工程热力学精要与题解
工程热力学解读
大题1、在温度为27℃的环境中，通过轴流式压气机将1kg氮气由p1=0.1 MPa，t1=27℃压缩到p2=0.6 MPa, t2=57℃至少要消耗多少有用功？（c p =1.038 kJ/kg.K，R= 0.296 kJ/kg.K）（02年A）2、两股压力相同的空气流，一股气流温度t1 = 400℃，流量为m1 = 120 kg/h，另一股气流t2 = 150℃，m2 = 210 kg/h。
两股气流经等压绝热混合为混合气流，已知空气比热容cp= 1.004 kJ/kg.K，环境温度t0 = 27℃。
试求：（01年A）(1)混合气流的温度；(2)混合过程每小时的熵产；(3)混合过程每小时的可用能损失。
3、p1 = 0.1 MPa，温度为t1 = 27的空气进入轴流式压气机被绝热压缩至p2 = 0.34 MPa，t2 = 167℃。
若空气的定压比热容c p = 1005 J/(kg·K), 气体常数R g = 287 J/(kg·K)，环境温度t0 = 27℃，试求：(1)压气机耗功及绝热效率；(2)压缩过程熵产及有效能损失。
4、氧气稳定地流过某绝热装置，过程中不作功。
进口处流量为10 kg/s，状态为p1=0.6M Pa，t1=21℃；出口处p2=0.1MPa，分成流量各为5 kg/s、温度分别为t2’=82℃和t2”= –40 ℃的两股气流离开装置。
流动过程中工质的动能和位能变化均可忽略不计。
试分别用热力学第一定律和第二定律证明该流动过程能否实现？已知氧气c p=0.917 kJ/(kg·K)，Rg =0.260 kJ/(kg·K) 。
（04年A）5、（10分）汽车轮胎内的压力与轮胎内空气的温度有关。
当轮胎内空气温度为25℃时，压力计读数为210kPa，设轮胎内的体积为0.025m3不变，确定当轮胎内空气温度升至50℃时，胎内压力升高多少？在该温度下要恢复到原来的压力需要放出多少空气？取空气R g =0.287kJ/(kg.K)。
工程热力学01章习题提示与答案
习题提示与答案 第一章 基本概念及定义1-1 试确定表压力为0.1 kPa 时U 形管压力计中的液柱高度差。
(1)液体为水，其密度为1 000 kg/m 3；(2)液体为酒精，其密度为789 kg/m 3。
提示：表压力数值等于U 形管压力计显示的液柱高度的底截面处液体单位面积上的力，g h p ρ∆=e 。
答案：(1) mm 10.19=∆水h (2) mm 12.92=∆酒精h 。
1-2 测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。
如图1-17所示，若α=30°，液柱长度l ＝200 mm ，且压力计中所用液体为煤油，其密度为800 kg/m 3 ，试求烟道中烟气的真空度为多少mmH 2O(4 ℃)。
提示：参照习题1-1的提示。
真空度正比于液柱的“高度”。
答案：()C 4O mmH 802v =p 。
1-3 在某高山实验室中，温度为20 ℃，重力加速度为976 cm/s 2，设某U 形管压力计中汞柱高度差为30 cm ，试求实际压差为多少mmHg(0 ℃)。
提示：描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度t =0℃及重力加速度g =980.665cm/s 2下的汞柱高度。
答案：Δp =297.5 mmHg(0℃)。
1-4 某水塔高30 m ，该高度处大气压力为0.098 6 MPa ，若水的密度为1 000 kg/m 3 ，求地面上水管中水的压力为多少MPa 。
提示：地面处水管中水的压力为水塔上部大气压力和水塔中水的压力之和。
答案：Mpa 8 0.392=p 。
1-5 设地面附近空气的温度均相同，且空气为理想气体，试求空气压力随离地高度变化的关系。
又若地面大气压力为0.1 MPa ，温度为20 ℃，求30 m 高处大气压力为多少MPa 。
提示： h g p p ρ-=0 →TR hg p p g d d -=，0p 为地面压力。
答案：MPa 65099.0=p 。
1-6 某烟囱高30 m ，其中烟气的平均密度为0.735 kg/m 3。
(完整版)工程热力学习题册有部分答案
第一篇工程热力学第一章基本概念及气体的基本性质第二章热力学第一定律一、选择题3、已知当地大气压P b , 真空表读数为Pv , 则绝对压力P 为（a ）。
