北科大工程熱力學(xué)作業(yè)非熱力專業(yè)

1、工程熱力學(xué)作業(yè)參考答案第一章 熱力學(xué)緒論1. 鍋爐煙道中的煙氣壓力常用上部開口的斜管測量，如圖所示。若已知斜管傾角=30°，壓力計中使用=0.8g/cm3的煤油，斜管中液柱長度L=200mm，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫b=0.1MPa，求煙氣的絕對壓力（用MPa表示）。解：2. 某容器被一剛性壁分為兩部分，在容器的不同部位安裝有壓力表，如圖1-9所示。壓力表B上的讀數(shù)為75kPa，壓力表C上的讀數(shù)為0.11MPa。如果大氣壓力為97kPa，試確定壓力表A上的讀數(shù)，及容器兩部分內(nèi)氣體的絕對壓力。3. 把CO2壓送到體積為3m3的貯氣罐里，氣罐內(nèi)起始表壓力pe1=30kPa，終了時表壓力pe2=0.

2、3MPa，溫度由t1=45°C增加到t2=70°C。試求被壓入的CO2的質(zhì)量。當(dāng)時當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簆b=0.1MPa。解：第二章 熱力學(xué)第一定律1. 0.5kg的氣體，在氣缸活塞機構(gòu)中由初態(tài)p1 = 0.7MPa、V1 = 0.02m3，準靜膨脹到V2 = 0.04m3。試確定在下列各過程中氣體完成的功量及比功量：（1）定壓過程；（2）pV2=常數(shù)。解：2. 為了確定高壓下稠密氣體的性質(zhì)，取2kg氣體在25MPa下從350K定壓加熱到370K，氣體初終狀態(tài)下的容積分別為0.03m3及0.035m3，加入氣體的熱量為700kJ，試確定初終狀態(tài)下的熱力學(xué)能之差。解：3. 氣體在某一

3、過程中吸入熱量12kcal，同時熱力學(xué)能增加了20kcal，問此過程是膨脹過程還是壓縮過程？對外交換的功量為多少？解：4. 流速為500m/s的高速空氣流，突然受阻后停止流動。如滯止過程進行迅速，以致氣流在受阻過程中與外界的熱交換可以忽略不計。問在滯止過程中空氣的焓變化了多少？解：第三章 熱力學(xué)第二定律1. 某冷凍室維持溫度為-40，冷凍機在工作過程中從冷凍室取出1.25kw熱量輸出給溫度為27的環(huán)境。試確定：冷凍機的最大COP;最小的理論輸入功量。2. 某房屋用熱泵加熱，室內(nèi)維持溫度為20。某日，外界溫度下降到-2，已知此時屋子對外的散熱率為80000kJ/h,熱泵的COP為2.5，試確定：

4、熱泵所消耗的功率；熱泵由外界冷空氣中的吸熱率；若用電阻加熱器，則耗功率增加多少倍？3. 將10kg、50的水與60kg、90的水在絕熱容器中混合，求混合后體系的熵增。比的比熱容為4.19kJ/(kg.K)4. 絕熱剛性容器分為兩半，一半盛有5kmol空氣，其壓力為400kpa，溫度為50；另一半為真空。若將隔板抽去使氣體充滿整個容器，求：過程中空氣熵的變化；若環(huán)境溫度為20，求有效能損失。空氣的氣體常數(shù)是0.287 kJ/(kg.K)第五章 氣體的熱力性質(zhì)1. 空氣壓縮機每分鐘自大氣吸取溫度為15、壓力0.1MPa的空氣0.3m³，壓縮機充入體積為2m³的儲氣罐內(nèi)。設(shè)開始時

