工程熱力學(xué)課后題答案

1、習(xí)題及部分解答第一篇 工程熱力學(xué)第一章 基本概念1. 指出下列各物理量中哪些是狀態(tài)量，哪些是過程量：答：壓力，溫度，位能，熱能，熱量，功量，密度。2. 指出下列物理量中哪些是強度量：答：體積，速度，比體積，位能，熱能，熱量，功量，密度。3. 用水銀差壓計測量容器中氣體的壓力，為防止有毒的水銀蒸汽產(chǎn)生，在水銀柱上加一段水。若水柱高，水銀柱高，如圖2-26所示。已知大氣壓力為Hg，試求容器中氣體的絕對壓力為多少？解：根據(jù)壓力單位換算4. 鍋爐煙道中的煙氣常用上部開口的斜管測量，如圖2-27所示。若已知斜管傾角，壓力計中使用的煤油，斜管液體長度，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，求煙氣的絕對壓力（用表示）解： 5.一容

2、器被剛性壁分成兩部分，并在各部裝有測壓表計，如圖2-28所示，其中為壓力表，讀數(shù)為，為真空表，讀數(shù)為。若當(dāng)?shù)卮髿鈮?，求壓力表的讀數(shù)（用表示） 6. 試述按下列三種方式去系統(tǒng)時，系統(tǒng)與外界見換的能量形式是什么。（1）.取水為系統(tǒng)；（2）.取電阻絲、容器和水為系統(tǒng)；（3）.取圖中虛線內(nèi)空間為系統(tǒng)。 答案略。 7.某電廠汽輪機(jī)進(jìn)出處的蒸汽用壓力表測量，起讀數(shù)為；冷凝器內(nèi)的蒸汽壓力用真空表測量，其讀數(shù)為。若大氣壓力為，試求汽輪機(jī)進(jìn)出處和冷凝器內(nèi)的蒸汽的絕對壓力（用表示） 8.測得容器的真空度，大氣壓力，求容器內(nèi)的絕對壓力。若大氣壓變?yōu)?，求此時真空表上的讀數(shù)為多少？ 9.如果氣壓計壓力為，試完成以下計算

3、： （1）.絕對壓力為時的表壓力； （2）.真空計上的讀數(shù)為時氣體的絕對壓力；（3）.絕對壓力為時的相應(yīng)真空度（）；（4）.表壓力為時的絕對壓力（）。（1）.； （2）.； （3）.； （4）.。10.攝氏溫標(biāo)取水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的冰點和沸點分別為和，而華氏溫標(biāo)則相應(yīng)地取為和。試導(dǎo)出華氏溫度和攝氏溫度之間的換算關(guān)系，并求出絕對零度所對應(yīng)的華氏溫度。 將水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的冰點值，以及沸點值代入，得 解該二元一次方程組，得：。從而有 當(dāng)時，有 11.氣體進(jìn)行可逆過程，滿足（為常數(shù)），試導(dǎo)出該氣體從狀態(tài)變化到狀態(tài)時膨脹功的表達(dá)式，并在圖上定性畫出過程線、示出膨脹功。答案：略12.某氣體的狀態(tài)方程為，試

4、導(dǎo)出： （1）.定穩(wěn)下氣體之間的關(guān)系； （2）.定壓下氣體之間的關(guān)系； （3）.定容下氣體之間的關(guān)系。答案：（1）.；（2）.；（3）. 。第二章 熱力學(xué)第一定律1.一蒸汽動力廠，鍋爐的蒸汽產(chǎn)量為，輸出功率為，全廠耗煤，煤的發(fā)熱量為。蒸汽在鍋爐中吸熱量。試求： （1）.該動力廠的熱效率； （2）.鍋爐的效率（蒸汽總吸熱量煤的總發(fā)熱量）。解：（1）.鍋爐中蒸汽吸熱量 熱效率 （2）.鍋爐效率 2.系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱對外做功。為使其返回原狀態(tài)，對系統(tǒng)加熱，問需對系統(tǒng)作功多少？解：由得 對于返回初態(tài)的過程 故需對系統(tǒng)做功。3.氣體在某一過程只能感吸收了的熱量，同時熱力學(xué)能增加了。此過程是膨脹過程

5、還是壓縮過程？系統(tǒng)與外界交換的功是多少？答案：此過程為壓縮過程；此過程中系統(tǒng)與外界交換的功是。4.空氣由膨脹到，得到熱量，對外做膨脹功。接著又從終態(tài)被壓縮到初態(tài)，熱出熱量，試求：（1）.膨脹過程空氣熱力學(xué)能的增量；（2）.壓縮過空氣熱力學(xué)能的增量；（3）.壓縮過程外界消耗的功。答案：（1）.；（2）. ；（3）.。5.閉口系統(tǒng)中實施以下過程，試填補表中的空缺數(shù)據(jù)。過程序號125-12-92-858-16317-13（8）21418-117 表中括號內(nèi)的數(shù)為答案。過程序號125-12（-46）-9（37）2-8（8）（74）58-163（38）17-13（8）21418-11（-22）7（29）