(a) P=P b -Pv （b ）P=Pv -P b （c ）P=P b +Pv4、.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( b )A.真空p v=0.08MpaB.表压力p g=0.08MPaC.真空p v=0.28MpaD.表压力p g=0.28MPa5、绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa间的关系为( d )A.p+pv+pa=0B.p+pa－pv=0C.p－pa－pv=0D.pa－pv－p=06、气体常量R( d )A.与气体种类有关,与状态无关B.与状态有关,与气体种类无关C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关7、适用于（ c ）(a) 稳流开口系统(b) 闭口系统(c) 任意系统(d) 非稳流开口系统8、某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（c ）正确。
(a) ds ＞δq/T （b ）ds ＜δq/T （c ）ds=δq/T9、理想气体1kg 经历一不可逆过程，对外做功20kJ 放热20kJ ，则气体温度变化为（b ）。
(a) 提高（b ）下降（c ）不变10、平衡过程是可逆过程的（b ）条件。
(a) 充分（b ）必要（c ）充要11、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的（ a ）(a) 膨胀(b) 压缩(c) 凝结(d) 加热13、经历一不可逆循环过程，系统的熵（ d ）(a) 增大（b ）减小（c）不变（d ）可能增大，也可能减小14、能量方程适用于（ d ）(a) 只要是稳定流动，不管是否为可逆过程（b）非稳定流动，可逆过程(c) 非稳定流动，不可逆过程(d) 任意流动，任意过程15、理想气体可逆绝热过程中的技术功等于（a ）(a) －△ h （b ）u 1 -u 2 （c ）h 2 -h 1 （d ）－△ u16、可以通过测量直接得到数值的状态参数（ c ）(a) 焓(b) 热力学能(c) 温度(d) 熵18、若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的△S 必( b )可逆过程△S。
工程热力学第1章习题答案
第1章 基本概念1-1 为了环保，燃煤电站锅炉通常采用负压运行方式。
现采用如图1-16所示的斜管式微压计来测量炉膛内烟气的真空度，已知斜管倾角α=30º，微压计中使用密度ρ=1000kg/m 3的水，斜管中液柱的长度l =220mm ，若当地大气压p b =98.85kPa ，则烟气的绝对压力为多少Pa ？图1-16 习题1-1解：大气压力98.85kPa 98850Pa b p ==真空度3sin 1000kg/m 9.81N/kg 0.22m 0.51079.1Pa v p gl ρα==×××=烟气的绝对压力98850Pa 1079.1Pa 97770.9Pa b v p p p =−=−=1-2 利用U 形管水银压力计测量容器中气体的压力时，为了避免水银蒸发，有时需在水银柱上加一段水，如图1-17所示。
现测得水银柱高91mm ，水柱高20mm ，已知当地大气压p b =0.1MPa 。
求容器内的绝对压力为多少MPa ？图1-17 习题1-2解：容器内的压力高于大气压力，因此绝对压力b e p p p =+表压力291mmHg+20mmH O 91133.3Pa 209.81Pa 0.0123MPa e p ==×+×≈大气压力0.1MPa b p =容器内的绝对压力0.1MPa 0.0123MPa 0.1123MPa b e p p p =+=+=1-3 某容器被一刚性隔板分为两部分，在容器的不同部位安装有压力计，其中压力表B放在右侧环境中用来测量左侧气体的压力，如图1-18所示。
已知压力表B 的读数为80kPa ，压力表A 的读数0.12MPa ，且用气压表测得当地的大气压力为99kPa ，试确定表C 的读数，及容器内两部分气体的绝对压力（以kPa 表示）。
