第二学期热工基础第3次作业
热工基础课后习题答案.docx
热工基础答案第一章1-1 解：几=755x133.3x10-5 =1.006ba = 100.6RPa1.P - Ph + Pg - 100.6 + 13600 = 13700.6"。
2.Pg = p — p b = 2.5-1.006 = 1 A9Abar = 149 A kPa3.P = Ph ~ Pv ~ 755 一700 = 55mmHg - 7.3315kPa4.p v = p b_p = 1.006 - 0.5 = 0.506bar = 50.6kPci1-2图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。
二30° ,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"水住=pghsina = 1000 x 9.8 x 200 x 10~3 x0.5 = 980Pa = 7.35mmHgp = p h - p水仕=756 一7.35 = 748.65加加Hg 1-3 解：p、= Pb + P（l= 0.97 + 1.10 = 2.07 barp2 = - p b = 2.07 -1.75 = 0.32bar p c - p h - p2 = 0.97 一0.32 = 0.65bar 1—4 解：”宾宇室=几 _ P力讣i：=760—745=15mmHg =2好VzP\=〃克空室+ Pa = 2 + 360 = 362 kPaP2~P\~ Pb = 362 _ 170 = \ 92kPap c = P b -"真空室=192-2 = 190kPciF = （p h—〃真空空）A = 745 x 133.3x —XKX O.452二15.8kN1-4 解：p = p h + 〃水柱+p 来柱=760+300x9.81/133.3+800=1582〃伽Hg = 2」'bar1- 5 解：由于压缩过程是定压的，所以有W =「pdV = p(V } -V 2) = 0.5X 106 X (0.8-0.4) = 200KJ=2龙x5000000x （0.44 一 0.34） = 34.36AJ1-8 解：（1）气体所作的功为：W = J ：（0.24V + 0.04） xl06dV = 1.76xl04J（2）摩擦力所消耗的功为：% 擦力=/ A 厶= ^yX （0.3-0.1） = l 000J所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：叫%擦力=166 xl 0T1- 9 解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程屮，内外压力始终保持相等， 恒等于大气压力0.09MPa,所以气体对外所作的功为：W = MV = 0.09X 106X 2 = 1.8X 105J1- 11解：确定为了将气球充到2n?的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压 力等于气球中的压力，同时等于外界大气压几）W = ^AV=0.9X 105 X 2 = 1.8X 105J情况三:C = Z = A=15OOOO =5OOOO()D D 、0.3必（％+2）二几（％+2） = 0.9x105x （2 + 2）二〔左乂山九X 叫 2前两种情况能使气球充到2m 3 1-6 解：改过程系统对外作的功为1-7 解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设p = cD,式屮c 为常数，D 为气球 的直径，由题中给定的初始条件，可以得到：该过程空气对外所作的功为!/ 一 〃贮气罐%:气罐 $气球+贮气罐 Pb 所以气球只能被充到険球=3.333—2=1.333/的大小，故气体对外作的功为:W = O.9xlO 5xl.333 = 1.2xlO 5J第二章习题2-1 解：W = e- A(/ = 50-80 = -30V ,所以是压缩过程2-2 解：W 膨吸+W 压一Q 畝=2000 + 650 — 1200 = 1450R2-3 解：△ {/ = 0 = 2x 10, x3600 = 7.2X 106J//Z2—4解：状态b 和状态a Z 间的内能Z 差为：MJ ab =U h -U a =2-VV = 100-40 = 60V所以，a ・d ・b 过程中工质与外界交换的热量为：e a _^=A^+W = 60 + 20 = 80^工质沿曲线从b 返回初态a 时，工质与外界交换的热量为：Q h _a = / _匕 + W = _△赊 + W = -60-30 = -90kJ根据题中给定的a 点内能值，可知b 点的内能值为60kJ,所以有：\U ad = U h -U d =60-40 = 20V由于d ・b 过程为定容过程，系统不对外作功，所以d ・b 过程与外界交换的热量为：Q d -b = 5 - u b = \u db = 2ov所以a-d-b 过程系统对外作的功也就是a-d 过程系统对外作的功，故a-d 过程系统与外界交 换的热量为：Qz =匕- Ua~ K_d =叽-J =40-(-20) = 60V2-52-5 解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统焙的变化就等于系统从外界吸收的热量, 即汽化潜热，所以有： \h = q = 2253kJ "g0.15x2 0.09 =3.333亦内能的变化为：A w = A/? - A(pv) = A/? —p(y2 - vj=2257+1.01X102X (0.001-1.674) = 2088V / kg2-6解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：p, = = 1.028 x 105 + 195><9^ = 2.939 x 105H f A100x10"当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：/?.二 /?.+-^- = 1.028xl05 + 95x9,8d ^1.959xlO5PtzA 100x10"由于气体通过气缸壁可与外界充分换热，所以系统的初温和终温相等，都等于环境温度即:TU根据理想气体的状态方程可得到系统的终态体积，为：空=2.939X10500X10：X10X”=】526x10^ -p21.959x10s所以活塞上升的距离为：A r _ V2-V, _ 1.526X10'3-100X10X10-6=0.0526m = 5.26cm△乙= —■ ~A 100x10"市于理想气体的内能是温度的函数，而系统初温和终温相同，故此过程中系统的内能变化为零，同时此过程可看作定压膨胀过程，所以气体与外界交换的热量为：Q = W = p2A\L = 1.959x105 x 100x KT4 x0.0526 二103.04J2-8解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：w = q — Au = -50 一146.5 = 一196.53 / kg忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg压缩空气所需的轴功为：巴二g —△力=一50 —146.5 -(0.8x0」75 — 0.1 x0.845) xlO3 = -252V /kg所以带动此压气机所需的功率至少为：P = -W^X]()=42kW602-9解：是否要用外加取暧设备，要看室内热源产生的热量是否大于通过墙壁和门窗传给外界的热量，室内热源每小时产生的热量为：9 热源=(50000+50 x 100) x 3600=1.98 xlO5U小于通过墙壁和门窗传给外界的热量为3xlO5kJ,所以必须外加収暖设备，供热量为：2 = 3xl05 -1.98X105 =1.02X105ZJ//?2-10解：収容器内的气体作为研究的热力学系统，根据系统的状态方程可得到系统终态体积为：匕=%(£L)%.2 =1x(—)^2 =1.78/n3p20.5过程中系统对外所作的功为：pl.78 卩.78 n V1,2. ? (\7J0-2—V."0 2 )W 訂pdV = J 令2 _0；丿=544.63所以过程中系统和外界交换的热量为：Q = A(/ + W = —40 + 544.6 = 504.63为吸热。
