工程热力学课后答案--华自强张忠进高青(第四版)第12章
工程热力学(张忠进 华自强 高青)第四版第十三章答案
-1第十三章13 设湿空气中水蒸气的状态为：(1) p v ＝0.001 MPa ，t ＝20 ℃；(2) p v ＝0.004 MPa ，t ＝29 ℃。
试求按水蒸气表及理想气体状态方程确定水蒸气的比体积所产生的差别。
解 (1) p v ＝0.001 MPa ，t ＝20 ℃，查水蒸气表，当t ＝20 ℃时，饱和蒸汽压力P s =0.002 337 Mpa ，01729.0s =′′=ρρ kg/m 3。
相对湿度 sV s V 4279.0002337.0001.0ρρϕ====p p 绝对湿度 =0.0073984 kg/m 01729.04279.0s V ×==ϕρρ3水蒸汽的比容 165.1351V ==ρν kg/m 3按理想气体方程得2.13510001.02935.461R 6V V =××==ρνT i m 3/kg (2) p v ＝0.004 MPa ，t ＝29 ℃，查水蒸气表，当t ＝29 ℃时 饱和蒸汽压力p s =0.004026 MPa ，904028.0s =′′=ρρ kg/m 3相对湿度 s V s V 199354.0004026.0004.0ρρϕ=≈===p p 绝对湿度 =0.02871728 kg/m 028904.099354.0s V ×==ϕρρ3水蒸汽的比容 82.341V ==ρν kg/m 3按理想气体方程得84.3410004.03025.461R 6V V =××==ρνT i m 3/kg1313湿空气 ·177·-2 湿空气的温度为50 ℃，相对湿度为50%，试求绝对湿度及水蒸气的分压力。
解 查水蒸气表，饱和蒸汽压力p s =0.012335 MPa, 饱和蒸汽密度 kg/m 08302.0s =′′=ρρ3∴ 绝对湿度 =0.04151 kg/m 08302.05.0s V ×==ϕρρ3水蒸汽的分压力 MPa 0061675.0012335.05.0V =×==s p p ϕ-3 设大气压力为0.1 MPa ，干球温度为40 ℃，湿球温度为32 ℃，试求相对湿度及绝对湿度。
工程热力学课后答案--华自强张忠进高青(第四版)第3章详解
其原因是随温度的升高，定压比热数值增加的幅度大。
3-9 根据氮的热力性质表中25 ℃及327 ℃时氮的焓的数值，
试求25
解 对于如图所使得气缸可写出能量方程:
Q + mi hi = me he + m2 u2 − m1u1 + W 其中功量可按下式计算:
W = mi p(v2 − v1) = (m2 − m1)Rg (T 2 − T1)
又知： Q=0 ; me=0 ; m1=0 ; 因此有:
( ) m2 hi = m2 u2 + m2 Rg T 2 − T1
32
2
( ) ( ) 5.062 ×10−6 × 5203 − 3003 +1.312 ×10−9 × 5204 − 3004 ] J/mol
3
4
= 4 977.1 J/g
= 4 977.1 kJ/kg
3-8 设在定压条件下加热1 mol氧，使其温度升高220 ℃，若
初始温度分别为300 K及800 K，试求后者所需热量为前者的几倍，
q = 0 ， w1−2 = u1 − u2
由附表1查得空气的比定容热容为0.716 kJ/(kg K), 则有
w1−2 = cV (T1 − T2 )
=0.716×(310-276.1)=24.3kJ/kg 状态1、2的比容分别为：
ν 1 = RgT1 = 0.2871× 310 = 0.059 4 m3/kg
境中时，气流的温度降至0 ℃。试求喷出气流的流速，并说明必
工程热力学课后答案--华自强张忠进高青(第四版)第2章
解 第二章 热力学第一定律2-1 一辆汽车在1.1 h 内消耗汽油37.5 L ，已知通过车轮输出的功率为64 kW ，汽油的发热量为44 000 kJ/kg ，汽油的密度为0.75 g/cm 3，试求汽车通过排气、水箱散热及机件的散热所放出的热量。