如果B 为真空表，且读数仍为80kPa ，表C 的读数又为多少？图1-18 习题1-3解：（1）容器左侧（A ）的绝对压力,99kPa 120kPa 219kPa b e A p p p =+=+=A压力表B 的读数为容器左侧（A ）的绝对压力A p 和容器右侧（C ）的绝对压力C p 之差，因此,e B C p p p =−A ，得,219kPa 80kPa 139kPa C e B p p p =−=−=A同时,b e C p p p =+C ，可得压力表C 的读数为,139kPa 99kPa 40kPa e C p =−=（2）如果表B 为真空表，则,v B A p p p =−C ，得299kPa C p =，因此压力表C 的读数为,200kPa e C p =1-4 如图1-19所示，容器A 放在B 中，用U 形管水银压力计测量容器B 的压力，压力计的读数为L =20cm ，测量容器A 的压力表读数为0.5MPa ，已知当地大气压力p b =0.1MPa ，试求容器A 和B 的绝对压力。
《工程热力学》(第四版)习题提示及答案04章习题提示与答案
习题提示与答案 第四章 理想气体的热力过程4-1 设气缸中有0.1 kg 二氧化碳，其压力为0.1 MPa 、温度为27 ℃。
如进行一个定压过程，气体对外作功3kJ 。
设比热容为定值，试求过程中气体热力学能和熵的变化以及气体吸收的热量。
提示：理想气体；Q =ΔU +W ；ΔU =mc V 0ΔT ；12120ln lnp pR T T c s p g Δ-=。
答案：ΔU ＝10.5 kJ ，ΔS ＝0.036 11 kJ/K ，Q ＝13.5 kJ 。
4-2 有一气缸，其中氮气的压力为0.15 MPa 、温度为300 K 。
如果按两种不同的过程变化：(1)在定压下温度变化到450 K ；(2)在定温下压力下降到0.1 MPa 。
然后在定容下变化到0.15 MPa 及450 K 。
设比热容为定值，试求两种过程中热力学能和熵的变化以及从外界吸收的热量。
提示：略。
答案：(1)u Δ＝111.15 kJ/kg ，s Δ＝0.421 kJ/(kg ·K)，q 1-2＝155.7 kJ/kg 。
(2)u Δ＝111.15 kJ/kg ，s ∆＝0.421kJ/(kg ·K)，q 1-3-2＝147.25 kJ/kg 。
4-3 设气缸中空气的压力为0.5 MPa 、温度为600 K ，若经绝热过程膨胀到0.1 MPa ，试求膨胀终了的温度及比体积：(1)按定值比热容计算；(2)按空气的热力性质表进行计算。
提示：(2) 1200ln 12p p R S S g T T +=；依02T S ,由热力性质表确定T 2 及v r2。
答案：(1) T 2＝378.8 K ，v 2＝1.089 m 3/kg ；(2) T 2＝382.6 K ，v 2＝1.10 m 3/kg 。
4-4 柴油机吸气终了时气缸中空气的温度为60 ℃、压力为0.1 MPa 。
为使压缩终了时空气温度超过柴油的自燃温度以使其着火，故要求压缩终了的温度至少为720 ℃。
工程热力学05章习题提示与答案供参习
习题提示与答案第五章 热力学第二定律5-1 蒸汽机中所用新蒸汽的温度为227 ℃，排出乏汽的温度为100 ℃，如按卡诺循环计算，试求其热效率。
提示：新蒸汽与乏汽的温度分别看做卡诺循环的高、低温热源温度。
答案： 254.0t =η。
5-2 海水表面温度为10 ℃，而深处的温度为4 ℃。
若设计一热机利用海水的表面和深处作为高温热源及低温热源并按卡诺循环工作，试求该热机的热效率。
提示：略。
答案： 2021.0t =η。
5-3 一卡诺热机的热效率为40%，若它从高温热源吸热4 000 kJ/h ，而向25 ℃的低温热源放热，试求高温热源的温度及热机的功率。
提示：略。
答案： 4971r =T K ，44.0=P kW 。
5-4 某内燃机每作出1 kW h 的功需消耗汽油514.8 g 。
已知每千克汽油燃烧时可放出41 868 kJ 的热量，试求该内燃机的实际热效率。
提示：热机的吸热量等于燃料的放热量。
答案：167.0t =η。
5-5 有报告宣称某热机自160 ℃的热源吸热，向5 ℃的低温环境放热，而在吸热1 000 kJ/h 时可发出功率0.12 kW 。
试分析该报告的正确性。
提示：热机热效率不可能大于在相同温度范围内工作的卡诺热机的热效率。
答案：报告不正确，不可能实现。
5-6 有A 、B 两个卡诺热机，A 从温度为700 ℃的热源吸热，向温度为t 的热源放热。
B 则从温度为t 的热源取得A 排出的热量并向温度为100 ℃的热源放热。
试求：当两热机的循环净功相同或两热机的热效率相同时温度t 的数值。
提示：卡诺循环热效率121211T T Q Q tc -=-=η。