第2学期西南交大《热工基础》主观题
答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ58.水在绝热混合器中与水蒸汽混合而被加热，水流入的压力为200kPa，温度为20℃，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min；水蒸汽流入的压力为200kPa，温度为300℃，比焓为3072kJ/kg，混合物流出的压力为200kPa，温度为100℃，比焓为419kJ/kg。
问每分钟需要多少水蒸汽。
答：此绝热混合器所围空间为一稳流系，根据能量方程：59.有5g氩气，经历一热力学能不变的状态变化过程，初始状态p1=6.0?05 Pa，T1=600K，膨胀终了的容积V2=3V1，氩气可作为理想气体。
已知氩气的Rg=0.208 kJ/(kg·K)，c p=0.523 kJ/(kg稫)，求：（1）终了状态的温度T2、压力p2；（2）过程中系统热力学能、焓和熵的变化量。
答：由题意：△U = 0 →T2 = T1 = 600 K由理想气体气体状态方程，有：60.试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？答：∵定压过程总加热量为：q =c p△T其中用来改变热力学能的部分为：△u= c V△T而c p = c V+R g∴定压过程用来作功的部分为：w =R g△T61. 2kg某种理想气体按n=1.2可逆多变过程膨胀到原有体积的3倍，稳定地从300℃降低到60℃，膨胀过程中作功418.68kJ，吸热83.736kJ，求：气体的c p和c V。
答：由闭口系能量方程：62. 3 kg温度为80℃的热水在绝热容器中与5 kg温度为20℃的冷水等压混合，水的比热为4.187kJ/(kg·K)，求此混合过程的熵变，并根据熵变的计算结果说明为什么混合过程是不可逆过程？（提示：先由热力学第一定律求混合后水的状态）答：思路：利用孤立（绝热）系熵增原理进行判断。
取该绝热容器为闭口系，设热水用角标H表示，冷水用角标C表示，并注意液体c p = c V = c由闭口系能量方程：第二次作业三、主观题(共6道小题)33.压力p1=0.3MPa、温度t1=24℃的空气，经喷管射入压力为0.1 MPa的大气中，问应采用何种喷管？34.在lg p—h图上画出蒸气压缩制冷的理论循环图，并用线段分别标出单位质量制冷剂的制冷量q2和压缩机的耗功量w0。
热工基础3次作业,66分
《热工基础》•homepage课程首页•courseware课程学习•homework课程作业•discussion讨论区•logout退出热工基础第1次作业正确答案：C解答参考：14. 如图理想气体的ab和cb过程，下列关系成立的为（）(A)(B)(C)(D)正确答案：A解答参考：15. 在相同的恒温热源间工作的其他可逆循环的热效率（）卡诺循环的热效率(A) 大于(B) 小于(C) 等于(D) 小于或等于正确答案：C解答参考：16. 在两恒温热源之间工作的可逆热机，其热效率的高低取决于（）(A) 热力循环包围的面积大小(B) 高温热源温度(C) 低温热源温度(D) 高温热源及低温热源温度正确答案：D解答参考：17. 如果热机从热源吸热100 kJ，对外做功100 kJ，则（）(A) 违反热力学第一定律(B) 违反热力学第二定律(C) 不违反第一、第二定律(D) A和B正确答案：B解答参考：18. 下列说法正确的是（）4-10参考答案：过程Q/kJ W/kJ△U/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-5555.如图所示，b、c两状态点在同一条等温线上，试判断：△u ab与△u ac谁大？△s ab与△s ac谁大？参考答案：答：△u ab=△u ac；△s ab＜△s ac56.有一循环发动机工作于热源T1=1000K和冷源T2=400K之间，若该热机从热源吸热1360 kJ，对外作功833 kJ。
问该热机循环是可逆的？不可逆的？还是根本不能实现的？参考答案：ηt＞ηtc违背了卡诺定理结论：该循环根本不可能实现。
（也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解）57.气球直径为0.4 m，球内充有压力为150 kPa的空气，由于太阳辐射加热，气球直径增大到0.45 m，若球内气体压力正比于气球的直径，试求过程中气体对外的做功量W。
参考答案：解：已知D1 = 0.4 m时，p1=150 kPa，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD，可求得：k =375 kPa/m答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ58.水在绝热混合器中与水蒸汽混合而被加热，水流入的压力为200kPa，温度为20℃，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min；水蒸汽流入的压力为200kPa，温度为300℃，比焓为3072kJ/k g，混合物流出的压力为200kPa，温度为100℃，比焓为419kJ/kg。
热工基础3_答案_
(1) QH 1500 J , QL 800 J S iso QH QL 0 TH TL 1500 J 800 J 0 1.93( J / K ) 0 2000 K 300 K
QL TL = 300K
根据孤立系熵增原理判定：该循环可行，且不可 逆。 (2) QH 2000 J , W0 1800 J , QL QH W0 2000 J 1800 J 200 J S iso QH QL 0 TH TL
Tav
Q
5
1） 当冷源0℃的冰变的0℃的水时，可将冷、热源视为恒温
3-17
依题意有：TH 298K (t H 25℃） , TL 273K (t L 0℃） QL mrice 其中：m 1000kg ， rice 333kJ / kg 且为可逆热机，故有 t C 1 QH TH T QL H mrice TL TL QL T 1 L QH TH
TH TH mrice mrice mrice 1 TL TL 298K 1000kg 333kJ / kg 1 30 103 kJ 273K 2） 当冷源0℃的水变为25℃的水时，可将热源视为恒温， 冷源为变温 W1 QH QL 热机工作循环视为无数个微元卡诺循环 故有
4
I
Sg
3-16
依题意有：mt 50℃ 8kg , t m 8kg 50℃ , Tm 8 kg 323.15 K mt 100℃ 5kg , t m5kg 100℃ , Tm 5 kg 373.15 K cw 4.187 kJ /(kg K ) 设8kg 50℃的水与5kg100℃的水混合后的混合水质量为m，温度为Tav m mt 50℃ mt 100℃ 则有 cw mt 50℃ (Tav 323.15 K ) cw mt 100℃ (373.15 K Tav ) 解得 Tav 373.15 Kmt 100℃ 323.15 Kmt 50℃ mt 50℃ mt 100℃
热工基础作业答案
式中：依题意有：m.mm l s /m .g m /kg .cm /g .sin gl gh p MPa.p p p p v b vb 2020089108080102333===⨯=====-=ραρρkPakPa kPa p p p kPa Pa Pa m m P Pa O m m H p kPa Pa Pa m m p A P O H b O H b 6.206656.1061.961kPa 98p 656.106106656103332.1Hg 800p 1.961kPa a 34.19618067.9200982.97990103332.1Hg 7351265Hg2Hg 2222=++=++=∴==⨯⨯===⨯===⨯⨯=-压力单位换算：附录根据《热工基础》习题参考答案第二章 热能转换的基本概念和基本定律热能转换的基本概念 2-32-42-6 （a ）取水为系统，故为闭口系。