解 37.5 L=33cm 105.37×消耗汽油量 kg 13.281075.01037.533=×××=−m 汽油燃烧发出的热量kJ 10238.10044013.2861×=×=Q1.1小时内汽车发出功kJ/h1053.203606450×=×=W 所以通过排气、机件散热所发出的热量kJ 1084.91053.210238.15562×=×−×=Q2-2 一台工业用蒸汽动力装置，每小时能生产11 600 kg 蒸汽，而蒸汽在汽轮机中膨胀作功输出的功率为3 800 kW 。
如果该装置每小时耗煤1 450 kg ，煤的发热量为30 000 kJ/kg ，而在锅炉中水蒸气吸收的热量为2 550 kJ/kg 。
试求：(1)锅炉排出废烟气带走的能量；(2)汽轮机排出乏汽带走的能量。
（1）每小时该装置煤的发热量 kJ/h 1043500300014551×=×=Q每小时锅炉中水蒸汽吸热kJ/h 108.29502550011652×=×=Q所以废气带走的热量5521g 108.29510435×−×=−=Q Q QkJ/h 10392.17×=（2）每小时汽轮机输出功kJ/h 108.1363600380050×=×=W所以乏汽带走的能量5502w 108.136108.295×−×=−=W Q WkJ/h 1059.17×=2-3 夏日室内使用电扇纳凉，电扇的功率为0.5 kW ，太阳照射传入的热量为0.5 kW 。
《工程热力学》（第四版）习题提示及答案12章习题提示与答案
《工程热力学》（第四版）习题提示及答案12章习题提示与答案习题提示与答案第十二章制冷循环12-1 设有一制冷装置按逆向卡诺循环工作，冷库温度为-5 ℃，环境温度为20 ℃，求制冷系数的数值。
又若利用该机器作为热泵，由－5 ℃的环境取热而向20 ℃的室内供热，求其供热系数。
提示：略。
答案：10.72=ε，11.72=ζ。
12-2 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为-10 ℃，空气冷却器中冷却水的温度为15 ℃，空气的最高压力为0.5 MPa 、最低压力为0.1 MPa ，试求制冷系数、单位质量工质的制冷量及装置消耗的净功。
提示：空气压缩制冷循环，循环中各过程可逆，制冷系数111)(12-???? ??=-κκp p ε，制冷量q 2=c p 0ΔT ，循环净功εq w 20=。
答案：ε=1.71；q 2=81.49 kJ/kg ；w 0=-47.6 kJ/kg 。
12-3 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为-10 ℃，冷却器中冷却水温度为20 ℃，空气的最高压力为0.4 MPa 、最低压力为0.1 MPa 。
若装置的制冷量为150 kW ，试求带动制冷装置所需的功率、冷却水带走的热量、装置中空气的流量以及膨胀机和压气机的功率。
提示：空气压缩制冷循环，制冷系数1)(11)(12-=-κκp p ε，装置所耗功率εQ P 2 =，制冷量q 2=c p 0ΔT ，冷却水带走的热量P Q Q +=21 ，工质流量22q Q q m =，膨胀机功率P T =q m w s =q m c p 0ΔT ，压气机功率P c =q m (w c )s =q m c p 0ΔT 。
答案： P =72.9 8 kW ；=1Q 2 222.89 kW ，q m =8 159 kg/h ，P T =290.84 kW ，P T =218 kW ，P c =290.84 kW 。
12-4 按上题所述条件，若压气机绝热效率为0.8，膨胀机效率为0.85，试求装置消耗的功率及制冷系数。
工程热力学课后答案--华自强张忠进高青(第四版)第8章
按题意 故
代入可得
p2 = p3 = p6 p1 p2 p5
