热工课后题答案

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1、习题及部分解答第一篇 工程热力学第一章 基本概念1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量： 答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位 能，热能，热量，功量，密度。3. 用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。若水柱高 200mm，水银柱高800mm，如 图2-26所示。已知大气压力为735mmHg，试求容器中气体的绝对 压力为多少kPa ?解：根据压力单位换算pH 2O 200 9.80665 1.961 103 1.96.kPa5pHg 800 133.32 1.006 10

2、5 Pa 106.6kPap pb ( pH2O pHg ) 98.0 (1.961 106.6) 206.6kPa4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图 2-27所示。若 已知斜管倾角 30，压力计中使用0.8g/cm3的煤油，斜管液体长度L 200mm，当地大气压力Pb 0.lMPa，求烟气的绝对压力 (用 MPa 表示)解：p L g sin200 0.8 9.81 0.5784.8Pa 784.8 10 6 MPap pb pv 0.1 784.8 10 60.0992MPa5. 一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28 所示，其中C为压力表，读数为11

3、0kPa , B为真空表，读数为45kPa。 若 当 地 大气 压 pb 97kPa ， 求 压 力 表 A 的 读 数 （ 用 kPa 表 示 ） pgA 155kPa6. 试述按下列三种方式去系统时， 系统与外界见换的能量形式是什 么。（1）.取水为系统；（2）.取电阻丝、容器和水为系统；（3）.取图中虚线内空间为系统。答案略。7某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为 13.4MPa ;冷 凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为 706mmHg 。若大气压力 为0.098MPa，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（用MPa 表示）p, 0.0247MPa; p2 0.003

4、9MPa8. 测得容器的真空度 pv 550mmHg ，大气压力 pb 0.098MPa ，求容器内的绝对压力。若大气压变为 pb 0.102MPa ，求此时真空表上的读 数为多少 mmMPa？p 0.0247MPa, pv 579.8MPa9. 如果气压计压力为83kPa，试完成以下计算：（1）.绝对压力为 0.1MPa1 时的表压力;（2）.真空计上的读数为70kPa时气体的绝对压力；（3）.绝对压力为50kPa时的相应真空度（kPa）；（4）.表压力为0.25MPa时的绝对压力（kPa ）。（ 1） . pg 17kPa ；(3). pv 33kPa ；(4). p 333kPa 。10

5、. 摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0 C和100 C,而华氏温标则相应地取为32 T和212下。试导出华氏温度和摄氏温 度之间的换算关系，并求出绝对零度所对应的华氏温度。t F At B将水在标准大气压下的冰点值32 F和0 C,以及沸点值292 F和100 C代入，得32 0 B212 100A B解该二元一次方程组，得： A 1.8,B 32。从而有tF 1.8t 32当t 273.15 C时，有tF 1.8 ( 273.15_) 32459.7( F)11气体进行可逆过程，满足pV C ( C为常数)，试导出该气体从状态1变化到状态 2 时膨胀功的表达式， 并在 p V 图

6、上定性画出过程线、 示出膨胀功。答案：略12.某气体的状态方程为 pV RgT ，试导出：(1) .定稳下气体p,v之间的关系；(2) .定压下气体 v,T 之间的关系；(3) .定容下气体 p,T 之间的关系。答案：(1).丛也；(2).空T ； (3).匕卫。PlV2，Vi Tj Pi Ti第二章热力学第一定律1一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量为q 180 103kg/h，输出功率为P 55000kW，全厂耗煤 qm,c 19.5t/h，煤的发热量为30 103kJ/kg。蒸汽在锅炉中吸热量q 2680kJ/kg。试求：(1) .该动力厂的热效率t ；(2) .锅炉的效率b (蒸汽总吸热量煤的

7、总发热量)解：(1).锅炉中蒸汽吸热量h qm q 180 103 26804.82 108(kj/h) 1.34 105(kW)热效率550001.34 105(2).锅炉效率蒸汽总放热量煤的总放热量qb,c qc3319.5 1030 10360051.625 10 (kW)51.34 1051.625 10582.5%2.系统经一热力过程，放热8kj对外做功26kJ。为使其返回原状态，对系统加热6kJ，问需对系统作功多少?解：由Q U W得U Q W 82634( kj)对于返回初态的过程U U 34kjW Q U 6 34 28kj故需对系统做功28kj。3气体在某一过程只能感吸收了5

8、4kJ的热量，同时热力学能增加了94kJ。此过程是膨胀过程还是压缩过程？系统与外界交换的功是多少？答案：此过程为压缩过程；此过程中系统与外界交换的功是40kj。4.1kg 空气由 p, 5MPa,t! 0.5MPa 膨胀到 p2 0.5MPa,t2 500 C,得到热量506kJ，对外做膨胀功506kJ。接着又从终态被压缩到初态，热出热 量390kJ，试求:(1) .膨胀过程空气热力学能的增量；(2) .压缩过空气热力学能的增量；(3) .压缩过程外界消耗的功。答案：(1) . U 0; (2) . U 0; (3) .W 390kj。5闭口系统中实施以下过程，试填补表中的空缺数据。过程序号Q