系统与外界交换的能量为热能。
（b ）取电阻丝+容器+水为系统，故为闭口绝热系。
系统与外界交换的能量为电能。
（c ）取图2-40中虚线框内全部空间为系统，故为孤立系。
系统与外界无任何形式的能量交换。
2-7 2-82-10 用线性插值法求摄氏温标与华氏温标的换算关系：{}{}{}{}3281010010032212212+=--=--︒︒)C ()F ()C ()F (t .t t t 得绝对零度（-273.15℃）所对应的华氏温度为：{})F (.).(.t )F (︒-=+-⨯=67459321527381MP .a MP .-MPa .p -p p a MP .gH mm .MPa .g H mm x p g H mm .g H mm MPa .a MP x a MP x p 0.0039MPa g 29.0588mmH g H mm -Hg 735.0588mm p -p p Hg 735.0588mm MPa .p mmHg 107.5006MPa -A P Pa .g H mm -A P 0.0039MPa 3941Pa g H 29.56mm g H mm -g H mm .p -p p g H mm p p -p p 2a MP 13.498a MP .a MP .p a MP .p -A P g H mm .a MP .p p p p v b v v v b b 3v b v v b g b g b 0040094009800940567350980706567357060980706098011265321331126570656735706413098041312655673509801====⨯==∴======∴==⨯==========+=∴===+=冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷进进进进则设解法三：依题意有：：附录查解法二：）：附录（查解法一：力为：冷凝器内蒸汽的绝对压）（）附录（查式中：力为：汽轮机进口处的绝对压）（aMP .a MP .-MPa .p -p p a MP .gH mm .MPa .g H mm x p gH mm .g H mm MPa .a MP x a MP x p 0.0039MPa g 29.0588mmH g H mm -Hg 735.0588mm p -p p Hg735.0588mm MPa .p mmHg107.5006MPa -A P Pa .g H mm -A P 0.0039MPa 3941Pa g H 29.56mm g H mm -g H mm .p -p pg H mm p p -p p 2a MP 13.498a MP .a MP .p a MP .p-A P g H mm .a MP .p p p p v b v v v b b3v bv v bg bg b 0040094009800940567350980706567357060980706098011265321331126570656735706413098041312655673509801====⨯==∴======∴==⨯==========+=∴===+=冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷进进进进则设解法三：依题意有：：附录查解法二：）：附录（查解法一：力为：冷凝器内蒸汽的绝对压）（）附录（查式中：力为：汽轮机进口处的绝对压）（m m HgMPa MPa MPa p p p MPaMPa MPa p p p MPa Pa Pa m m Hg p b v v b v 577077.0025.0102.0025.0073.0098.0073.0733********.1550''2==-=-==-=-===⨯⨯=2-112-13 （1）取动力厂为系统，输入能量为煤的总发热量Q ，输出能量为输出功率P 。
热工基础(2.1.3)--第三章习题及答案
热工基础第三章作业题及答案3-3 体积为0.03m 3的某刚性储气瓶内盛有700kPa 、20℃的氮气。
瓶上装有一排气阀，压力达到880kPa 时阀门开启，压力降到850kPa 时关闭。
若由于外界加热的原因造成阀门开启，问：(1)阀开启时瓶内气体温度为多少？(2)因加热，阀门开闭一次期间瓶内气体失去多少？设瓶内氮气温度在排气过程中保持不变。
答案：（1）t 2=93.3℃; (2)∆m =0.0097kg3-4 氧气瓶的容积V =0.30m 3，瓶中氧气的表压力p gl =1.4MPa ，温度t 1=30℃。
问瓶中盛有多少氧气？若气焊时用去一半氧气，温度降为t 2=20℃，试问此时氧气瓶的表压力为多少？(当地大气压力p b =0. 098MPa)答案： m =5.72kg; p g2=0.625MPa.3-6 某理想气体等熵指数κ=1.4，定压比热容c p =1.042kJ/(kg.K)，求该气体的摩尔质量M 。
答案：M =27.93 g/mol3-8 摩尔质量为0.03kg/mol 的某理想气体，在定容下由275℃加热到845 ℃，若比热力学能变化为400kJ/kg ，问焓变化了多少？热求其热力学能、焓和熵的变化。
答案：∆ℎ=557.9kJ/kg3-11 在体积V =1.5m 3的刚性容器内装有氮气。
初态表压力p gl =2.0MPa ，温度t =230℃，问应加入多少热量才可使氮气的温度上升到750℃？其焓值变化是多少？大气压力为0.1MPa 。
(1)按定值比热容计算；(2) 按平均比热容的直线关系式计算；(3)按平均比热容表计算；(4) 按真实比热容的多项式表达式计算。
答案：(1) Q =8137 kJ, ΔH =11410 kJ (2) Q =9005 kJ, ΔH =12260 kJ(3) Q =8962 kJ, ΔH =1200 kJ (4) Q =9025 kJ, ΔH =12280 kJ3-15 由氧气、氮气和二氧化碳组成的混合气体，各组元的摩尔数为2O 0.08mol n =，2N 0.65mol n =，2CO 0.3mol n =试求混合气体的体积分数，质量分数和在p = 400kPa 、t =27℃时的比体积。
热工基础 作业3答案
(d1d 2 )2 D
F
2 (d14 d 2 4 )
2. 水从封闭水箱的上部经过一个直径为 d1=30mm 的孔口 1 流入下部，再经过一个直径 d2=25mm 的孔口 2 排入大气中。水箱上部有一个管道输入水，使水位保持恒定。在水箱 的上部和下部的封闭空间各接一个 U 形水银压差计，水银密度为 ρ’=13600kg/m3，装置 如图所示。 如果水位 H1=2m， H2=2.5m， 上面的 U 形压差计度数 h1=0.252m， 不计损失， 试计算水流量 Q 及下面的 U 形压差计度数 h2 处的过流断面积 A1=0.1m2，高程 z1=75m，流速 v1=3m/s，压强 p1=98kN/m2； 断面 2-2 处 A2=0.05m2， 高程 z2=72m； 断面 3-3 处 A3=0.08m2， 高程 z3=60m， p3=196kN/m2；断面 1-1 至断面 2-2 和断面 3-3 的水头损失分别为 hw1-2=3m 和 hw1-3=5m。 试求： （1）断面 2-2 和断面 3-3 处的流速 v2 和 v3； （2）断面 2-2 处的压强 p2。
6. 油在管中以 v=1m/s 的速度流动，油的密度 ρ=920kg/m3，管长 3m，管径 d=25mm，水银 压差计测得 h=9cm，如图所示，试求： （1） 油在管中的流态； （2） 油的运动粘度 υ； （3） 若保持相同的平均流速反向运动时，压差计的读数有何变化？
7. 自引水池中引出一根具有三段不同直径的水管如图所示。已知 d=50mm，D=200mm， l=100m，H=12m，进口局部阻力系数 ζ1=0.5，阀门 ζ2=5.0，沿程阻力系数 λ=0.03.求管中 通过的流量。
热工基础课后答案超详细版