6、 6.如圖所示，某封閉系統(tǒng)沿途徑由狀態(tài)變化到，吸入熱量，對外做功，試問： （1）.系統(tǒng)從經(jīng)至，若對外做功，則吸收熱量是多少？ （2）.系統(tǒng)由經(jīng)曲線所示過程返回，若外界對系統(tǒng)左貢，吸收熱量為多少？ （3）.設(shè)，那么過程和中系統(tǒng)吸收的熱量各為多少？ 答案 （1）.；（2）.； （2）.；（4）.。7.容積為的絕熱封閉的氣缸中裝有完全不可壓縮的流體，如圖2-31所示。試問： （1）.活塞是否對流體做功？ （2）.通過對活塞加壓，把流體壓力從提高到，熱力學(xué)能變化多少？焓變化多少？ 答案 （1）.；（2）.。8.一質(zhì)量為的汽車沿坡度為的山坡下行，車速為。在距山腳處開始剎車，且在山腳處剛好剎住。若不計其它

7、力，求因剎車而產(chǎn)生的熱量。 。9.某蒸汽動力裝置，蒸汽流量為，汽輪機(jī)進(jìn)出口處壓力表讀數(shù)為，進(jìn)口比為，汽輪機(jī)出口比焓為，真空表讀數(shù)為，當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，汽輪機(jī)對環(huán)境放熱為。試求： （1）.汽輪機(jī)進(jìn)出口蒸汽的絕壓各為多少？ （2）.單位質(zhì)量蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)對外輸出功為多少？ （3）.汽輪機(jī)的功率為多少？ 答案 （1）.（2）.（3）.（4）.考慮進(jìn)出口動能差后的相對偏差 10.進(jìn)入冷凝器的泛汽的蒸汽為，比焓，出口為同壓下的水，比焓為,若蒸汽流量為，進(jìn)入冷凝器的冷卻水溫為，冷卻水出口溫度為，試求冷卻水流量為多少？水的比熱容為。 答案 11.某活塞式氮氣壓氣機(jī)，壓縮的氮氣的參數(shù)分別為：，；，。設(shè)在壓縮過

8、程中每氮氣熱力學(xué)能增加，同時向外放出熱量。壓氣機(jī)每生產(chǎn)壓縮氮氣，試求：（1）.壓縮過程對每氮氣所做的功；（2）.生產(chǎn)每壓縮氮氣所需的功；（3）.帶動比壓氣機(jī)至少要多大的電動機(jī)。答案 （1）.； （2）.； （3）.。12.流速為的高速空氣突然受阻停止流動，即，稱為滯止。如滯止過程進(jìn)行迅速，以致氣流受阻過程中與外界的熱交換可以忽略，問滯止過程空氣的焓變化了多少？答案 第三章 理想氣體及其混合物1.把 壓送到體積為的貯氣罐內(nèi)。壓送前貯氣罐上的壓力表讀數(shù)為，溫度為，壓送終了時壓力表讀數(shù)為，溫度為。試求壓送到罐內(nèi)的的質(zhì)量。大氣壓力為。解 由 2. 體積為的某鋼性容器內(nèi)盛有了的氮氣。瓶上裝有一排氣閥，壓

9、力達(dá)到時發(fā)門開啟，壓力降到時關(guān)閉。若由于外界加熱的原因造成閥門開啟，問：(1)閥門開啟時瓶內(nèi)氣體溫度為多少？(2)因加熱造成閥門開閉一次期間瓶內(nèi)氮氣失去多少？設(shè)瓶內(nèi)空氣溫度在排氣過程中保持不變。答案 （1）；（2）3.氧氣瓶的容積瓶中氧氣的表壓力為。問瓶中盛有多少氧氣？若氣焊時用去一半氧氣，溫度降為，試問此時氧氣的表壓力為多少（當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ┐鸢?4.某鍋爐每小時燃煤需要的空氣量折合表準(zhǔn)狀況時為。鼓風(fēng)機(jī)實際送入的熱空氣溫度為，表壓力為，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?，求實際送風(fēng)量。解 由得5.某理想氣體比熱比，定壓比熱容，求該氣體的摩爾質(zhì)量。解 由及得 6.在容積為的封閉容器內(nèi)裝有氧氣，其壓力為，溫度為，問應(yīng)加

10、入多少熱量可使氧氣溫度上升到？(1)按定值比熱容計算；(2)按平均比熱容計算。解 （1）（2）查得 7.摩爾質(zhì)量為的某理想氣體，在定容下由，加熱到，若熱力學(xué)能變化為，問焓變化了多少？ 答案8.將氮氣由定壓加熱到，分別用定值比熱容，平均比熱容（表）計算其熱力學(xué)能和焓的變化。 用定值比熱容計算用平均比熱容計算 9. 的，由膨脹到，試?yán)枚ㄖ当葻崛萸笃錈崃W(xué)能、焓和熵的變化。解 10. 在體積為的鋼性容器內(nèi)裝有氮氣。初態(tài)表壓力為，溫度為，問應(yīng)加入多少熱量才可使氮氣的溫度上升到？其焓值變化是多少？大氣壓力為。(1)按定值比熱容計算；(2)按真實比熱容的多項式計算；(3)按平均比熱容表計算；(4)按平均