9、/JW/JU1 /JU2/JU /J125-12-92-858-16317-13(8)21418-117表中括号内的数为答案。过 程 序 号Q/JW/JU1/JU2/JU /J125-12（-46）-9（37）2-8（8）（74）58-163（38）17-13（8）21418-11（-22）7（29）6如图所示，某封闭系统沿a c b途径由状态a变化到b，吸入热量90kj，对外做功40kj，试问:（1）.系统从a经d至b，若对外做功10kj，则吸收热量是多少？（2） .系统由b经曲线所示过程返回a，若外界对系统左贡23kj，吸收热量为多少？（3）.设Uadb 5kj,Ud 45kj,，那么过程

10、a d和d b中系统吸收的热量各为多少？答案（1）.Qadb 60kj ； （ 2）.Qba 73kj ；(2) .Qad 50kj ；(4).Qdb 10kj。7容积为1m3的绝热封闭的气缸中装有完全不可压缩的流体，如图2-31所示。试问：（1 ） .活塞是否对流体做功？（2） .通过对活塞加压，把流体压力从p1 0.2MPa 提高到p3 3MPa ，热力学能变化多少？焓变化多少？答案 （1） .W 0 ；（2） . U 0, H 2.8 103kj 。8. 质量为45kg的汽车沿坡度为15的山坡下行，车速为300m/s。在 距山脚100m处开始刹车，且在山脚处刚好刹住。若不计其它力，求因

11、刹车而产生的热量。5Q 2.04 105kj 。9. 某蒸汽动力装置， 蒸汽流量为 40t/h ，汽轮机进出口处压力表读数为9MPa ，进口比为 3440kj /kg ，汽轮机出口比焓为 2240kj /kg ，真空表读 数为95.06kPa，当时当地大气压力为98.66kPa，汽轮机对环境放热为。试求：（1）.汽轮机进出口蒸汽的绝压各为多少？（2）.单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？（3）.汽轮机的功率为多少？ 答案 （1 ） .p19.099MPap2 3.6MPa（2）.sh1200kj /kg（3）.P 1.332 104kW（4）.考虑进出口动能差后sh的相对偏差10. 进入冷凝

12、器的泛汽的蒸汽为P 0.005MPa，比焓hi 2500kj/kg，出口 为同压下的水，比焓为h2 137.77kj/kg,若蒸汽流量为22t/h，进入冷凝 器的冷却水温为ti 17 C,冷却水出口温度为t2 30 C,试求冷却水流 量为多少？水的比热容为 4.18kj /（kg.K）。答案 qm,w 956.4 103（kg / h）11. 某活塞式氮气压气机，压缩的氮气的参数分别为：p1 0.1MPa ，33v1 0.88m3/kg ； p2 1.0MPa ， v 0.16m3 /kg 。设在压缩过程中每 kg 氮气 热力学能增加 180kj ，同时向外放出热量 60kj 。压气机每 mi

13、n 生产压缩 氮气18kg，试求：（ 1 ） .压缩过程对每 kg 氮气所做的功；（2）.生产每 kg 压缩氮气所需的功；（3）.带动比压气机至少要多大的电动机。答案 （1）.240kj /kg ；（2）. sh 312kj / kg；（3）. P 93.6kW 。12. 流速为600m/s的高速空气突然受阻停止流动，即c2 0 ,称为滞止。 如滞止过程进行迅速，以致气流受阻过程中与外界的热交换可以忽 略，问滞止过程空气的焓变化了多少？答案 h 180kj /kg第三章 理想气体及其混合物1把C2压送到体积为0.5m3的贮气罐内。压送前贮气罐上的压力表读数为3kPa ,温度为20 C ,压送终

14、了时压力表读数为30kPa ,温度为50 C试求压送到罐内的C2的质量。大气压力为0.1MPa。3p1pbpg1 0.1 103 103 kPa3p2pb pg2 0.1 1030 130 kPaR 8.314Rg0.189 kJ kg.Kg M 44由pV mRgTP2Vp2V P2 P1m -RgT2 RgT1Rg T2T1330.143 kg0.5130 10103 100.189 10350 27320 2732. 体积为0.03m3的某钢性容器内盛有了 700kPa,20 C的氮气。瓶上装有 一排气阀，压力达到875kPa时发门开启，压力降到840kPa时关闭。若 由于外界加热的原因造成阀门开启，问：(1) 阀门开启时瓶内气体温度为多少？(2) 因加热造成阀门开闭一次期间瓶内氮气失去多少？设瓶内空气温度在排气过程中保持不变。答案 (1) t2 93.3 C; (2)m 0.0097kg3. 氧气瓶的容积V