热工基础课后答案超详细版(张学学)(总102页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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。
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。
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 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
热工基础（3次）试题（图表记录）
热工基础（3次）试题（图表记录）第一次：三、主观题(共9道小题)54.过程Q/kJ W/kJ△U/kJ1-2013902-303953-40-10004-10过程Q/kJ W/kJ△U/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-5555.ab ac大？△s ab与△s ac谁大？参考答案：答：△u ab=△u ac；△s ab＜△s ac56.有一循环发动机工作于热源T1=1000K和冷源T2=400K之间，若该热机从热源吸热1360 kJ，对外作功833 kJ。
问该热机循环是可逆的？不可逆的？还是根本不能实现的？参考答案：ηt＞ηtc违背了卡诺定理结论：该循环根本不可能实现。
（也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解）57.气球直径为0.4 m，球内充有压力为150 kPa的空气，由于太阳辐射加热，气球直径增大到0.45 m，若球内气体压力正比于气球的直径，试求过程中气体对外的做功量W。
参考答案：解：已知D1 = 0.4 m时，p1=150 kPa，且气球内压力正比于气球直径， = kD，可求得：k =375 kPa/m即p答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ58.水在绝热混合器中与水蒸汽混合而被加热，水流入的压力为200kPa，温度为20℃，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min；水蒸汽流入的压力为2 00kPa，温度为300℃，比焓为3072kJ/kg，混合物流出的压力为200kPa，温度为100℃，比焓为419kJ/kg。
问每分钟需要多少水蒸汽。
参考答案：解：此绝热混合器所围空间为一稳流系，根据能量方程：59.有5g氩气，经历一热力学能不变的状态变化过程，初始状态p1=6.0×105 Pa，T1=600K，膨胀终了的容积V2=3V1，氩气可作为理想气体。
已知氩气的Rg= 0.208 kJ/(kg·K)，c p=0.523 kJ/(kg·K)，求：（1）终了状态的温度T2、压力p2；（2）过程中系统热力学能、焓和熵的变化量。
试题2答案《热工基础与应用(第3版)》
热工基础考试题参考答案（闭卷部分）课 程 热工基础一、填空题（每题3分，共45分）1．p 、v 、T (或压力、比体积、温度)，Pa ，m 3/kg, K 。
2．热平衡、力平衡； 准平衡态过程加无耗散效应。
3．q u w =∆+，q w δδ=⎰⎰或net net q w =, q 0=w 0 4．212sh q h c g z w =∆+∆+∆+, q h =∆, sh w h =-∆。
5． p 2< p 1 ，T 2 = T 1，s 2 > s 1。
6．最佳压比=opt π4。
7. t d < t w < t 。
8．212c T T T ε=-, '112c T T T ε=- 9. T q n nλ∂=-∂，负号表示热流密度方向与温度梯度方向相反。
10. Bi ≤0.1； 或导热体内部导热热阻远小于外部对流换热热阻。
11. 自然对流和强制对流。
12．核态沸腾区。
13. λα=常数 14. 44121112()A T T εσΦ=-。
15. 11h ，δλ，21h 二、简答题（10分）1．（5分）如有图所示，当v <v c 时，得到未饱和水，当v >v c 时得到过热蒸气。
2. （5分）因为发生膜状凝结时，凝结壁面始终被凝结液膜覆盖，热阻较大，而珠状凝结时，部分凝结壁面不被液珠覆盖，可以与蒸汽直接接触，热阻较小。
热工基础考试题答案（开卷部分）三、计算题（45分）1. (15分)90273.150.6 4.186ln0.2166 kJ/K 60273.15S +∆=⨯⨯=+热水 (4分) 15273.150.4 4.186ln 0.3645 kJ/K 60273.15S +∆=⨯⨯=-+冷水 (4分) =0.1479 kJ/K<0S S S ∆=∆+∆-孤立热水冷水 (5分)不能实现。
(2分)2. (15分)（1）如右图（3分）（2） （6分）11.412 1.421112(27273.15)610.5 K k p T T p κ--⎛⎫==⨯+= ⎪⎝⎭1 1.412 1.434112(500273.15)1572.6 K k p T T p κ--⎛⎫==⨯+= ⎪⎝⎭32() 1.004(1572.6610.5)965.95 kJ/kg H p q c T T =-=⨯-=41() 1.004(773.15300.15)474.9 kJ/kg L p q c T T =-=⨯-=0491.05 kJ/kg H L w q q =-=(3) （3分）0491.0550.8 %965.95t H w q η=== (4) （3分）在回热的基础，采取多级压缩级间冷却，多级膨胀中间再热。
热工基础课后题答案(作业)
1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. k P a p p p g b 6.13700136006.100=+=+= 2. k P a bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. k P a m m H g p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. k P a bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-2-1解：kJ U Q W 308050Δ-=-=-= ，所以是压缩过程3-2解：设气体的初态参数为1111m T V p 和、、，阀门开启时气体的参数为2222m T V p 和、、，阀门重新关闭时气体的参数为3333m T V p 和、、，考虑到刚性容器有：321V V V ==，且21m m =。
⑴当阀门开启时，贮气筒内压力达到51075.8⨯Pa ，所以此时筒内温度和气体质量分别为：K 25366.78.752931212=⨯==p p T Tkg T R V p m m 0.2252932870.02710751g 1121=⨯⨯⨯===⑵阀门重新关闭时，筒内气体压力降为 5104.8⨯Pa ，且筒内空气温度在排气过程中保持不变，所以此时筒内气体质量为： kg T R V p T R V p m g g 216.025.366287027.0104.852333333=⨯⨯⨯==所以，因加热失掉的空气质量为：3-7解：⑴ 定温：K T T 30321==，由理想气体的状态方程可得到初终态的体积：3611g 173922.1100.33032876m p T mR V =⨯⨯⨯==3622g 221766.51010.3032876mp T mR V =⨯⨯⨯==所以气体对外所作的功和吸收的热量分别为：kJ V V T mR V p W g V V 22573.73922.121766.5ln3032876lnd 12121=⨯⨯⨯===⎰kJ W Q 22573.