T2 = T3 = T6 T1 T2 T5
T1 = T3 = T5 = T7
故 T2 = T4 = T6
qB = q′B = q′B′
ws = qA + qB = q′A + q′B = q′A′ + q′B′
p2 p1
⎟⎟⎠⎞
k
故
T2
⎡ ⎢ ⎢ = T1 ⎢1 + ⎢
⎜⎜⎝⎛
(k −1)
p2 p1
⎟⎟⎠⎞
k
ηcs
⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥
⎡ ⎢ ⎢ = 290⎢1+ ⎢
⎜⎜⎝⎛
0.4
0.6 ×106 0.1×106
⎟⎟⎠⎞
1.4
0.85
⎤ − 1⎥⎥
⎥ ⎥
=
518
K
⎢
⎥⎢
⎥
⎢⎣
⎥⎦
⎢⎣
⎥⎦
驱动压气机所需的功率为：
多变过程1－2n： 轴功（ws）cn为面积12n2Tba1，放热量 q1−2n 为面积12nca1；
定温过程1－2T： 轴功（ws）cT为面积12Tba1，热量 q1−2T 为面积12Tba1。
8-8 设三级压缩、中间冷却的压气过程每级的增压比相同， 压缩过程的多变指数也相同，中间冷却后送入下一级气缸时气体 的温度都等于初态温度。试将该过程表示在T-s图上，并证明每一 级压气机消耗的轴功、气缸中放出的热量及中间冷却器气体放出 的热量所对应的面积相等。
⎟⎟⎠⎞ 2×1.3
−
⎤ 1⎥⎥ ⎦
=－62.26 kJ/kg
8-5 有一台叶轮式压气机，其进口处空气的压力为0.1 MPa、 温度为17 ℃，而压气机产生的压缩空气的压力为0.6 MPa。设压 气机每分钟生产的压缩空气量为20 kg，压缩过程为绝热过程，试 求压气机的绝热效率为0.85时驱动压气机所需的功率。
《工程热力学》(第四版)习题提示及答案12章习题提示与答案
习题提示与答案第十二章 制冷循环12-1 设有一制冷装置按逆向卡诺循环工作，冷库温度为-5 ℃，环境温度为20 ℃，求制冷系数的数值。
又若利用该机器作为热泵，由－5 ℃的环境取热而向20 ℃的室内供热，求其供热系数。
提示：略。
答案： 10.72=ε， 11.72=ζ。
12-2 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为-10 ℃，空气冷却器中冷却水的温度为15 ℃，空气的最高压力为0.5 MPa 、最低压力为0.1 MPa ，试求制冷系数、单位质量工质的制冷量及装置消耗的净功。
提示：空气压缩制冷循环，循环中各过程可逆，制冷系数111)(12-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-κκp p ε，制冷量q 2=c p 0ΔT ，循环净功εq w 20=。
答案：ε=1.71；q 2=81.49 kJ/kg ；w 0=-47.6 kJ/kg 。
12-3 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为-10 ℃，冷却器中冷却水温度为20 ℃，空气的最高压力为0.4 MPa 、最低压力为0.1 MPa 。
若装置的制冷量为150 kW ，试求带动制冷装置所需的功率、冷却水带走的热量、装置中空气的流量以及膨胀机和压气机的功率。
提示：空气压缩制冷循环，制冷系数1)(11)(12-=-κκp p ε，装置所耗功率εQ P 2 =，制冷量q 2=c p 0ΔT ，冷却水带走的热量P Q Q +=21 ，工质流量22q Q q m =，膨胀机功率P T =q m w s =q m c p 0ΔT ，压气机功率P c =q m (w c )s =q m c p 0ΔT 。
答案： P =72.9 8 kW ；=1Q 2 222.89 kW ，q m =8 159 kg/h ，P T =290.84 kW ，P T =218 kW ，P c =290.84 kW 。
12-4 按上题所述条件，若压气机绝热效率为0.8，膨胀机效率为0.85，试求装置消耗的功率及制冷系数。