11、比熱容的直線關(guān)系式計算。解 （1）（2）查得 （3）查得 （4）查得 11. 某氫冷卻發(fā)電機(jī)的氫氣入口參數(shù)為，出口參數(shù)為。若每分鐘入口處體積流量為，試求氫氣經(jīng)過發(fā)電機(jī)后的熱力學(xué)能增量、焓增量和熵增量。設(shè)大氣壓力為。(1)按定值比熱容計算；(2)按平均比熱容直線關(guān)系式計算。解 （1） 按定值比熱 （2）按平均比熱容的直線關(guān)系式 12. 利用內(nèi)燃機(jī)排氣加熱水的余熱加熱器中，進(jìn)入加熱器的排氣（按空氣處理）溫度為，出口溫度為。不計流經(jīng)加熱器的排氣壓力變化，試求排氣經(jīng)過加熱器的比熱力學(xué)能變化，比焓變化和比熵的變化。(1)按定值比熱容計算；(2)按平均比熱容（表）計算。答案（1） （2） 13. 進(jìn)入氣輪

12、機(jī)的空氣狀態(tài)為，絕熱膨脹到，略去動能、位能變化，并設(shè)大氣溫度為，試求：(1)每千克空氣通過氣輪機(jī)輸出的軸功；(2)過程的熵產(chǎn)及有效能損失，并表示在圖上；(3)過程可逆膨脹到輸出的軸功。解 （1） （2） 熵產(chǎn)及有效能損失如圖3-36中陰影面積所示。 （3） 14.由氧氣、氮氣和二氧化碳組成的混合氣體，各組元的摩爾數(shù)為 試求混合氣體的體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和在時的比體積。 解15.試證明：對于理想氣體的絕熱過程，若比熱容為定值，則無論過程是否可逆，恒有 式中：和分別為過程初終態(tài)的溫度。證明 對于理想氣體的絕熱過程，有 又 得 故 證畢第四章 理想氣體的熱力過程1. 某理想氣體初溫，質(zhì)量為，經(jīng)可逆定容

13、過程，其熱力學(xué)能變化為，求過程功、過程熱量以及熵的變化。設(shè)氣體，并假定比熱容為定值。解 由得2. 一氧化碳的初態(tài)為。定壓冷卻到。試計算的一氧化碳在冷卻過程中的熱力學(xué)能和焓的變化量，以及對外放出的熱量。比熱容取定值。答案 3. 氧氣由被定溫壓縮至。(1)試計算壓縮單位質(zhì)量氧氣所消耗的技術(shù)功；(2)若按絕熱過程壓縮，初態(tài)與終態(tài)與上述相同，試計算壓縮單位質(zhì)量氧氣所消耗的技術(shù)功；(3)將它們表示在同一副圖和圖上，試在圖上比較兩者的耗功。解 （1）（2）（3）兩過程在圖和圖上的表示分別如圖3-37（a）和3-37（b）所示。圖中過程線為定溫過程，為絕熱過程線。從圖中可以看到，絕熱過程耗功比定溫過程耗功多

14、出曲邊三角形面積。4.使將滿足以下要求的理想氣體多變過程在和圖上表示出來（先畫出4個基本熱力過程）：(1)氣體受壓縮、升溫和放熱；(2)氣體的多變指數(shù)，膨脹；(3)氣體受壓縮、降溫又降壓；(4)氣體的多變指數(shù)，受壓縮；(5)氣體膨脹、將壓且放熱。 答案 如圖3-38（a）和圖3-38（b）所示的圖和圖上，1-1，1-2，1-3，1-4和1-5分別為滿足（1），（2），（3），（4）和（5）要求的多變過程線。5.柴油機(jī)汽缸吸入溫度的空氣，經(jīng)可逆絕熱壓縮?？諝獾臏囟鹊扔谌剂系闹饻囟?。若燃料的著火溫度為，問空氣應(yīng)被壓縮到多大的體積？答案6.有空氣，初態(tài)為，分別經(jīng)下列三種可逆過程膨脹到，試將各過程畫

15、在圖和圖上，并求各過程始態(tài)溫度、做工量和熵的變化量：(1)定溫過程；(2)的多變過程；(3)絕熱過程。 答案（1） （2） (3) 圖和圖如圖3-39所示。7.一容積為的貯氣罐，內(nèi)裝氮氣，其初壓力，溫度。若對氮氣加熱，其壓力、溫度都升高。貯氣罐上裝有壓力控制閥，當(dāng)壓力超過時，閥門便自動打開，防走部分氮氣，即罐中維持最大壓力為，問當(dāng)貯氣罐中氮氣溫度為時，對罐內(nèi)氮氣共加入多少熱量？設(shè)氮氣比熱容為定值。 解由 開始過程是定容過程，則8.容積為的空氣瓶內(nèi)裝有壓力，溫度為的壓縮空氣，打開壓縮空氣瓶上的閥門用以啟動柴油機(jī)。假定留在瓶中的空氣進(jìn)行的是絕熱膨脹。設(shè)空氣的比熱容為定值，。 （1）.問過一段時間后