-=-=⑵ 定熵：相当于可逆绝热过程，气体对外所作的功和热量分别为：kg m 0.0090.2160.225m m Δ32=-=-=kJp p V p k k V p W kk V V 135])31(1[30310287.0611.44.1])(1[1d 4.114.131121121=-⨯⨯⨯⨯⨯-=--==--⎰0=Q 终温为： K p p T T kk 41221.)0.30.1(303)(1.411.411212=⨯==--⑶ n =1.2：为多方过程，根据过程方程可得到气体的终温为：K p p T T nn 3.252)0.30.1(303)(21./20.11212=⨯==-气体对外所作的功和热量分别为： kJ p p n T mR W nn g 5.436])31(1[121.3032876])(1[12.112.11121=--⨯⨯=--=--kJn k n T T mc Q V 11.21812.14.12.1)3033.252(717.061)(12=--⨯-⨯⨯=---=3-17 解：混合后各成分的质量分数为：0.0567550500.1421122=+⨯=+=m m m co co ωω20.1637550750.232500.062122,11,222=+⨯+⨯=++=m m m m o o o ωωω0.027550500.0521122=+⨯+=m m m OHOHωω折合分子量为：28.85280.761180.02320.163440.05611ii =+++==∑M M ω)./(2288.28.858314K kg J MR R g ===4－1 解: 由热量守恒J W Q Q 550450100012=-=-= 由克劳休斯不等式：00185.030055054010002211>=-=+K J T Q T Q 0.7617550750.768500.75ω2N =+⨯+⨯=它的设计是不合理的4－2 解：采用电炉取暖时， KW P ef 56.536001024=⨯=-当采用电动机带动卡诺热泵时， kW TT T Q P pump 474.029352056.51211=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= %53.8%10056.5474.0=⨯==efpump P P η6-1 解：①1点：P 1=4MPa , t 1=400︒C查表得：h 1=3215.71kJ/kg , s 1=6.773kJ/(kg.K ) 2点：s 2=s 1=6.773kJ /(kg.K ), P 2=4KPa 查表得：h 2=2040.13kJ/kg , x =0.789 3(4)点：由P 3=P 2=4KPa 查表得：h 3=121.29kJ/kg吸热量：q 1=h 1-h 3=3215.71－121.29=3094.42kJ/kg 净功量：w net =h 1-h 2=3215.71－2040.13=1175.58kJ/kg 热效率：η=1q w net =42.309458.1175=37.99%干度：x =0.789②1点：由P 1=4MPa , t 1=550︒C查表得：h 1=3558.58kJ/kg , s 1=7.233kJ/(kg.K )2点：由s 2=s 1=7.233kJ /(kg.K ), P 2=4kPa 查表得：h 2=2179.11kJ/kg , x =0.846 3(4)点：由P 3=4kPa, 查表得: h 3=121.29kJ/kg吸热量：q 1=h 1－h 3=3558.58－121.29=3437.29kJ/kg 净功量：w net =h 1－h 2=3558.58-2179.11=1379.47kJ/kg 热效率：η=1q w net =29.343747.1379=40.13%干度：x =0.8466-6 解: (1)k =1.4 循环热效率为： 55.33%5.7111114.11=-=-=--k εη压缩过程为可逆绝热过程，所以有：K T v v T T k k 6385.728514.11112112＝＝－⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=--εkPa P v v P P k k16455.7984.112112=⨯==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ε (2)k =1.3循环热效率为：%36.545.7111113.11=-=-=--k εη压缩过程为可逆绝热过程，所以有：K T v v T T k k 5225.728513.11112112＝＝－⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=--εkPa P v v P P k k13455.7983.112112=⨯==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ε9-3 有一炉墙，厚度为20 cm ，墙体材料的热导率为1.3 W/(m ⋅K)，为使散热损失不超过1500 W/m 2 ,紧贴墙外壁面加一层热导率为0.1 W/(m ⋅K)的保温层。
试题1答案《热工基础与应用(第3版)》
热工基础考试题参考答案（闭卷部分）一、 填空题（每题3分，共45分）1． 与外界既没有质量交换，也没有能量交换；0≥∆iso 2． 的3．212f sh q h cg z w =∆+∆+∆+（2分）；h q ∆= 4． 200.8kJ/kg ， 1.679kJ/（kg.K ） 5．-=-h h x h h ''''（2分）；----=+1-=+----h h h h h h h hs s s s s h h h h h h h h'''''''''''⋅⋅⋅⋅''''''''''''（）（）（1分）6． 4 7．d t t >8． 不一定9． q ⃑=-λðtðn n ⃑⃑；热流密度矢量方向与温度梯度方向相反 10． 管道外包保温材料，H↑，λ↓，δ↓，h ↑（答对3各即可） 11． Bi ≤0.1； Bi =ℎL λ，内部导热热阻与外部对流热阻之比12． 流动起因、流动状态、换热面的几何因素、是否相变及流体的物性（答对3个即可） 13． ()w f wth t t n λ∂-=-∂ 14． 21,212,1A X A X = 15．2221111,1A A εεεε--，12,11A X 二.简答题（10分）1、熵流是由于系统与外界热交换引起的，与过程方向及热量大小有关，熵流因工质吸热、放热或与外界无热交换，其值可大于零、小于零或等于零；熵产是由不可逆因素造成的，与过程有关，可逆过程，其值等于零，不可逆过程，其值大于零。
2、目的是为了降低高温过热器管壁温度。
因电厂高温过热器的管外烟气侧表面传热系数h 1大大小于管内过热蒸汽侧表面传热系数h 2，在管内壁上设置肋片，即肋片设置在h 大的一侧，其作用是降低壁温。
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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2.5×105Pa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720.6mm。
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w 0，工质受到压缩时w 0，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。
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热工基础课后答案超详细版(张学学)(总102页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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。
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。
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 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
