北科大工程热力学作业非热力专业

《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