答案：两热机循环净功相同时='t 400 ℃，两热机热效率相同时="t 329.4 ℃。
5-7 以氮气作为工质进行一个卡诺循环，其高温热源的温度为1 000 K 、低温热源的温度为300 K ；在定温压缩过程中，氮气的压力由0.1 MPa 升高到0.4 MPa 。
工程热力学习题及答案
习题一刚性容器中贮有空气2kg,初态参数P 1=0.1MPa,T 1=293K,内装搅拌器,输入轴功率W S =0.2kW,而通过容器壁向环境放热速率为kW Q 1.0.= .求：工作1小时后由容器和外环境所构成地孤立系统地熵增.（已知空气定容比热为0.7175 kJ/kg.K,气体常数为0.287 kJ/kg.K ）解：取刚性容器中空气为系统,由闭系能量方程：U Q W s ∆+=..经1小时,()12..36003600T T mC Q W v s -+= ()K mC Q W T T v 5447175.021.02.036002933600..12=⨯-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+= 由定容过程：1212T T P P =, MPa T T P P 186.02935441.01212=⨯== 取以上系统及相关外界构成孤立系统：sur sys iso S S S ∆+∆=∆ K kJ T Q S sur /2287.12931.036000=⨯==∆ K kJ S iso /12.22287.18906.0=+=∆习题二压气机空气由P 1 = 100 kPa,T 1 = 400 K,定温压缩到终态P 2 = 1000 kPa,过程中实际消耗功比可逆定温压缩消耗轴功多25%.设环境温度为T 0 = 300 K.求：压缩每kg 气体地总熵变.（已知空气气体常数为0.287 kJ/kg.K ）解：取压气机为控制体.按可逆定温压缩消耗轴功：kg kJ P P RT v v RT W SO /3.2641000100ln 400287.0ln ln 2112-=⨯=== 实际消耗轴功：()kg kJ W S /4.3303.26425.1-=-=由开口系统能量方程,忽略动能、位能变化：21h q h W S +=+因为理想气体定温过程：h 1=h 2故：kg kJ W q S /4.330-==孤立系统熵增：sur sys iso S S S ∆+∆=∆稳态稳流：0=∆sys Sk kg kJ T q P P R T q S S S sur ⋅=+=+=+-=∆/44.03004.3301000100ln 287.0ln 021012习题三如果室外温度为-10℃,为保持车间内最低温度为20℃,需要每小时向车间供热36000kJ,求：1) 如采用电热器供暖,需要消耗电功率多少.2) 如采用热泵供暖,供给热泵地功率至少是多少.3) 如果采用热机带动热泵进行供暖,向热机地供热率至少为多少.图1为热机带动热泵联合工作地示意图.假设：向热机地供热温度为600K,热机在大气温度下放热.图1解：1)用电热器供暖,所需地功率即等于供热率, 故电功率为360036000..==Q W = 10kW 2)如果热泵按逆向卡诺循环运行,而所需地功最少.则逆向卡诺循环地供暖系数为211..T T T W Q W +==ε=9.77 热泵所需地最小功率为W Q W ε..==1.02kW3)按题意,只有当热泵按逆卡诺循环运行时,所需功率为最小.只有当热机按卡诺循环运行时,输出功率为.W 时所需地供热率为最小.由 56.06002631112=-=-=T T c η 热机按所需地最小供热率为263KkW W Q tc 82.156.002.1/..min ===η习题四求出下述情况下,由于不可逆性引起地作功能力损失.已知大气p 0=1013215Pa,温度T 0为300K. （1）将200kJ 地热直接从p A =p 0、温度为400K 地恒温热源传给大气.（2）200kJ 地热直接从大气传向p B =p 0、温度为200K 地恒温热源B . （3）200kJ 地热直接从热源A 传给热源B .解：由题意画出示意图5.4.