16、，瓶中空氣從室內(nèi)空氣吸熱，溫度有逐漸升高，最后重新達(dá)到與室溫相等，即又恢復(fù)到，問這時空氣瓶中壓縮空氣的壓力為多大？答案 （1） （2）9.是導(dǎo)出理想氣體定值比熱容的多變過程的初、終態(tài)熵變?yōu)?解：主要步驟與公式 由 得 10.壓力為的空氣，定容冷卻到，空氣放出的熱量全部被溫度為的大氣環(huán)境所吸收。求空氣所放出熱量的餓有效能和傳熱過程、的有效能損失，并將有效能損失表示在圖上。解 由于放出的熱量全部被環(huán)境吸收，使熱量有效能全部變成了無效能，故有效能損失 有效能損失如圖3-40的圖上陰影面積所示。 11.空氣進(jìn)行可逆壓縮的多變過程，多變指數(shù)耗功量為，求熱量和熱力學(xué)能變化。 答案 第六章 水蒸氣1.濕飽和

17、蒸汽，試由水蒸氣表求。答案 2.過熱蒸汽，根據(jù)水蒸氣表求和過熱度，再用圖求上述參數(shù)。答案 查表： 查圖：3.開水房用開水的蒸汽與同壓下的水混合，試問欲得的開水，需要多少蒸汽和水？解 設(shè)需蒸汽為，則水為。由，查得 時，根據(jù)熱力學(xué)第學(xué)一定律4.已知水蒸氣，試求其。答案 5.蒸汽，定溫膨脹至，求終態(tài)及過程中對外所做的功。解 6.進(jìn)汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)為。若經(jīng)可逆膨脹絕熱至，蒸汽流量為，求汽輪機(jī)的理想功率為多少千克：答案 7.一剛性容器的容積為，其中為飽和水，其余為飽和蒸汽，容器中初壓為。欲使飽和水全部汽化，問需要加入多少熱量？終態(tài)壓力為多少？若熱源溫度為，試求不可逆溫差傳熱的有效能損失。設(shè)環(huán)境溫度為。8

18、.容積為的剛性容器中貯有的水蒸氣，其壓力表度數(shù)為?，F(xiàn)容器對環(huán)境散熱使壓力下降到壓力表度數(shù)為。試求：（1）.確定初始狀態(tài)是什么狀態(tài)？（2）.求水蒸氣終態(tài)溫度；（3）.求過程放出的熱量和放熱過程的有效能損失。設(shè)環(huán)境溫度為，大氣壓力為。答案 （1）過熱蒸汽；（2）（此結(jié)果為利用教材熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用后附錄A-7所得。利用較詳細(xì)水蒸氣熱表或圖答案應(yīng)為）（3）（同上，）9.氣輪機(jī)的乏汽在真空度為干度為的濕空氣狀態(tài)下進(jìn)入冷凝器，被定壓冷卻凝結(jié)為飽和水。試計算乏汽體積是飽和水體積的多少倍，以及乏汽2在冷凝器中放出的熱量。設(shè)大氣壓力為。 答案 10.一剛性絕熱容器內(nèi)剛性各班將容器分為容積相同的兩部分。設(shè)的容積為，

19、內(nèi)盛有壓力為、溫度為的水蒸氣；為真空。抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨脹達(dá)到新的平衡態(tài)。試求終態(tài)水蒸氣的壓力、溫度和自由膨脹引起的不可逆有效能損失。設(shè)環(huán)境溫度為，并假設(shè)該蒸汽的自由膨脹滿足。解（1）由常數(shù) 得 （2） 由，查得由，查得 11.利用空氣冷卻蒸汽輪機(jī)乏汽的裝置稱為干式冷卻器。瑞哦流經(jīng)干式冷卻器的空氣入口溫度為環(huán)境溫度，出口溫度為。進(jìn)入冷凝器的壓力為，干度為，出口為相同壓力的飽和水。設(shè)乏汽流量為，空氣進(jìn)出口壓力不變，比熱容為定值。試求：（1）.流經(jīng)干式冷卻器的焓增量和熵增；（2）.空氣流經(jīng)干式冷卻器的熵變以及不可逆?zhèn)鳠嵋鸬撵禺a(chǎn)。 解（1）由查算得 對空氣根據(jù)熱力學(xué)第一定律有（2）(3)39

20、.的水蒸汽進(jìn)入氣輪機(jī)中作絕熱膨脹，終壓為。汽輪機(jī)相對內(nèi)效率 式中為定熵膨脹到時的焓。試求（1）.每蒸汽所做的功；（2）.由于不可逆引起熵產(chǎn)，并表示在圖上。答案 由查得由查得由得（3） 由查得過程如圖所示。 第七章 濕空氣1.設(shè)大氣壓力為，溫度為，相對濕度為，試用分析法求濕空氣的露點溫度、含濕量及比焓，并查圖校核之。答案 解析法 查圖： 2.空氣的參數(shù)為，在加熱器中加熱到后送入烘箱取烘干物體/從烘箱出來時空氣溫度為，試求從烘干物體中吸收水分所消耗的趕空氣質(zhì)量和熱量。解 由查圖得由得 3.設(shè)大氣壓力為，溫度為，相對濕度為。如果利用空氣調(diào)節(jié)設(shè)備使溫度降低到去濕，然后再加熱到，試求所的空氣的相對濕度。