第二学期热工基础次作业
本次作业是本门课程本学期的第3次作业，注释如下：本次作业为9-12章内容。
离线作业打印版一、单项选择题(只有一个选项正确，共10道小题)1. 导热系数是衡量物质导热能力的重要指标，其大小除与材料的成分、分子结构、密度有关外，还与（）(A) 物体的几何形状有关(B) 物体的温度和含水率有关(C) 物体的温度有关，但与含水率无关(D) 物体的含水率有关，但与温度无关正确答案：B解答参考：2. 非稳态导热的（）(A) 温度场和热流密度都不随时间变化(B) 温度场不变，热流密度随时间变化(C) 热流密度不变，温度场随时间变化(D) 温度场和热流密度都随时间变化正确答案：D解答参考：≤0.1M），意味着（）3. 集总参数法的适用条件是：Bi≤0.1（或BiV(A) 该物体的体积很小(B) 该物体的导热系数很大(C) 该物体表面的对流换热热阻远大于内部的导热热阻(D) 该物体表面的对流换热热阻远小于内部的导热热阻正确答案：C解答参考：4. 关于对流换热系数，以下说法错误的是（）(A) 液体的对流换热系数大于气体的对流换热系数(B) 有相变的对流换热系数大于无相变的对流换热系数(C) 紊流的对流换热系数大于层流的对流换热系数(D) 光滑表面的对流换热系数大于粗糙表面的对流换热系数正确答案：D解答参考：5. 一般情况下，强迫对流换热系数（）自然对流换热系数(A) 小于(B) 等于(C) 大于(D) 无法比较正确答案：C解答参考：6. 如图所示，两半球内表面之间的辐射角系数X1,2为（）(A) 1(B) 1/2(C) 1/3(D) p/2正确答案：B解答参考：7. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，遮热板的表面发射率（黑度）越大，削弱辐射换热的效果（）(A) 越好(B) 越差(C) 没有影响(D) 视遮热板的表面温度而定正确答案：B解答参考：8. 将热电偶置于烟道中测烟气温度（烟气温度高于环境温度），在有、无遮热套筒条件下测得的温度分别为T1和T2，判断下列四种情况中正确的是（）(A) T1=T2＜烟气真实温度(B) T1 =T2＞烟气真实温度(C) T1＞T2＞烟气真实温度(D) T2＜T1＜烟气真实温度正确答案：D解答参考：9. 为强化传热采用的错误措施是（）(A) 提高流体的流速(B) 在对流换热系数较小的一侧壁面加肋(C) 改良流体的物性(D) 在对流换热系数较大的一侧壁面加肋正确答案：D解答参考：10. 下列说法正确的是（）(A) 平板和圆管加厚都能强化传热(B) 平板和圆管加厚都定能削弱传热(C) 平板加厚定能削弱传热，而圆管加厚不一定(D) 平板加厚定能强化传热，而圆管加厚不一定正确答案：C解答参考：二、判断题(判断正误，共25道小题)11.不同温度的等温线绝不会相交正确答案：说法正确解答参考：12.热流线不一定总与等温线垂直相交正确答案：说法错误解答参考：13.热流密度的方向始终与温度梯度的方向相反正确答案：说法正确解答参考：14.热对流和对流换热描述的是相同的概念正确答案：说法错误解答参考：15.雷诺数表示流体的惯性力和浮升力的比值正确答案：说法错误解答参考：16.雷诺数表示流体的惯性力和粘性力的比值正确答案：说法正确解答参考：17.同样的对流换热现象，也可能有不完全相同的准则式正确答案：说法正确解答参考：18.任何物体，只要其温度高于 0K，该物体就具有热辐射的能力正确答案：说法正确解答参考：19.在真空中不能进行辐射换热正确答案：说法错误解答参考：20.两物体辐射换热时，只是高温物体向低温物体放热正确答案：说法错误解答参考：21.两物体的辐射换热量为零，就表示两物体没有辐射换热正确答案：说法错误解答参考：22.辐射换热时，能量的形式会发生变化正确答案：说法正确解答参考：23.黑体的吸收比（率）和反射比（率）都是最大的正确答案：说法错误解答参考：24.一定温度下，黑体的辐射力最大正确答案：说法正确解答参考：25.辐射表面的温度越高，辐射能量中可见光的份额越大正确答案：说法正确解答参考：26.角系数是一个纯几何参数正确答案：说法正确解答参考：27.辐射表面的温度越高，角系数越大正确答案：说法错误解答参考：28.黑体和灰体的表面热阻均为零正确答案：说法错误解答参考：29.角系数越大，辐射换热的空间热阻越小正确答案：说法正确解答参考：30.在两个辐射换热表面间插入遮热板，原来两表面间的辐射换热量减少正确答案：说法正确解答参考：31.遮热板的表面发射率（黑度）越低，遮热效果越差正确答案：说法错误解答参考：32.对流换热系数h较小的情况下，可采用表面加肋的方式强化换热正确答案：说法正确解答参考：33.在管道外表面包裹保温层总能起到削弱传热的作用正确答案：说法错误解答参考：34.在管径较小的情况下，需要考虑临界热绝缘直径的问题正确答案：说法正确解答参考：35.在冷、热流体进出口温度相同、传热系数k、及换热面积都相同的条件下，换热器顺流布置和逆流布置的传热效果相同。
热工基础课后答案超详细版
热工基础课后答案超详细版(张学学)(总102页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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。
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。
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 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
东北电力大学自动化学院热工基础课后习题答案
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 6.50506.05.0006.1==-==-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 8.150.45π41133.3745)(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KJ V V p pdV W V V 200)4.08.0(105.0)(62121=-⨯⨯=-==⎰1-6解：改过程系统对外作的功为⎰⎰=--===--0.50.33.013.023.1111.33.115.03.02585.)(0.3VW 1kJ V V V p dV V p pdV1-7 解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设cD p =，式中c 为常数，D 为气球的直径，由题中给定的初始条件，可以得到：5000003.015000011====D p D p c该过程空气对外所作的功为kJD D c dD D c D cDd pdV W D D D D V V 36.34)3.04.0(500000081)(8121)61(44414233212121=-⨯⨯=-====⎰⎰⎰ππππ1-8 解：（1）气体所作的功为：⎰⨯=⨯+=0.30.146101.76d 100.04)(0.24J V V W（2）摩擦力所消耗的功为：J L f W 10000.1)(0.32.01000Δ=-⨯=＝摩擦力所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为： J W W W 41066.1⨯-＝＝摩擦力活塞1-9 解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等，恒等于大气压力0.09MPa ，所以气体对外所作的功为：J V p W 56108.121009.0⨯=⨯⨯==∆1-11 解：确定为了将气球充到2m 3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压b p ）Pa V V p V V p p 551121121101.822)(2100.92)(2)(⨯=+⨯⨯=+=+=前两种情况能使气球充到2m 3J V p W b 