12第四版工程热力学总结第12章18页PPT文档
（3）可求得烟气中水蒸气的分压力：
pH 2 OH 2 O p0 .0 8 0 .10 .0M 08P17 a
谢谢！
18
9
12-7 湿空气过程及其应用
三、冷却过程—冷却去湿过程
当湿空气被冷却到露点温度时达到饱和状态，若继续冷 却，则将有水蒸气凝结析出，实现去湿的目的。
四、加湿过程
1 喷水加湿过程
工程上可近似地把喷水加湿过 程按定焓过程处理。
d
t
2 喷蒸汽加湿过程
按定温过程处理。
d h
10
选择最合适的一个答案：
（2）各组元的质量分数：
16
（2）各组元的质量分数：
w C2O C2O M M C e2 q O0.1 224.1 942 1% 8
wN2
N2
MN2 0.8 287% 7
Meq
2.912
w H 2 O 1 w C 2 O w N 2 1 1 % 8 7 % 7 5 %
，用Td表示。即在一定的Pv下未饱和湿空气冷却到饱和湿空
气时（将结出露珠）的温度。
5
第12章 内容回顾
四、湿空气的状态参数
1. 绝对湿度：每1m3湿空气中所含的 水蒸气的质量。
v
mv V
Pv RgvT
2. 相对湿度：即为湿空气中水蒸汽的分 压力与相同温度的饱和湿空气中水蒸汽分 压力之比。
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第12章 理想气体混合物和湿空气
工程热力学第四版(高教版)课后习题答案
4
工程热力学第 4 版习题解
（2）
+ + + 2
a
w = 1 pdV =
pdV + 1
2
pdV a
+ + =
a (0.4 0.5V ) × 610 dV + (0.4 0.5 × 0.6) × 106
1
dV
2 a
0.5 = [0.4(Va V1 ) 2 (Va 2
V21
) + 0.1× (V2
1-7 用斜管压力计测量锅炉烟道烟气的真空度（如图 1-24）管子
3
3
管中液柱长度 l = 200mm 。当地大气压力 pv = 745mmHg 。求烟气的
真空度（以 mmH2O 表示）及绝对压力（以 Pa 表示）。 解：倾斜式压力计上读数即烟气的真空度
pv = l sin g
3
3
因1Pa
=
（2）过程中气体先循{ }p MPa = 0.4 0.5{V }m3 膨胀到Va = 0.6m3 ，再维持压力不变，膨胀
到V2 = 0.8m3 。分别求出两过程中气体作出的膨胀功。
解：（1）
+ + 2
W=
pdV =
1
pV 2 V 1 dV
=
p1V1
ln
V2 V1
= 0.2 ×160 Pa × 0.4m3 ×0l.8nm3 = 5.54 ×140 J 0.4m3
工程热力学第 4 版习题解
工程热力学第 4 版习题解
本题解是沈维道、童钧耕编写高等教育出版社出版的“十一五”国家级规划教材 《工程热力学》第 4 版的配套资料。本题解提供的解法是从教学的角度出发的， 未必是唯一的或是最好的，题解中出现的错误恳请读者批评指正。
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ε
=
(
p2
1
(κ −1)
)κ
−1
=
1
(
0.4
)
0.4 1.4
−1
=
2.058
p3
0.1
装置所需的功率：
P = Q&2 = 150 = 72.89 kW ε 2.058
冷却水带走的热量：
Q& = Q&2 + P = 150 + 72.89 = 222 2.89 kW
单位质量工质的致冷量：
q2
=
c po (T1
单位质量工质的致冷量
q2 = cpo (T1 − T4′) = 1.004(263 − 211.55) = 51.055 8 kJ/kg
故空气流量
qm
=
Q2 q2
=
150 51.655 8
=
2.904
kg/s
故装置消耗的功率
