《工程热力学》(第四版)习题提示及答案12章习题提示与答案
工程热力学思考题及答案 第十二章
沈维道、将智敏、童钧耕《工程热力学》课后思考题答案工程热力学思考题及答案第十二章制冷循环1.压缩蒸汽制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？答压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。
工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。
而压缩蒸汽制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。
而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降低了系统工作的可靠性。
因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。
2.压缩空气制冷循环采用回热措施后是否提高其理论制冷系数？能否提高其实际制冷系数？为什么？答：采用回热后没有提高其理论制冷系数但能够提高其实际制冷系数。
因为采用回热后工质的压缩比减小，使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小，因此提高实际制冷系数。
3.参看图12-5，若压缩蒸汽制冷循环按1-2-3-4-8-1运行，循环耗功量没有变化，仍为h2-h1，而制冷量却从h1-h5增大到h1-h8，显见是有利的．这种考虑错误何在？答：过程4-8熵减小，必须放热才能实现。
而4点工质温度为环境温度T，要想放热达到温度Tc （8点），必须有温度低于Tc的冷源，这是不存在的。
(如果有，就不必压缩制冷了)。
4.作制冷剂的物质应具备哪些性质？你如何理解限产直至禁用R11、R12这类工质？答：制冷剂应具备的性质：对应于装置的工作温度，要有适中的压力；在工作温度下气化潜热要大；临界温度应高于环境温度；制冷剂在T-s图上的上下界限线要陡峭；工质的三相点温度要低于制冷循环的下限温度；比体积要小；传热特性要好；溶油性好；无毒等。
限产直至禁用R11和R12时十分必要的，因为这类物质进入大气后在紫外线作用下破坏臭氧层使得紫外线直接照射到地面，破坏原有的生态平衡。
5.本章提到的各种制冷循环有否共同点？若有，是什么？答：各种制冷循环都有共同点。
工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕之欧阳法创编
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？不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。
2．有人认为开口系统内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？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。
3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。
4．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？绝对压力计算公式p=pb+pg (p> pb), p=pb -pv (p< pb)中，当地大气压是否必定是环境大气压？当地大气压pb 改变，压力表读数就会改变。
当地大气压pb 不一定是环境大气压。
5．温度计测温的基本原理是什么？热力学第零定律The zeroth law of thermodynamics enables us to measure temperature. In order to measure temperature of body A, we compare body C — a thermometer — with body A and temperature scales (温度的标尺，简称温标) separately. When they are in thermal equilibrium, they have the same temperature. Then we can know the temperature of body A with temperature scale marked on thermometer.6．经验温标的缺点是什么？为什么？不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。
7．促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。
《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。
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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？不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。
2．有人认为开口系统内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？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。
3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。
4．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？绝对压力计算公式p=pb+pg (p> pb), p= pb -pv (p<pb)中，当地大气压是否必定是环境大气压？当地大气压pb改变，压力表读数就会改变。
当地大气压pb 不一定是环境大气压。
5．温度计测温的基本原理是什么？热力学第零定律The zeroth law of thermodynamics enables us to measure temperature. In order to measure temperature of body A, we compare body C — a thermometer — with body A and temperature scales (温度的标尺，简称温标) separately. When they are in thermal equilibrium, they have the same temperature. Then we can know the temperature of body A with temperature scale marked on thermometer.6．经验温标的缺点是什么？为什么？不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。
7．促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。
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！
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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。
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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
工程热力学课后思考题答案--第四版-沈维道-童钧耕主编-高等教育出版社
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？不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。
2．有人认为开口系统内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？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准GAGGAGAGGAFFFFAFAF确地说是热力学能）不在其中。
3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF4．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？绝对压力计算公式p=p b+p g (p> p b), pp b -p v (p< p b)中，当地大气压是否必定是环境大气压？当地大气压p b改变，压力表读数就会改变。
当地大气压p b不一定是环境大气压。
5．温度计测温的基本原理是什么？热力学第零定律The zeroth law of thermodynamics enables us to measure temperature. In order to4题图GAGGAGAGGAFFFFAFAFmeasure temperature of body A, we compare body C — a thermometer — with body A and temperature scales(温度的标尺，简称温标) separately. When they are in thermal equilibrium, they have the same temperature. Then we can know the temperature of body A with temperature scale marked on thermometer.6．经验温标的缺点是什么？为什么？GAGGAGAGGAFFFFAFAF不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。
