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1、精选优质文档-倾情为你奉上热工基础课后习题参考答案二零一七年，秋第一章 热力学第一定律1-1用水银压力计测量容器中的压力，在水银柱上加一段水，若水柱高1020mm，水银柱高900mm，当时大气压力计上的度数为。求容器中气体的压力。解：查表可知：由题中条件可知即容器中气体的压力为0.231MPa。1-2容器中的真空度为，气压计上的高度是，求容器中气体的绝对压力（用Pa表示）。如果容器中的绝对压力不变，而气压计上高度为，求此时真空表的度数（以mmHg表示）.解：因为容器中气体的绝对压力为若以mmHg表示真空度，则则当气压计高度为时，真空表的读数为1-3用斜管压力计测量锅炉烟道气的真空度，管子倾斜角
2、，压力计使用密度的煤油，斜管中液柱长，当地大气压力。求烟气的真空度（）及绝对压力。解：压力计斜管中煤油产生的压力为当地大气压为则烟气的绝对压力为若压力计斜管中煤油产生的压力用mmH2O表示，则烟气的真空度为1-6气体初态为，若在等压条件下缓慢可逆地膨胀到，求气体膨胀所做的功。解：有条件可得气体膨胀所做的功为1-71m3空气，在可逆定温膨胀后容积为原来的两倍。求：终压p2和气体所做的功（空气可逆定温膨胀时pv=常数）。解：由题意可知,因此有在可逆定温膨胀过程中，设某一时刻的压力为p，则有1-8若系统在某一状态变化过程中满足常数，试问该系统从初态膨胀到时，对外做膨胀功多少？解：设某一时刻的压力为p
3、，则有1-10气体在某一过程中吸收热量60J ，同时热力学能增加了34J ，问此过程是否压缩过程？气体对外做功多少？解：根据热力学第一定律，故有由题意可知， ,，因此由于约定工质膨胀做功为正，接受外界压缩功为负，可知此过程为膨胀过程。1-11在冬季，工厂某车间每一小时经过墙壁等处损失热量kJ，车间各工作机器消耗的动力为400kW，假定其最终全部变成热能散发在车间内。另外，室内经常点着50盏100W的电灯。问为使车间内温度保持不变，每小时需另外加入多少热量？解：假设50盏电灯所耗能量最终全部变成热能散发在车间内，则每小时电灯产生的热能为工作机器产生的热能：将车间看做是闭口系，则有1-12水在Pa
4、，100下定压汽化，比体积由0.001m3/kg 增加到1.763m3/kg，若汽化潜能为2250kJ/kg。已知定压汽化过程汽化潜热即为焓差，试求1kg水在定压汽化过程中的热力学能变化量。解：由于水在定压汽化过程中温度保持不变，由焓的定义式可知所以热力学能的变化量为1-13某定量工质经历了1-2-3-4-1循环，试填充下表所缺数据：过程1390013902-30395-3953-4-10000-10004-10551-14质量为1275kg的汽车在以60 000m/h 速度行驶时被刹车制动，速度降至20000 m/h，假定刹车过程中0.5kg的刹车带和4kg 钢刹车鼓均匀加热，但与外界没有传
5、热，已知刹车带和钢刹车鼓的比热容分别是1.1kJ/（kgK）和 0.46kJ/（kgK），求刹车带和刹车鼓的温升。解：汽车动能的损耗为由题意可知，汽车动能的损耗将全部转换为刹车带和刹车鼓的热力学能：所以有1-15以压缩空气为工作介质的小型高速汽轮机进气参数400kPa、50，经绝热膨胀排出汽轮机时的参数为150kPa、-30，问为产生100W的功率所需的质量流量。已知空气的焓仅是温度的函数，h=cpT。解：由题意可知，进出空气的焓差即为汽轮机的功率所以有1-16便携式吹风机以18m/s 吹出空气，流量为0.2kg/s，若吹风机前后的空气压力和温度均无显著变化，求吹风机的最小功率。已知空气的焓仅
6、是温度的函数，h=cpT。解：由题意可知，吹风机前后的空气焓差、热力学能差为零，吹风机所做的功全部转换为空气的宏观动能，于是有每秒钟吹风机所做的功为即吹风机的最小功率为1-17空气在压气机中被压缩，压缩前空气的参数是：。压缩后的参数是。设在压缩过程中1kg 空气的热力学能增加146.5kJ，同时向外放出热量50kJ。压气机每分钟产生压缩空气1kg。求带动此压气机要用多大功率的电动机？解：由题意可知，压缩1kg空气电动机所做的技术功为于是电动机的功率为1-18 1kg空气由，膨胀到，过程中空气吸热506kJ，（1）求空气的热力学能变化量及膨胀功；（2）若在与上述相同的初态之间空气仅吸热39.1k
7、J，求空气在过程中的做功量。假定空气可作为理想气体，其热力学能只是温度的函数。解：（1）由于过程中，空气的温度不变，热力学能只是温度的函数，所以，由热力学第一定律，所以膨胀功为（2）由于初终两态的温度相同，所以，1-19水在绝热容器中与水蒸气混合而被加热，水流入时压力为200kPa，温度为20，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min。水蒸气流入时的压力为200kPa，温度为300，比焓为3072kJ/kg，混合物流出时的压力为200kPa，温度为100，比焓为419kJ/kg，问每分钟需要多少水蒸气？解：设每分钟需要的水蒸气的质量为m2，由题意可得所以每分钟需要的水蒸气的质量为即1