21、答案 4.一房間內(nèi)空氣為，溫度為，相對濕度為。由于暖氣加熱使房間溫度升至。試求放暖氣后房內(nèi)空氣的相對濕度。答案 5.在容積為的封閉室內(nèi)，空氣的壓力為，溫度為，露點溫度為，試求室內(nèi)空氣的含濕量，和相對濕度。若此時室內(nèi)放置若干盛水的敞口容器，容器的加熱裝置使水能保持定溫蒸發(fā)至空氣達(dá)到室溫下飽和空氣狀態(tài)。試求達(dá)到飽和空氣狀態(tài)的空氣含濕量和水的蒸發(fā)量。解 （1）由查得 由查得所以 （2）6.一股空氣流壓力為，溫度為，相對濕度為，流量為每分鐘。另一股空氣流壓力也為，溫度為，相對濕度為，流量為每分鐘。混合后壓力仍為，試求混合后空氣的溫度、相對濕度和含濕量。解： 水蒸氣的由查得 由查得 由熱力學(xué)第一定律 由

22、 查得第八章 氣體和蒸汽的流動1.燃?xì)饨?jīng)過燃?xì)廨啓C(jī)中漸縮噴管絕熱膨脹，流量為，燃?xì)鈪?shù)，壓力，燃?xì)庠趪姽艹隹诘膲毫椋瑖姽苓M(jìn)口流速及摩擦損失不計，試求燃?xì)庠趪姽艹隹谔幍牧魉俸统隹诮孛娣e，設(shè)燃?xì)獾?熱力性質(zhì)與空氣相同，取定值比熱容。 答案： 2.空氣流經(jīng)一出口截面積為的漸縮噴管，噴管進(jìn)口的空氣參數(shù)、為，背壓為，試求噴管出口處的流速和流經(jīng)噴管的空氣流量。若噴管的速度系數(shù)為，噴管的出口流速和流量又為多少？解：（1）.所以 （2）.3.水蒸氣經(jīng)汽輪機(jī)中的噴管絕熱膨脹，進(jìn)入噴管的水蒸氣參數(shù)，噴管背壓力為，若流經(jīng)噴管的流量為，試進(jìn)行噴管設(shè)計計算。解： 由知噴管形狀應(yīng)選縮放型的。 由圖得 由查得 4.空氣以

23、的速度在管內(nèi)流動，用水銀溫度計測得空氣的溫度為，假設(shè)氣流在溫度計壁面得到完全滯止，試求空氣的實際溫度。 答案 5.壓力、溫度為的空氣，流經(jīng)擴(kuò)壓管時壓力提高到，問空氣進(jìn)入擴(kuò)壓管是至少有多大流速？這時進(jìn)口馬赫數(shù)是多少？ 答案 6.某單級活塞式壓氣機(jī)每小時吸入溫度、壓力的空氣，輸出空氣的壓力為。試按下列三種情況計算壓氣機(jī)所許的理想功率：（1）.定溫壓縮；（2）.絕熱壓縮；（3）.多變壓縮（）。答案 （1）.； （2）.； （3）.7.一臺兩級壓氣機(jī)，幾如壓氣機(jī)的空氣溫度是，壓力為，壓氣機(jī)將空氣壓縮至，壓氣機(jī)的生產(chǎn)量為（標(biāo)態(tài)下），兩級壓氣機(jī)中的壓縮過程均按多變指數(shù)進(jìn)行?，F(xiàn)以壓氣機(jī)耗功最小為條件，試求：

24、（1）.空氣在低壓氣缸中被壓縮后的餓壓力為；（2）.空氣在氣缸中壓縮后的溫度；（3）.壓氣機(jī)耗功量；（4）.空氣在級間冷卻器中放出的熱量。 解 （1）. （2）. （3）. （4）.8.某軸式壓氣機(jī)，每秒生產(chǎn)壓力為的壓縮空氣。若進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣溫度為，壓力為，壓氣機(jī)的絕熱效率，求出口處壓縮空氣的溫度及該壓氣機(jī)的耗功率。解 由得 9.一離心式壓氣機(jī)每分鐘吸入壓力為的空氣?？諝怆x開壓氣機(jī)的溫度為，出口截面上的流速為，空氣的比熱容，假定與外界無熱量交換。試求壓氣機(jī)的耗功率。答案 10.定容加熱汽油機(jī)循環(huán)在每千克空氣加入熱量，壓縮比，壓縮過程的初參數(shù)為。試求： （1）.循環(huán)的最高壓力和最高溫度； （2

25、）.循環(huán)的熱效率。答案 （1）.，； （2）.11.一混合加熱理想內(nèi)燃機(jī)循環(huán)，工質(zhì)視為空氣，已知，比熱容為定值。試求在此循環(huán)中單位質(zhì)量工質(zhì)的吸熱量、凈功量和循環(huán)熱效率。解 循環(huán)圖如右圖所示。 1點： 2點： 3點： 4點： 5點： 12.在相同的初態(tài)及循環(huán)最高壓力與最高溫度相同的條件下，試在圖上利用平均溫度的概念比較定容加熱、定壓加熱及混合加熱的內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的熱效率。 答案 圖如圖所示。 若定容加熱理想循環(huán)熱效率為，定壓加熱理想循環(huán)熱效率為，混合加熱理想循環(huán)熱效率為，則有13.在燃?xì)廨啓C(jī)的定壓循環(huán)中，工質(zhì)視為空氣，進(jìn)入壓氣機(jī)的溫度，壓力，循環(huán)增壓比。在燃燒事中加入熱量，經(jīng)絕熱膨脹至。設(shè)比熱為