(完整版)工程热力学答案(高教第四版严家騄著)
工程热力学基本概念思 考 题1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？答：不对。
因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力两个因素。
因此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会随之变化，而不能保持不变。
2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。
所以两者是不同的。
如对气-液两相平衡的状态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。
反之，均匀系也不一定处于平衡态。
但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。
如对于处于平衡状态下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。
3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被破坏，所以二者是有矛盾的。
对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或是运动，变化，二者必居其一。
但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件地统一在一起了。
这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热力系的作用缓慢得足以使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。
4、“过程量”和“状态量”有什么不同？答：状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，状态量的微分可以改成全微分，这个全微分的循环积分恒为零；而过程量不是热力状态的单值函数，即使在初、终态完全相同的情况下，过程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不能写成全微分。
因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。
习 题1-1 一立方形刚性容器，每边长 1 m ，将其中气体的压力抽至 1000 Pa ，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 。
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2．有人认为开口系统内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？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。
3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。
4．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？绝对压力计算公式p =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b )中，当地大气压是否必定是环境大气压？当地大气压p b 改变，压力表读数就会改变。
当地大气压p b 不一定是环境大气压。
5．温度计测温的基本原理是什么？热力学第零定律The zeroth law of thermodynamics enables us to measure temperature. In order to measure temperature of body A, we compare body C — a thermometer — with body A and temperature scales (温度的标尺，简称温标) separately. When they are in thermal equilibrium, they have the same temperature. Then we can know the temperature ofp 2=p g 2+p 1 p b p g 2 p g 1 p 1=p g 1+p b 4题图body A with temperature scale marked on thermometer.6．经验温标的缺点是什么？为什么？不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。
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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ε
q 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)(1
1)(12-=-κκp p ε，装置所耗功率ε
Q P 2 =，制冷量q 2=c p 0ΔT ，冷却水带走的热量P Q Q +=2
1 ，工质流量2
2q 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 ；=1
Q 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。
提示： 膨胀机的压缩过程和压气机压缩过程的理想过程均为定熵过程。
压气机绝热效率：c c c )(w w ηs s ,=，膨胀机效率：s
w w η)(T T T =，膨胀机压气机
的功量w s =Δh ，制冷系数0
2w q ε=，装置耗功w 0=w T +w c ，装置所耗功率0w q P m =。
答案：P =228.3kW ；致冷系数ε=0.657。
12-5 一台氨蒸气压缩制冷装置，其冷库温度为-10 ℃，冷凝器中冷却水的温度为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。
提示：过程热量q =Δh ；循环功量等于压缩机耗功：w 0=Δh ，各点焓值由压焓图确定。
理论分析时，可视冷库温度等于系统蒸发温度，蒸发器出口工质为干饱和蒸汽状态；冷凝温度等于冷却水温度，冷凝器出口工质为饱和液体状态，且工质节流前后焓值不变。
答案： q 2=1152 kJ/kg ， w 0 =-150 kJ/kg ，q 1=1 302 kJ/kg ，ε=7.68。
12-6 若按上题所述条件，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。
提示：压气机压缩过程的理想过程为定熵过程，压气机绝热效率c c c,)(w w ηs s =，制冷系数02w q ε=，装置中氨的流量2
2q Q q m =。
答案：P =16.276kW ，ε=6.144， q m =312.5 kg/h 。
12-7 设把氨蒸气压缩制冷装置用做热泵，其工作温度与题12-5相同，试求该热泵的供热量及供热系数。
提示：参照习题12-5提示，且供热系数|
w |q ζ01=。
答案：q 1=-1 302 kJ/kg ζ=8.68。
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率的多少倍？ 提示：建筑物需热Q
正比于室内外温差；热泵供暖，过程热量q =Δh ，供热系数|w |q ζ01=，循环功量等于压缩机耗功：w 0=Δh 。
各点焓值由压焓图确定；压气机绝热效率c
c c,)(w w ηs s = 理想情况下，压气机中工质经历的是等熵过程；理论分析时，可视冷蒸发器出口工质为干饱和蒸汽状
态；冷凝器出口工质为饱和液体状态，且工质节流前后焓值不变。
答案：(1)ζ=5.17，Q
=12.5 kW ，P =2.2176 kW 。
(2) P =12.5 kW ，为热泵耗功的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？
提示：最大热量利用系数为理想的吸收式制冷循环的热量利用系数。
理想吸收式制冷循环中，所有热量传递都是在可逆条件下完成的，且理论分析时，可忽略系统所消耗的泵功。
理想吸收式制冷循环的热量利用系数为
c c 1
012022max ηεT T T T T T Q Q =--== ξ 式中，Q 为蒸发器的加热量；2
Q 为制冷量；T 0为环境温度；T 1为发生器内的温度(本题中，取循环热水的平均温度)；T 2为蒸发器中的温度；εc 为热源温度分别为T 0、T 2的逆向卡诺循环的制冷系数；ηc 为热源温度分别为T 0、T 1的卡诺循环的热效率。
加热蒸汽发生器所需热量Q =2
Q /ζmax = q m,min c p 0ΔT 。
答案：(1) max ξ =2.31；(2) q m,min =0.115 kg/s 。