55101.82100.9Δ⨯=⨯⨯==情况三:3333.309.0215.0m p V p V b=⨯=贮气罐贮气罐气球＋贮气罐＝所以气球只能被充到3333.12333.3m V ＝－＝气球的大小，故气体对外作的功为：J W 55101.231.33100.9⨯=⨯⨯=第二章 习 题2-1 解：kJ U Q W 308050Δ-=-=-= ，所以是压缩过程 2-2 解：kJ Q W Q W 145012006502000放压吸膨=-+=-+= 2-3 解：h J Q U /107.23600102Δ63⨯=⨯⨯== 2－4解：状态b 和状态a 之间的内能之差为：kJ W Q U U U a b ab 6040100Δ=-=-=-=所以，a-d-b 过程中工质与外界交换的热量为：kJ W U Q ab b d a 802060Δ=+=+=--工质沿曲线从b 返回初态a 时，工质与外界交换的热量为：kJ W U W U U Q ab b a a b 903060Δ-=--=+-=+-=-根据题中给定的a 点内能值，可知b 点的内能值为60kJ ，所以有:kJ U U U d b ad 204060=-=-=∆由于d-b 过程为定容过程，系统不对外作功，所以d-b 过程与外界交换的热量为：kJ U U U Q db b d b d 20=∆=-=-所以a-d-b 过程系统对外作的功也就是a-d 过程系统对外作的功，故a-d 过程系统与外界交换的热量为：kJ W U W U U Q b d a ad d a a d d a 60)20(40=--=-∆=--=----2－52-5 解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统焓的变化就等于系统从外界吸收的热量，即汽化潜热，所以有：kg kJ q h /2257Δ==内能的变化为：kgkJ v v p h pv h u /20881.674)(0.001101.012257)()(Δ212=-⨯⨯+=--∆=∆-∆=2-6 解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：Pa A G p p b 54511102.939101009.8195101.028⨯=⨯⨯+⨯=+=-当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：Pa AG p p b 54522101.959101009.895101.028⨯=⨯⨯+⨯=+=-由于气体通过气缸壁可与外界充分换热，所以系统的初温和终温相等，都等于环境温度即：021T T T ==根据理想气体的状态方程可得到系统的终态体积，为：335245211210261.5101.959101010100102.939m p V p V ---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==所以活塞上升的距离为： cm m AV V L 26.5260.0510100101010010261.5Δ46312==⨯⨯⨯-⨯=-=---由于理想气体的内能是温度的函数，而系统初温和终温相同，故此过程中系统的内能变化为零，同时此过程可看作定压膨胀过程，所以气体与外界交换的热量为：J L A p W Q 04.103260.0510100101.959Δ452=⨯⨯⨯⨯===-2-8 解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：kg kJ u q w /196.5146.550Δ-=--=-=忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg 压缩空气所需的轴功为：kg kJ h q w /252100.845)0.10.175(0.8146.550Δ3s -=⨯⨯-⨯---=-=所以带动此压气机所需的功率至少为：kW w P s 426010=⨯-=2-9 解：是否要用外加取暖设备，要看室内热源产生的热量是否大于通过墙壁和门窗传给外界的热量，室内热源每小时产生的热量为：kJ q 51098.13600)1005050000(⨯⨯⨯＝＋＝热源小于通过墙壁和门窗传给外界的热量为3⨯105 kJ ，所以必须外加取暖设备，供热量为：h kJ Q /101.021098.1103555⨯=⨯-⨯=2-10 解：取容器内的气体作为研究的热力学系统，根据系统的状态方程可得到系统终态体积为：32.112.112112 1.78)5.01(1)(m p p V V =⨯==过程中系统对外所作的功为： ⎰⎰=--===--1.7811.7812.012.021.2111.21.2116.4540.2)(kJ V V Vp dV VV p pdV W所以过程中系统和外界交换的热量为：kJ W U Q 6.4506.45440Δ=+-=+=为吸热。
热工基础与应用课后习题答案(全)第二版
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。
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 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
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本次作业是本门课程本学期的第3次作业，注释如下：本次作业为9-12章内容。
一、单项选择题(只有一个选项正确，共10道小题)1. 导热系数是衡量物质导热能力的重要指标，其大小除与材料的成分、分子结构、密度有关外，还与（）(A) 物体的几何形状有关(B) 物体的温度和含水率有关(C) 物体的温度有关，但与含水率无关(D) 物体的含水率有关，但与温度无关正确答案：B解答参考：2. 非稳态导热的（）(A) 温度场和热流密度都不随时间变化(B) 温度场不变，热流密度随时间变化(C) 热流密度不变，温度场随时间变化(D) 温度场和热流密度都随时间变化正确答案：D解答参考：3. 集总参数法的适用条件是：Bi≤0.1（或Bi V ≤0.1M），意味着（）(A) 该物体的体积很小(B) 该物体的导热系数很大(C) 该物体表面的对流换热热阻远大于内部的导热热阻(D) 该物体表面的对流换热热阻远小于内部的导热热阻正确答案：C解答参考：4. 关于对流换热系数，以下说法错误的是（）(A) 液体的对流换热系数大于气体的对流换热系数(B) 有相变的对流换热系数大于无相变的对流换热系数(C) 紊流的对流换热系数大于层流的对流换热系数(D) 光滑表面的对流换热系数大于粗糙表面的对流换热系数正确答案：D解答参考：5. 一般情况下，强迫对流换热系数（）自然对流换热系数(A) 小于(B) 等于(C) 大于(D) 无法比较正确答案：C解答参考：6. 如图所示，两半球内表面之间的辐射角系数X1,2为（）(A) 1(B) 1/2(C) 1/3(D) p/2你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：B解答参考：7. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，遮热板的表面发射率（黑度）越大，削弱辐射换热的效果（）(A) 越好(B) 越差(C) 没有影响(D) 视遮热板的表面温度而定你选择的答案：[前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：B解答参考：8. 将热电偶置于烟道中测烟气温度（烟气温度高于环境温度），在有、无遮热套筒条件下测得的温度分别为T1和T2，判断下列四种情况中正确的是（）(A) T1=T2＜烟气真实温度(B) T1=T2＞烟气真实温度(C) T1＞T2＞烟气真实温度(D) T2＜T1＜烟气真实温度正确答案：D解答参考：9. 为强化传热采用的错误措施是（）(A) 提高流体的流速(B) 在对流换热系数较小的一侧壁面加肋(C) 改良流体的物性(D) 在对流换热系数较大的一侧壁面加肋正确答案：D解答参考：10. 