P = qmw0 = 2.904 × (160.4 − 81.78) = 2.904 × 78.62 = 228.3 kW
p1
0.1
单位质量工质的致冷量：
(κ −1)
q2
= c p0 (T1
− T4 )
=
c p0 [T1
− T3 (
p4 p3
)
κ
]
0.4
= 1.004 × [263 − 288 × ( 0.1) 1.4 ] = 81.49 kJ/kg 0.5
装置消耗的净功：
w0
=
q2 ε
=
81.49 1.71
= 47.6 kJ/kg
消耗的净功。
解 冷库温度
T4 = −10 + 273 = 263 K；
冷却水温度 空气最高压力 空气最低压力
T3 = 10 + 273 = 288 K p3 = 0.5MPa = p2 p4 = 0.1MPa = p1
制冷系数
ε
=
(
p2
1
(κ −1)
)κ
−1
=
1
(
0.5
)
0.4 1.4
−1
=1.71
第十二章 致冷循环
12-1 设有一制冷装置按逆向卡诺循环工作，冷库温度为－5
℃，环境温度为20 ℃，求制冷系数的数值。又若利用该机器作热
泵，由－5 ℃的环境取热而向20 ℃的室内供热，求其供热系数。
解 已知 T1 = 20 + 273 = 293K,T2 = −5 + 273 = 268K
致冷系数
ε = T2 = 268 = 10.72 T1 − T2 293 − 268
致冷系数
ε = q2 = 51.655 8 = 0.657 w0 78.62
12-5 一台氨蒸气压缩制冷装置，其冷库温度为－10 ℃，冷
凝器中冷却水温度为20 ℃，试求单位质量工质的制冷量、装置消
耗的功、冷却水带走的热量以及制冷系数。
解 按题意 T0=T4=263 K， T2=T3=293 K
由氨的压焓图查得h0=157 5 kJ/kg，h2=172 5 kJ/kg，h3=h4=423 kJ/kg
率的多少倍？ 解 按题意此建筑物需供热： Q& =0.5×[20—(—5)]=0.5×25=12.5 kW
由T1=27+273=300 K 及 T2=—13+273=260 K，查得： h1=1 570 kJ/kg，h2=1 775 kJ/kg，h3=450 kJ/kg
∴ q1=h2—h3=1 775—450=1 325 kJ/kg
12 -6 若按上题所述条件，而装置的制冷量为100 kW，压气 机的绝热效率为0.8，试求该装置消耗的功率、制冷系数以及装置
中氨的流量。
解 按题意,实际该装置消耗的功：
|
w0′
|=|
w0
|ηc
=
150 0.8
= 187.5
kJ/kg
致冷系数 装置消耗的功率
ε
=
|
q2 w0′
|
=
1152 187.5
q2=h1—h3=1 570—450=1 120 kJ/kg
|w0|=h1—h2=1 570—1 775=205 kJ/kg
|
w0′
|=
w0 η cs
= 205 = 256.25kJ/kg 0.8
故热泵的致热系数
ζ
=
q1 | w0′
|
=
1325 256.25
= 5.17
热泵消耗的功率 P = Q1 = 12.5 = 2.417 kW ζ 5.17
=
6.144
p = Q2 = 100 = 16.276 kW ε 6.144
装置中氨的流量
qm
=
Q2 q2
= 100 × 3600 1152
= 312.5 kg/h
12-7 设把氨蒸气压缩制冷装置用作热泵，其工作温度与题
11-5相同，试求该热泵的供热量及供热系数。
解 按题要求，由12—5题得供热量 q1=130 2 kJ/kg
若用作热泵, 且 T1=293 K，T2=268 K
则致热系数 ζ = T1 = 293 = 11.72 T1 − T2 293 − 268
12-2 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为－10 ℃，空
气冷却器中冷却水温度为15 ℃，空气的最高压力为0.5 MPa，最
低压力为0.1 MPa，试求制冷系数、单位质量工质的制冷量及装置