（1）将200kJ 地热直接从400K 恒温热源A 传给300K 地大气时, 5.0400200-=-=-=∆A A T Q S kJ/K 667.030020000-===∆T Q S kJ/K 热源A 与大气组成地系统熵变为kJ/K167.0667.05.001=+-=∆+∆=∆S S S A此传热过程中不可逆性引起地作功能力损失为kJ1.50167.03000=⨯==∏T（2）200kJ 地热直接从大气传向200K 地恒温热源B 时,1200200===∆B B T Q S kJ/K 667.030020000-=-=-=∆T Q S kJ/K kJ/K 333.01667.002=+-=∆+∆=∆B S S S 此过程不可逆引起地作功能力损失kJ100333.030020=⨯=∆=∏ S T （3）200kJ 直接从恒温热源A 传给恒温热源B ,则Q 图25.0400200-=-=-=∆A A T Q S kJ/K 1200200===∆B B T Q S kJ/K 5.015.03=+-=∆S kJ/K作功能力损失kJ 1505.030030=⨯=∆=∏S T可见（1）和（2）两过程地综合效果与（3）过程相同.。
《工程热力学》(第四版)习题提示及答案11章习题提示与答案
习题提示与答案第十一章 水蒸气及蒸汽动力循环11-1 试根据水蒸气的h -s 图，求出下述已知条件下各状态的其他状态参数p 、v 、t 、h 、s 及x (或过热蒸汽的过热度D ＝t －t s )。
已知：(1) p ＝0.5 MPa 、t ＝500 ℃；(2) p ＝0.3 MPa 、h ＝2 550 kJ/kg ；(3) t ＝180 ℃、s ＝6.0 kJ/(kg ·K)；(4) p ＝0.01 MPa 、x ＝0.90；(5) t ＝400 ℃、D ＝150 ℃。
提示：水蒸气h -s 图上，两个独立的状态参数可确定一个状态；饱和区内，p 、T 两个参数直接相关。
答案：h =3 500 kJ/kg ，s =8.08 kJ/(kg·k)，x =1，=v 0.72 m 3/kg, =D 448 ℃；（1）s =6.54 kJ/(kg·k)，x =0.921，t =134 ℃，57.0=v m 3/kg ；（2）h =2 534 kJ/kg, x =0.865，=v 0.168 m 3/kg ；（3）h =2 534 kJ/kg ，s =7.4 kJ/(kg·k)，t =46 ℃；（4）h =3 200 kJ/kg ，s =6.68 kJ/(kg·k)，x =1，p =3.97 MPa 。
11-2 根据水蒸气表，说明下述已知条件下各状态的其他状态参数t 、v 、h 及s 。
已知： (1) p ＝0.3 MPa 、t ＝300 ℃；(2) p ＝0.5 MPa 、t ＝155 ℃；(3) p ＝0.3 MPa 、x ＝0.92。
提示：参照习题11-1的提示；湿饱和蒸汽的状态与其干度有关。
答案：（1）kg m 16081.03=v ，kg kJ 2.4299=h ，K kJ 8540.6⋅=s ；（2）kg m 525093001.03=v ，kJ 525.656=h ，K kJ 5886.1⋅=s ；（3）v /kg m 48557.03=；h =2 552.372 kJ/kg ；s =6.567 3 kJ/( kg·k)11-3 某锅炉每小时生产10 t 水蒸气，蒸汽的压力为1 MPa 、温度为350 ℃，锅炉给水的压力为1 MPa 、温度为40 ℃。
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工程热力学精要与题解
工程热力学是研究热、功、能、熵等方面的学科，涉及广泛。
以下是
工程热力学的精要内容：
1.热力学基本概念。
热力学是研究热的现象和热与其他形式能的交换关系的一门学科。
在
热力学中，我们需要熟悉一些基本的概念，如：热量、功、内能、热力学
第一定律等等。
2.热力学循环。
热力学循环是指在一定运动方式下，物质从一个状态经过吸热、放热、做功等过程，最后回到原来的状态的过程。
在热力学中我们常常研究和分
析各种不同的热力学循环，如卡诺循环、布雷顿循环等。
3.热力学第一定律。
热力学第一定律是热力学研究的基础，它是能量守恒定律在热学方面
的表现，也是热力学的核心概念之一。
热力学第一定律可以简单地表述为：能量不可能自己消失，也不能自己产生，只能从一种形式转换为另一种形式。
4.周期过程的热力学分析。
周期过程是一个熟悉的概念，如桥牌中的发牌、进攻、防守和叫牌等
环节，或者关键的计算机过程。
在热力学中，我们也常常分析和研究周期
过程中的各种热力学参数和性能。
以上就是工程热力学的精要内容。
除此之外，在学习过程中也需要进行大量的习题练习才能真正掌握热力学的知识，并且熟练地应用到实际问题中去。