下列说法正确的是（）(A) 平板和圆管加厚都能强化传热(B) 平板和圆管加厚都定能削弱传热(C) 平板加厚定能削弱传热，而圆管加厚不一定(D) 平板加厚定能强化传热，而圆管加厚不一定正确答案：C解答参考：二、判断题(判断正误，共25道小题)11.不同温度的等温线绝不会相交正确答案：说法正确解答参考：12.热流线不一定总与等温线垂直相交正确答案：说法错误解答参考：13.热流密度的方向始终与温度梯度的方向相反正确答案：说法正确解答参考：14.热对流和对流换热描述的是相同的概念正确答案：说法错误解答参考：15.雷诺数表示流体的惯性力和浮升力的比值正确答案：说法错误解答参考：16.雷诺数表示流体的惯性力和粘性力的比值正确答案：说法正确解答参考：17.同样的对流换热现象，也可能有不完全相同的准则式正确答案：说法正确解答参考：18.任何物体，只要其温度高于0K，该物体就具有热辐射的能力正确答案：说法正确解答参考：19.在真空中不能进行辐射换热正确答案：说法错误解答参考：20.两物体辐射换热时，只是高温物体向低温物体放热正确答案：说法错误解答参考：21.两物体的辐射换热量为零，就表示两物体没有辐射换热正确答案：说法错误解答参考：22.辐射换热时，能量的形式会发生变化正确答案：说法正确解答参考：23.黑体的吸收比（率）和反射比（率）都是最大的正确答案：说法错误解答参考：24.一定温度下，黑体的辐射力最大正确答案：说法正确解答参考：25.辐射表面的温度越高，辐射能量中可见光的份额越大正确答案：说法正确解答参考：26.角系数是一个纯几何参数正确答案：说法正确解答参考：27.辐射表面的温度越高，角系数越大正确答案：说法错误解答参考：28.黑体和灰体的表面热阻均为零正确答案：说法错误解答参考：29.角系数越大，辐射换热的空间热阻越小正确答案：说法正确解答参考：30.在两个辐射换热表面间插入遮热板，原来两表面间的辐射换热量减少正确答案：说法正确解答参考：31.遮热板的表面发射率（黑度）越低，遮热效果越差正确答案：说法错误解答参考：32.对流换热系数h较小的情况下，可采用表面加肋的方式强化换热正确答案：说法正确解答参考：33.在管道外表面包裹保温层总能起到削弱传热的作用正确答案：说法错误解答参考：34.在管径较小的情况下，需要考虑临界热绝缘直径的问题正确答案：说法正确解答参考：35.在冷、热流体进出口温度相同、传热系数k、及换热面积都相同的条件下，换热器顺流布置和逆流布置的传热效果相同。
正确答案：说法错误解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。
在线只需提交客观题答案。
)三、主观题(共14道小题)36.对流换热计算中，定型尺寸是对对换热过程有明显影响或起主要作用的尺寸。
试写出矩形槽道（设槽宽为B、流体深度为H）和同心套管环状通道（设环状通道内径为d1，外径为d2）的当量直径计算式。
参考答案：37.用比较法测得某一表面在800K时的辐射力恰等于黑体400K时的辐射力，试求该表面的黑度。
参考答案：38.如图所示，1、2表面在同一平面上，均垂直于表面3，A1 = 2 m2，A2= 4 m2，A 3=6 m2, 现已求得X3,2 = 0.16，X3，1+2 = 0.18，求X1，3参考答案：解：利用角系数的可加性，有：X3，1+2 = X3，1 + X3,2求得：X3,1= X3，1+2－X3,2=0.18－0.16=0.02再利用角系数的相对性，有：A1X1，3=A 3X3,1所以X1，3=A 3X3,1/A 1=6×0.02/2=0.0639.写出冷热流体通过单层平壁传热时单位面积传热量q的计算式参考答案：40.对管径较小的管道，在包裹附加层削弱传热时，为什么会出现包裹附加层后传热反而增强的现象？什么情况下才能保证包裹附加层后总可以起到减少热损失的作用。
参考答案：答：管道包裹附加层虽在传热过程串联热路上增加了一个导热热阻，但同时增加了外表面的对流换热面积，使外表面的对流换热热阻减小。
如果增加的导热热阻小于对流换热热阻的减小量，包裹附加层后反而会强化传热。
因此，只有在包裹层超过一定厚度的前提下，才能起到削弱传热的作用。
41.用平底锅烧开水，锅底有一层3mm厚的水垢，水垢导热系数为1 W/（m·K),当热流密度为4.24×104 W/m2时，与水接触的锅垢表面温度为110℃，试问此时锅底与水垢接触面的温度为多少？参考答案：42.平面墙厚20 mm，其导热系数。
为了使每平方米墙的热损失不超过1830w，在墙外覆盖了一层导热系数的保温材料。
已知复合壁的两侧温度为1 300 ︒C和30 ︒C，试确定保温层应有的厚度。
参考答案：43.一直径为50mm的钢球具有均匀温度450℃，突然放入恒温30℃的空气中冷却。
已知钢球表面与环境的表面传热系数h =24W/（m2·K），钢球的热容量（密度和比热的乘积）ρc= 3721 kJ/（m3·K），导热系数λ=35W/（m·K），试问10 min后钢球的温度。
参考答案：44.直径50 mm的铜球，其导热系数λ=85W/ (m·℃)，热扩散率a=2.95×10-5m2/s,初始时温度为300℃，现把铜球置于36℃的大气中，铜球表面对流换热系数为30 W/(m2·℃)，试用集总参数法计算铜球温度达到90℃时所需的时间。
参考答案：45.将初始温度为80℃的紫铜棒（直径为0.08 m、长0.2m）突然置于20℃的气流中，5分钟后紫铜棒的表面温度降到34℃。
已知紫铜的密度为8954 kg/m3，比热容为383.1 J/(kg·℃)，导热系数λ=386W/ (m·℃)。
试求紫铜棒表面的对流换热系数。
参考答案：可以用集总参数法，上述计算有效。
46.如图所示，三个无限大的平行平板，平板1的温度为1200 K，平板3的温度为600 K，且ε1=0.2，ε2=0.5，ε3=0.8，求平板2 的温度，并画出热路图、标出热阻（平板2 的导热热阻不计）。
参考答案：解：对平行板，A1＝A2＝A，X1，2=X2，1，故可由辐射换热的基本公式导得3个平行平板的辐射换热热路为串联热路，1、2 板和2、3板之间的热流密度相等，由于板面积相等，所以辐射换热量相等。
即热路图如下（各热阻已标出）：47.用热电偶温度计测得炉膛内烟气的温度为800℃，炉墙温度为600℃。
若热电偶表面与烟气的对流换热系数h=50W/(m2·℃)，热电偶表面的发射率为0.8，试求烟气的真实温度。
参考答案：已知：t1= 800℃，t w = 600℃, h=50 W/（m2.℃），ε1= 0.8求：t f = ？解：本题可由热平衡法求解。
48.冬季室内空气温度t f1=20℃，室外大气温度t f2 =―10℃，室内空气与壁面的对流换热系数h1 =8W/(m2·℃)，室外壁面与大气的对流换热系数h2=20W/(m2·℃)，已知室内空气的结露温度t d=14℃，若墙壁由λ=0.6W/(m·℃) 的红砖砌成，为了防止墙壁内表面结露，该墙的厚度至少应为多少？参考答案：解：传热问题热阻网络：49.在一换热器中，热流体的进出口温度分别为300℃和200℃，冷流体的进出口温度分别为40℃和150℃，流动方式为逆流，换热器的散热面积为30 m2，传热系数k为100 W/（m2·℃），求换热器的传热量。
参考答案：解：逆流时的对数平均温差为三、主观题(共14道小题)(主观题请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。
在线只需提交客观题答案。
)36.对流换热计算中，定型尺寸是对对换热过程有明显影响或起主要作用的尺寸。
试写出矩形槽道（设槽宽为B、流体深度为H）和同心套管环状通道（设环状通道内径为d1，外径为d2）的当量直径计算式。
37.用比较法测得某一表面在800K时的辐射力恰等于黑体400K时的辐射力，试求该表面的黑度。
38.如图所示，1、2表面在同一平面上，均垂直于表面3，A1 = 2 m2，A2= 4 m2，A 3=6 m2, 现已求得X3,2 = 0.16，X3，1+2 = 0.18，求X1，339.写出冷热流体通过单层平壁传热时单位面积传热量q的计算式40.对管径较小的管道，在包裹附加层削弱传热时，为什么会出现包裹附加层后传热反而增强的现象？什么情况下才能保证包裹附加层后总可以起到减少热损失的作用。