26、定值。 （1）.畫出循環(huán)的圖； （2）.求循環(huán)的最高溫度； （3）.求循環(huán)的凈功量和熱效率； （4）.若燃?xì)廨啓C(jī)的相對內(nèi)效率為，循環(huán)的熱效率為多少？ 答案 （1）.圖如圖所示； （2）.； （3）.； （4）.14.對于燃?xì)廨啓C(jī)定壓加熱理想循環(huán)，若壓氣機(jī)進(jìn)出口空氣參數(shù)為，燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)出口處燃?xì)鉁囟龋囅蛟鰤罕茸罡邽槎嗌贂r，循環(huán)凈功為0？ 答案 15.某鍋爐每小時生產(chǎn)水蒸氣。蒸汽出口的表壓為，溫度。設(shè)給水溫度，鍋爐效率，煤的發(fā)熱量（熱值），試求每小時鍋爐的耗煤量。 答案 耗煤量16、 填空題：（1）用水銀溫度計測量高速流動的氣流溫度，設(shè)溫度計上讀數(shù)為，氣流溫度為，則二者的大小關(guān)系為_；（2）在噴管

27、的氣體流動中，氣體壓力不斷_,流速，馬赫數(shù)；（3）有一減縮噴管，空氣進(jìn)口壓力為，背壓，冊出口壓力 。 （4）現(xiàn)設(shè)計一噴管，若進(jìn)口過熱蒸汽壓為，背壓為，此 噴管的形狀應(yīng)選擇 。17、壓力為、溫度為的空氣，分別以，和的流速流動，當(dāng)空氣滯止時，問空氣的滯止溫度和滯止壓力各為多少？18、某減縮噴管進(jìn)口氮氣壓力為 ，溫度 ，背壓為試求出口截面流速。19.某減縮噴管出口截面積為，進(jìn)口空氣參數(shù)，初速，問背壓為多大時達(dá)到最大質(zhì)量流量？該值是多少？20.壓力為，溫度的空氣經(jīng)擴(kuò)壓管后壓力升高至，問空氣進(jìn)入擴(kuò)壓管的初速是多少？21.壓力、溫度的水蒸氣，經(jīng)節(jié)流閥后壓力降為，然后進(jìn)入噴管作可逆膨脹至壓力為。設(shè)環(huán)境溫度為

28、，流量問：（1）該噴管為何形狀；（2）噴管出口流速及截面積為多少；（3）因節(jié)流引起的熵產(chǎn)及有效能損失為多少？第九章 蒸汽動力循環(huán)1.蒸汽動力循環(huán)的主要設(shè)備是什么？各起什么作用？2.提高蒸汽動力循環(huán)熱效率的主要措施與方法有那些？3.在蒸汽壓縮制冷循環(huán)中，如果用膨脹代替節(jié)流閥，有何優(yōu)缺點？4.試畫出蒸汽再循環(huán)的圖。5.某朗肯循環(huán)，水蒸氣初參數(shù)為，背壓為。試求循環(huán)吸熱、放熱量、汽輪機(jī)做功和循環(huán)熱效率。6.某蒸汽動力循環(huán)，水蒸氣的初參數(shù)為，背壓為，汽輪機(jī)相對內(nèi)效率，試求循環(huán)吸熱量、放熱量、汽輪機(jī)做功量和循環(huán)熱效率。7.某蒸汽壓縮制冷循環(huán)，制冷劑為氟里昂134a，蒸發(fā)器的出口溫度為，冷凝器的出口溫度。試

29、求：（1）循環(huán)制冷量和壓氣機(jī)耗功量；（2）制冷系數(shù)；（3）循環(huán)熱效率。8.某蒸汽動力循環(huán)裝置為郎肯循環(huán)。蒸汽的初壓為，背壓為，若初溫分別為和，試求蒸汽在不同初溫下的循環(huán)熱效率及蒸汽的終態(tài)干度。 解：（1）.由，查過熱蒸汽表得 由，查飽和水和飽和蒸汽表得 由得 又 忽略泵功 （2）.過程和上一問相同，最后結(jié)果是 ，9.某朗肯循環(huán)，水蒸氣初溫為，背壓為，試求當(dāng)初壓分別為和時的循環(huán)熱效率及排汽干度。 答案39%39.5%0.8320.80810.某蒸汽動力廠按再熱循環(huán)工作，鍋爐出口蒸汽參數(shù)為，汽輪機(jī)排汽壓力。蒸汽在進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹至?xí)r，被引出到鍋爐再熱器中再熱至，然后又回到汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹至排汽壓力。設(shè)

30、汽輪機(jī)和水泵中的過程都是理想的定熵過程，試求：（1）.由于再熱，使乏汽干度提高多少？（2）.由于再熱，循環(huán)的熱效率提高了多少？解： （1）.由查得 由查得 由查得 由且 由查得忽略泵功 （2）忽略泵功 = =無再熱時第十章 制冷循環(huán)1.某蒸氣壓縮制冷裝置如圖5-26所示。制冷劑為氨，蒸發(fā)器出口氨的溫度為 ，在冷凝器中冷凝后的氨為飽和液，溫度。試求：蒸發(fā)器中氨的壓力和冷凝器中氨的壓力；循環(huán)的制冷量，循環(huán)凈功和制冷系數(shù)；若該裝置的制冷能力為，氨的流量為多大？解 （1）T-s圖參閱圖5-26（b）由，查氨的圖得由，查圖得由,查得（2） （3） 2冬天室內(nèi)取暖利用熱泵。將氟里昂134a蒸氣壓縮式制冷機(jī)