8、-20某蒸汽动力厂中，锅炉以质量流量 40 000kg/h向汽轮机供蒸汽。汽轮机进口处压力表的读数是8.9MPa，蒸汽的焓是3 441kJ/kg。汽轮机出口处真空表的度数是730.6mmHg，出口蒸汽的焓是2248kJ/kg，汽轮机向环境散热为6.81105kJ/h。若当地大气压为760mmHg，求：（1）进、出口处蒸汽的绝对压力；（2）不计进、出口动能差和位能差时汽轮机的功率；（3）若进、出口处蒸汽的速度分别为70m/s和140mm/s时对汽轮机的功率有多大影响？（4）若汽轮机进、出口的高度差为1.6m时对汽轮机的功率又有多大的影响？解：（1）进、出口处蒸汽的绝对压力（2）不计进、出口动能差
9、和位能差时汽轮机的功率由题意可知，汽轮机的功率为（3）考虑蒸汽的动能时，汽轮机的功率为与不考虑动能差与位能差时汽轮机的功率变化率为（4）位能差为与不考虑位能差时汽轮机的功率的变化率为即汽轮机进、出口存在1.6m高度差对汽轮机的功率几乎没有影响，可忽略不计。1-21 500kPa 饱和液氨进入锅炉加热成干饱和氨蒸汽，然后进入过热器等压加热到275K，若氨的质量流量为0.005kg/s，离开过热器时焓为h=-25.1kJ/kg，氨进入和离开锅炉时的焓分别为、。求锅炉和过热器的换热率。解：氨进入和离开锅炉的比焓差为锅炉的换热率为氨蒸汽进入和流出过热器的焓差为过热器的换热率为1-22向大厦供水的主管线
10、埋在地下5m处，管内压力600kPa，由水泵加压，把水送到大厦各层。经水泵加压，在距地面150m 高处的大厦顶层水压仍有200kPa，假定水温为10，流量为10kg/s，忽略水热力学能差和动能差，假设水的比体积为0.001m3/kg，求水泵消耗的功率。解：根据稳定流动的能量方程式由题意可知，所以有由题意可知，因此1kg水所做的功为所以水泵消耗的功率为1-23用水泵从河里向20m高的灌溉渠送水，河水的温度为10。压力100kPa，假定输水管绝热，从管道流出的水保持10，水的热力学能近似不变，若水的流量为5kg/s，试求水泵耗功。解：根据稳定流动的能量方程式由题意可知，所以有假定当地的大气压为1a
11、tm由题意可知，因此1kg水所做的功为水泵耗功为1-24一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为100kPa、温度20，喷嘴内径为0.002m时，射出水流温度为20、压力200kPa、流速1000m/s，已知在200kPa、20时，v=0.m3/kg，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。解：根据稳定流动的能量方程式由题意可知，所以有因此，1kg水所做的功为水的流量为：水泵的功率为第二章 气体的性质2-1氮气的摩尔质量M=28.110-3kg/mol，求：（1）N2的气体常数Rg；（2）标准状态下N2的比体积v0和密度0；（3）1m3（标准状态）N2的质量m0；（4）p =
12、0.1MPa, t =500时N2的比体积和摩尔体积Vm。解：（1）（2）标准状态下任何气体的体积Vm=22.41410-3m3，因此，由比体积和密度的定义有（3）（4）由理想气体的状态方程式可得2-2测得储气罐中丙烷C3H8的压力为4MPa，温度为120，若将其视为理想气体，问这时丙烷比体积多大？若要存储1000kg这种状态的丙烷，问储气罐的容积需多大？解：由理想气体的状态方程，有储气罐的容积需要：2-3 35、105kPa的空气在加热系统的100mm150mm的矩形风管内流动，其体积流量是0.015m3/s，求空气流速和质量流量。解：空气的流速为由气体的状态方程，可得质量流量为2-4在燃气
13、公司向用户输送天然气（CH4）管网的用户管道中测得表压力和温度分别为200Pa、275K，若管道直径为D=50mm，天然气流速为5.5m/s，试确定质量流量和标准状态体积流量。当地大气压pb=0.1MPa。解：可将天然气看做是理想气体，则由理想气体的状态方程，可得体积流量为质量流量为2-5密度为1.13kg/m3的空气，以4m/s的速度在进口截面积为0.2m2的管道内稳定流动，出口处密度为2.84kg/m3，试求：（1）出口处气流的质量流量（以kg/s表示）；（2）出口速度为5m/s时，出口截面积为多少？解：（1）质量流量为（2）出口处的体积流量出口的截面积为2-6某锅炉燃煤需要的空气量折合标
14、准状况时66000m3/h。鼓风机实际送入的热空气温度为250，表压力为150mmHg，当地大气压pb=765mmHg，求实际送风量（m3/h）。解：需要的空气折合标准状况时的质量流量为在把空气视为理想气体的情况下，由理想气体的状态方程，有实际送风量为2-7CO2压送到容积为3m3的贮气罐内，初始时表压力为0.03MPa，终态时表压力0.3MPa，温度由t1=45升高到t2=70。试求压入的CO2量（千物质的量）。已知当地气压为pb=760mmHg。解：初始状态时，按理想气体的状态方程式，有由于体积保持不变，因此有于是，需要压入的CO2的量为2-8空气压缩机每分钟从大气中吸取温度tb=17、压力pb=750mmHg的空气0.2m3，充入V=1m3的储气罐中。储气罐中原有空气的温度为t1 =17，表压力为0.05MPa，问经过几分钟才能使储气罐中气体压力和温度提高到p2=0.7MPa，t2=50？解：大气压力为储气罐中原有空气的压力为按理想气体的状态方程，有经过几分钟之后，储气罐中空气的物质的量为初始状态时，储气罐中空气的物质的量为储气罐中空气物质的量的增量为该变化过程所经历