5、，罐內(nèi)空氣溫度和壓力也為15和0.1MPa,求要多久壓氣機可將罐內(nèi)的壓力提高到1.4MPa。設(shè)充氣后罐內(nèi)空氣溫度為60。2. 將1的氮氣由30加熱到400，試用定值比熱容計算熱力學(xué)能和焓的變化量。如果加熱過程中未完成技術(shù)功，問加入的熱量為多少？如果過程中未完成膨脹功，加入的熱量又為多少？3. 1空氣由p1=0.7MPa、t1=850絕熱膨脹到t2=400，試按理想氣體性質(zhì)計算其熱力學(xué)能和焓的變化量，以及完成的技術(shù)功。如過程是定熵的，求膨脹終點壓力p2（用定值比熱容計算）。第六章 蒸氣的熱力性質(zhì)1. 在制冷劑R134a的壓焓圖上查出：1) 點p=0.5MPa,T=360K的比容v，比焓h和比熵s

6、。2) 點p=0.5MPa,h=300kJ/kg的溫度T, 比容v, 干度x和比熵s.2. 汽輪機的乏汽在真空度為0.094MPa、干度x=0.90的狀態(tài)下進入冷凝器，被定壓凝結(jié)為飽和水，計算乏汽凝結(jié)為水時體積縮小的倍數(shù)，并求每千克乏汽在冷凝器中放出的熱量。（查圖題，答案略）第七章 蒸汽動力循環(huán)無作業(yè)，學(xué)習(xí)課件例題。第八章 制冷循環(huán)1. 空氣壓縮制冷，冷藏室溫度為-10，冷卻水溫度為20，空氣進入冷卻器的溫度為143。設(shè)比熱cp=1.004kJ/(kg.K),比熱比k=1.4，求：1）空氣進入冷藏室的溫度；2）每千克空氣由冷藏室吸取的熱量；3）循環(huán)消耗的凈功；4）循環(huán)的制冷系數(shù)。傳熱學(xué)作業(yè)參考

7、答案第一章 導(dǎo)熱1. 一鋼筋混凝土空斗墻，鋼筋混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)=1.53W/(m·K)，空氣層的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)=0.025W/(m·K)。試求該空斗墻單位面積的導(dǎo)熱熱阻。2. 蒸汽管道的內(nèi)、外直徑分別為160mm和170mm，管壁導(dǎo)熱系數(shù)=58 W/(m·K)，管外覆蓋兩層保溫材料：第一層厚度2=30mm，導(dǎo)熱系數(shù)2=0.093 W/(m·K)；第二層3=40mm，導(dǎo)熱系數(shù)3=0.17 W/(m·K)。蒸汽管的內(nèi)表面溫度tw1=300，保溫層外表面溫度tw4=50。試求（1）各層熱阻，并比較其大小，（2）每米長蒸汽管的熱損失，（3）各層之間的接觸

8、面溫度tw2和tw3。第二章 對流換熱1. 水在熱交換器管內(nèi)被加熱，管內(nèi)徑14mm，管長2.5m，壁溫保持為110，求水在進口溫度為60，出口溫度為90度及流速u=1.3m/s時的對流換熱系數(shù)和單位長度上的換熱量。2. 空氣在管內(nèi)以1.27m/s速度流動，平均溫度tf=38.5。管壁溫度tw=57.9，管內(nèi)徑d=22mm，長l=2.5m，試求空氣的對流傳熱系數(shù)。第三章 輻射換熱1. 兩塊平行放置的平板，表面發(fā)射率均為0.8，溫度分別為t1=527，t2=27，板間距遠小于板的寬度與高度。試計算（1）板1的本身輻射；（2）對板1的投入輻射；（3）板1的有效輻射；（4）板2的有效輻射；（5）板1、2間的輻射換熱量。2. 一外徑為100mm的鋼管橫穿過室溫為27的大房間，管外壁溫度為100，表面發(fā)射率為0.85。試確定單位管長的輻射散熱損失。第四章 傳熱1. 比較逆流與順流時的對數(shù)平均溫差，已知熱流體由300冷卻到150，而冷流體由50被加熱至100。2. 一管殼式蒸汽-空氣加熱器