31、改為熱泵，此時蒸發(fā)器放在室外，冷凝器放在室內(nèi)。制冷機(jī)工作時可從室外大氣環(huán)境吸收熱量，氟里昂134a蒸氣經(jīng)壓縮后在冷凝器中凝結(jié)為液體放出熱量,供室內(nèi)供暖。設(shè)蒸發(fā)器中氟里昂134a的溫度為-10，冷凝器中氟里昂134a蒸氣的溫度為30，試求：熱泵的供熱系數(shù)；室內(nèi)供熱100 000kJ/h時，用以帶動熱泵所需的理論功率；當(dāng)用電爐直接供給室內(nèi)相同的熱量時，電爐的功率為多少？答案 （1） ；（2）；（3）第二篇 傳熱學(xué)第二章 導(dǎo)熱基本原理及穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱1.兩塊不同材料的平板組成如圖4-63所始的大平板。兩板的面積分別為、，導(dǎo)熱系數(shù)分別為和。如果該大平板的兩表面積分別維持在均勻溫度及，試導(dǎo)出通過該大平板的導(dǎo)熱

32、熱量計算式。（答案 ）2、一爐子的爐墻厚，總面積，平均導(dǎo)熱系數(shù)，內(nèi)、外壁溫分別為和。試計算通過爐墻的熱損失。如果所燃煤的發(fā)熱值為，問每天因熱損失要用掉多少千克煤？（答案 每天耗煤）3.對置于水中的不銹鋼管采用電加熱的方法進(jìn)行壓力為的飽和水沸騰換熱實驗。測的加熱功率為，不銹鋼管外徑，加熱段長，表面平均溫度為。試計算此時的沸騰表面換熱系數(shù)。（答案 ）4.圖4-64所示的的空腔由兩個平行黑體表面組成，空腔內(nèi)抽成真空，且空腔的厚度遠(yuǎn)小于其高度與寬度。其余以知條件如圖所示。表面2是厚的平板的一側(cè)面，其另一側(cè)面表面3被高溫物體加熱，平板的導(dǎo)熱系數(shù)。試問在穩(wěn)態(tài)工況下表面3的溫度是多少？5.有一厚為的平面墻，

33、導(dǎo)熱系數(shù)。為使每平方米墻的熱損失。在外表面覆蓋了一層導(dǎo)熱系數(shù)為的保溫材料。以知復(fù)合壁兩側(cè)的溫度分別為及，試確定保溫層此時的厚度。（答案 ）6.一鋼管熱風(fēng)管。內(nèi)徑，外徑，導(dǎo)熱系數(shù)。熱風(fēng)管外包有兩層保溫材料，內(nèi)層厚，導(dǎo)熱系數(shù)；外層厚，導(dǎo)熱系數(shù)。熱風(fēng)管內(nèi)表面溫度，外層保溫材料的外表面溫度。求熱風(fēng)管每米管長的熱損失和各層間分界面的溫度。（答案 ）7.用比較法測定材料導(dǎo)熱系數(shù)的裝置如圖4-65所示，標(biāo)準(zhǔn)試件厚度，導(dǎo)熱系數(shù)。待測試件為厚的玻璃板，且四周絕熱良好。穩(wěn)態(tài)時測得各壁面的溫度分別為：、，試求玻璃板的導(dǎo)熱系數(shù)。（答案 ）圖4-658.冷藏箱壁由兩層鋁板中間夾一層厚的礦渣棉組成。內(nèi)、外壁面溫度分別為和

34、，礦渣棉的導(dǎo)熱系數(shù)為。求跑冷損失的熱流密度。如大氣溫度為，相對濕度。由于水分森透使礦渣棉變濕，且內(nèi)層結(jié)冰。設(shè)含水層和結(jié)冰層的導(dǎo)熱系數(shù)分別為和，問；冷藏箱的冷損失為多少？（答案 ）9.某爐墻由耐火磚層、硅藻土培燒板層和金屬密封板所構(gòu)成（見圖4-66），各層的導(dǎo)熱系數(shù)分別為和;厚度分別為；爐墻內(nèi)、外表面溫度為。試求通過爐墻的熱流密度。（答案 ）10.現(xiàn)有一熱電偶測量管道內(nèi)高溫氣流的溫度（參見圖4-67）。以知熱電偶的讀數(shù)，熱電偶套管的基部溫度，套管插入深度，套管壁厚，套管材料的導(dǎo)熱系數(shù)，套管外側(cè)由與氣流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，試求氣流的真實溫度和測量誤差。（答案 氣流的真實溫度，測量誤差）11.為增強傳熱

