPa,T=360K的比容v，比焓h和比熵s。
2)点p=0.5MPa,h=300kJ/kg的温度T, 比容v, 干度x和比熵
s.
2.汽轮机的乏汽在真空度为0.094MPa、干度x=0.90的状态下进入冷凝器，被定压凝结为饱和水，计算乏汽凝结为水时体积缩小的倍数，并求每千克乏汽在冷凝器中放出的热量。
（查图题，答案略）
第七章 蒸汽动力循环
无作业，学习课件例题。
第八章 制冷循环
1. 空气压缩制冷，冷藏室温度为-10℃，冷却水温度为20℃，空气进入冷却器的温度为143℃。
设比热cp=1.004kJ/(kg.K),比热比k=1.4，求：
1）空气进入冷藏室的温度；
2）每千克空气由冷藏室吸取的热量；
3）循环消耗的净功；
4）循环的制冷系数。
p
v
3
21
4
《传热学》作业参考答案
第一章导热
1.一钢筋混凝土空斗墙，钢筋混凝土的导热
系数λ=1.53W/(m·K)，空气层的当量导热系数
λ=0.025W/(m·K)。
试求该空斗墙单位面积的
导热热阻。
2.蒸汽管道的内、外直径分别为160mm和170mm，管壁导热系数λ=58 W/(m·K)，管外覆盖两层保温材料：第一层厚度δ2=30mm，导热系数λ2=0.093 W/(m·K)；第二层δ3=40mm，导热系数λ3=0.17 W/(m·K)。
蒸汽管的内表面温度tw1=300℃，保温层外表面温度tw4=50℃。
试求（1）各层热阻，并比较其大小，（2）每米长蒸汽管的热损失，（3）各层之间的接触面温度tw2和tw3。
第二章对流换热
1.水在热交换器管内被加热，管内径14mm，管长
2.5m，壁温保持为110℃，求水在进口温度为60℃，出口温度为90度及流速u=1.3m/s时的对流换热系数和单位长度上的换热量。
2.空气在管内以1.27m/s速度流动，平均温度tf=38.5℃。
管壁温度tw=57.9℃，管内径d=22mm，长l=2.5m，试求空气的对流传热系数。
第三章辐射换热
1.两块平行放置的平板，表面发射率均为0.8，温度分别为t1=527℃，t2=27℃，板间距远小于板的宽度与高度。
试计算（1）板1的本身辐射；（2）对板1的投入辐射；（3）板1的有效辐射；（4）板2的有效辐射；（5）板1、2间的辐射换热量。
2.一外径为100mm的钢管横穿过室温为27℃的大房间，管外壁温度为100℃，表面发射率为0.85。
试确定单位管长的辐射散热损失。
第四章传热
1.比较逆流与顺流时的对数平均温差，已知热流体由300℃冷却到150℃，而冷流体由50℃被加热至100℃。
2.一管壳式蒸汽-空气加热器，空气在管内，要求将空气由15℃加热到50℃，空气体积流量为V0=5m3/s，蒸汽为2×105Pa 绝对压强的干饱和水蒸气，饱和温度为120.2℃，凝结水为饱和水，已知传热系数k=75W/(m2•K)，空气的定压比热cp=1005J/(kg. ℃)，求加热器所需面积。