而采用电炉直接供热，需消耗功率12.5kW为热泵消耗功率的 5.17倍。
12-9 有一台吸收式制冷装置，利用150 ℃降至100 ℃的循环 热水作为蒸气发生器的热源。已知蒸发器内的温度为－10 ℃、环 境介质温度为20 ℃，假定在完全可逆的理想条件下工作，试确定:
(1)制冷装置的最大热量利用系数； (2)若制冷量为2×105 kJ/h，试求所需热水的最小质量流量为 多少？
− T4 )
=
c po[T1−T3 (
p4 p3
(κ −1)
)κ ]
= 1.004[263 − 293( 0.1)0.4 /1.4 ] 0.4
= 66.10 kJ/kg = 0.018 36 kW ⋅ h/kg
所以空气的流量为：
qm
=
Q2 q2
=
150 0.01836
= 815 9 kg/h
膨胀机的功率为：
12-3 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为－10 ℃，冷 却器中冷却水温度为20 ℃，空气的最高压力为0.4 MPa，最低压 力为0.1MPa。若装置的制冷量为150 kW，试求带动制冷装置所需 的功率、冷却水带走的热量、装置中空气的流量以及膨胀机和压
气机的功率。
解 T1=263 K；T3=293 K；p1=p4=0.1 MPa；p2=p3=0.4 MPa 已知装置的致冷量 Q2=150 kW 则装置循环的致冷系数
率为0.85，试求装置消耗的功率及制冷系数。
解
T2
= T1(
p2 )(k −1) / k p
=
263 × ( 0.4 )0.4 /1.4 0.1Leabharlann =390.8KT4
= T3 (
p4 p3
) (k −1) / k
=
293 × ( 0.1)0.4 /1.4 0.4
= 197.175K
由压气机的绝热效率
η cs
− T2 ) = qmc po [T1
− T1 (
p2 p1
(κ −1) )κ ]
0.4
= 815 9 ×1.004 × 263 × [1 − ⎜⎛ 0.4 ⎟⎞ 1.4 ] ⎝ 0.1 ⎠
= −1.047 ×106 kJ/h = 290.84 kW
12-4 按上题所述条件，若压气机绝热效率为0.8，膨胀机效
Pe
= qm we
= qmc po (T3
− T4 ) = qmc po [T3
−
T3
(
p4 p3
(κ −1) )κ ]
0.4
= 815 9 ×1.004 × 293 × [1 − ( 0.1) 1.4 ] 0.4
= 7848 kJ/h = 218 kW
压气机的功率为:
Pc
= qm wc
= qmc po (T1
=
h1 − h2 h1 − h2′
=
T1 − T2 T1 − T2′
∴
T2′
=
T1
+
T2 − T1 ηc3
= 263 + 390.8 − 263 =422.77K 0.8
由膨胀机的效率
ηT
=
h3 − h4′ h3 − h4
= T3 − T4′ T3 − T4
故
T4′ = T3 − (T3 − T4 )ηT
=293—（293—197.175）×0.85=211.55 K 压气机耗功 | wc |= cP0 (T2′ − T1) = 1.004 × (422.77 − 263) =160 k/kg 膨胀机作功 wT = cpo (T ′ − T3) = 1.004 × (293 − 21.55) =81.7 8kJ/kg
致热系数
ζ = q1 = 1302 = 8.68 | w0 | 150
12-8 冬季室外温度为－5 ℃，室内温度为20 ℃。设某建筑 物的散热量按每1 ℃温差为0.5 kW计算，现用氨蒸气压缩制冷装 置作热泵供热维持室内温度，若室外蒸发器中氨的温度为－13
℃，而室内冷凝器内温度为27 ℃，压气机效率为0.8，试求： (1)热泵的供热系数、供热的功率以及热泵消耗的功率； (2)如果采用电炉直接供热，则电炉消耗的功率为热泵消耗功