35、，在外徑為的管道外表面上裝置縱肋12片，如圖4-68所示。肋厚，肋高，肋的導(dǎo)熱系數(shù)為。若管道的壁溫為，周圍介質(zhì)的溫度為，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，求每米管長散熱量。（圖）4-68解：計及肋端散熱量，查雙曲函數(shù)表，每片肋的散熱量：圓柱部分的散熱量：每米管長的散熱量12.一實心燃?xì)廨啓C(jī)葉片，高，橫截面積，周長，導(dǎo)熱系數(shù)。燃?xì)庥行囟?，葉根溫度，燃?xì)鈱θ~片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。假設(shè)葉片端面絕熱，求葉片的溫度分布和通過葉根的熱流量。（答案 葉片的溫度；通過葉根的熱流量）第三章 對流換熱1.的機(jī)油以的速度在內(nèi)徑為的管內(nèi)流動，管壁溫度為。試求以下兩種情況的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：（a）管長為；（b）管長為。的機(jī)油的物性為：，時，。（

36、答案 管長：；管長：）2.一冷凝器內(nèi)有1000根內(nèi)徑、長的管子管子內(nèi)壁溫度為。有初溫為，流量為的冷卻水在管內(nèi)流動。求平均對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和水的溫升。（答案 平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：；水的溫升：）3.冷卻水在內(nèi)徑、壁溫、長的冷凝器內(nèi)流動。冷卻水入口溫度，出口溫度。求冷卻水的平均流速及管子的熱流密度。（答案 冷卻水的流速：；管子的熱流密度：）4.水以的平均流速流過內(nèi)徑為的長直管。(1)管子壁溫，水從加熱到：(2)管子壁溫，水叢冷卻到。試計算其它條件不變時，上述兩種情況下的對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，并討論造成差別的原因。（答案 （。 是因為水被加熱時，近壁處的粘性降低，因此表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比冷卻高。）5.為了

37、減少重油的動力粘度，以降低泵功率的消耗，讓重油通過一個由20塊空心平板組成的換熱器（見圖4-71）。熱水在空心平板內(nèi)流動（垂直與圖面方向），從而使平板溫度均勻且等于。重油初溫為，以的速度在平板間流動。試求在重油流動方向上全長處的局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及重油出口時的溫度。在時，重油的物性參數(shù)為；。（答案 ）6.在一個大氣壓下，溫度為的空氣以的速度掠過長為、壁溫為的平板。試計算單位寬度平板傳給空氣的總熱量、層流邊界層區(qū)域的換熱量和素流邊界層區(qū)域的換熱量。解：空氣的物性參數(shù)為：于是得：單位寬度平板傳給空氣的總熱量為：臨界雷諾數(shù)，所以由層流邊界向湍流邊界過度的臨界長度為：在層流邊界層區(qū)域：單位寬度平板的換熱

38、量在湍流邊界層區(qū)域，單位寬度平板的換熱量7、在速度、溫度為的空氣流體，沿流動方向平行的放有一塊長。溫度為的平板。如用垂直流動方向放置的周長為的圓柱代替平板，問此時的對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為平板的幾倍（其他條件不變）（答案 ）8.在鍋爐的空氣預(yù)熱器中，空氣橫向掠過一組叉派管束，外徑?？諝庠谧钚〗孛娴牧魉贋椋黧w溫度，流動方向上的排數(shù)大于20，管壁平均溫度。使確定空氣與管束間的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。（答案 ）9.空氣橫向掠過一外徑排的叉排管束，空氣的平均溫度。試求對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。（答案 10.一外徑為、內(nèi)徑為康德蒸汽管道，外表面保溫層的外徑，已知周圍環(huán)境溫度時其自然對流損失。求保溫層外表面的溫度（

39、誤差不大于）。（答案 ）11.一直徑、長的豎直圓管，表面溫度，試比較把它置于下列兩種環(huán)境中的自然對流散熱量：（1）壓力下的空氣；（2）壓力下的空氣；解：（1）空氣物性參數(shù)：于是：根據(jù)表4-11：（2）由于，按理想氣體性質(zhì)有，所以，12.一方形截面的管道輸送冷空氣穿過一室溫為的房間，管道外表面平均溫度為，截面尺寸為（）。試計算每米長管道上冷空氣通過外表面的自然對流從房間內(nèi)帶走的熱量。注意：冷面朝上相當(dāng)于熱面朝下，而冷面朝下相當(dāng)于熱面朝上。解：定性尺寸：對兩側(cè)面，對上、下面，由于此題相當(dāng)于假定一個方向的尺度為很長，根據(jù)表4-11的定義，定性溫度：空氣物性參數(shù)：，于是側(cè)面：查表4-11： 上面： 查

40、表4-11，由于，所以下面：查表4-11得，每米管道與空氣的自然對流換熱量為13.在冬季，采暖房間的天花板表面溫度，室內(nèi)空氣溫度，天花板面積為，求它的自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及散熱量。14.從大容器飽和沸騰換熱曲線（見教材圖4-30）可看出，在橫熱流加熱的情況下，水沸騰時沸騰曲線回從C點躍到E點，從而常使設(shè)備燒毀。用水壺?zé)_水也可近似視為橫熱流加熱，但為什么不必?fù)?dān)心水燒開前壺會燒毀？15.大氣壓下的飽和水蒸汽在寬、高的豎壁上凝結(jié)。若壁溫為，求每小時的換熱量及凝結(jié)水量。（答案 每小時換熱量，凝結(jié)水量）16、一冷凝水器平管束由直徑的圓管組成，管壁溫度。壓力為的飽和水蒸汽在管外凝結(jié)。若管束在豎直方向上共有20排，叉排布置，求