热工基础后习题部分答案 2 王平阳等编

1、热工基础题目1-11 在冬季，工厂某车间每一小时经过墙壁等处的损失热量3 000 000 KJ，车间各工作机器消耗的动力为400 KW，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，为试车间内温度不变，每小时加入多少热量？1-12 水在101325 Pa，100 下定压汽化，比体积由0.001 m³/Kg增加到1.76 m³/Kg，若气化潜热为2250KJ/Kg,已知定压汽化过程汽化潜热为晗差，求1Kg水灾定压汽化过程中的热力学能变化量。1-14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20 000m/h ，

2、假定刹车过程中0.5Kg的刹车带和4Kg的刚刹车鼓均匀加热，但与外界没有传热。刹车和刚刹车鼓的比热容分别是1.1KJ/(Kg.K)和0.46 KJ/(Kg.K)，求刹车带和刚刹车鼓的升温。1-17 空气在压气机中被压缩，压缩前的空气参数为：P1=0.1MPa,v1=0.845m³/Kg,压缩后的参数是P2=1MPa,v2=0.175m³/Kg,压缩过程中1Kg空气热力学能增加146.5KJ，同时向外放出50KJ，压气机每分钟压缩空气1Kg,带动此压气机要用多大功率的电动机？1-20 蒸汽动力厂中锅炉以流量40 000Kg/h向汽轮机提供蒸汽，汽轮机进口处的压力表的读书为8.

3、9MPa,蒸汽的焓是3441KJ/Kg,汽轮机出口处的真空表的读数为730.6mmHg,出口处蒸汽的焓是2248KJ/Kg，汽轮机向环境散热为6.81×KJ/h,若当地大气压是760mmHg,求：（1）进、出口处的蒸汽的绝对压力；（2）不计进、出口处的位能差和动能差时汽轮机的功率；（3）若进、出口处的蒸汽的速度分别为70m/s和140m/s时对汽轮机的功率有多大影响？（4）若进、出口的高度差为1.6m时对汽轮机的功率有多大影响？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,离开过热器时的焓h=-25.1

4、KJ/Kg.氨气进入和离开锅炉时焓分别为h1=h´=-396.2KJ/Kg,h2=h´´=-223.2KJ/Kg，求锅炉和过热器的换热率。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,温度为20，喷嘴内径为0.002m，射出水流温度为20，压力为200KPa,流苏1000m/s,200KPa、20时，v=0.001002 m³/Kg,近似认可水的比体积不变，求水泵功率。第二章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0.2 m³， 充入V=1 m³的储气罐中，储

5、气罐中原有空气的温度为T1=17，表压力为0.05MPa,问经过几分钟使储气罐中的气体压力和温度提高到P2=0.7MPa,T2=50.2-11 有5g的氩气，经历热力学能不变的状态变化过程，初始状态为P1=6.0×Pa,T1=600K,膨胀终了的体积V2=3V1，氩气可以作为理想气体，比热容为定值，Rg=0.208KJ/(Kg.K),求终温终压及热力学能、焓和熵变。2-13 刚性绝热气缸被一良好导热无摩擦的活塞分成两部分，起先活塞由销钉固定位置位置，其一侧被0.5Kg,0.4MPa和30的某种理想气体，另一侧为0.5Kg,0.12MPa，30的同种气体，拔走销钉，活塞自由移动，两侧达

6、到平衡，气体比热容取定值，求平时是两侧的温度和压力。2-15 启动柴油机用的空气瓶体积V=0.3 m³，内有P1=8MPa,T1=303K的压缩空气，启动后瓶中空气压力将为P2=0.46MPa,T2=303K,求用去空气的质量。第四章4-1 有2.268Kg理想气体，初温T1=477K，在可逆定容过程中的热力学能变化为U=316.5KJ，气体的比热容取定值，Rg=430J/(Kg.K),k=1.35,求过程的功、热量和熵的变化量。4-5 3Kg 的理想空气空气，P1=1.0MPa,T1=900K,绝热膨胀到P2=0.1MPa,比热容取定值，求：（1）终态参数V2和T2，（2）膨胀功和

7、技术功。（3）热力学能和焓的变化量；4-6 2Kg的理想气体，按可逆多变过程膨胀到原有容积的3倍，温度从300降到60，膨胀过程做工418.68KJ，吸热83.736KJ，求（1）过程的多变指数，（2）气体的Cp和Cv.第五章5-3 为使冷库保持-20，需将419 000KJ/h的热量排向环境，环境温度To=27，求理想情况下每小时所消耗的最小功和排向大气的热量。5-4 利用热泵从90的地热水中把热量传到160的热源中，每消耗1KW的电，热源最多能得到多少的热量？5-7 有1Kg的饱和水蒸汽在100下等压凝结为饱和水，凝结过程放出热量2260KJ并为环境所吸收，若环境温度为30，求（1）工质熵

8、变，（2）过程中的熵流和熵产，（3）由工质和环境组成的孤立系统的熵变。5-9 空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2.P1=0.1MPa,初、终态温度分别为30和227，计算压气机的绝热效率及压缩过程气体的熵变（To=293K），空气为理想气体，比热容取定值，Rg=0.287KJ/(Kg.K)，Cp=1.005KJ/(Kg.K).5-12 将500K温度为20的水在定压（Po=0.1MPa）用电加热器加热到90，不计散热损失，环境大气温度为20，水的比热容取4.187 KJ/(Kg.K)，求过程的消耗电力。5-13 3Kg的温度为80的热水在绝热容器中和5Kg温度为20的冷水等压混合，水

9、的比热容取4.187 KJ/(Kg.K)，求混合过程的熵变，并说明为什么此过程不可逆。第六章6-1 喷管的某一截面空气压力为0.5MPa,温度为800K，流速为600m/s,空气以理想气体定比热容计，求滞止温度和滞止压力。6-5 空气进入喷管的流速为300m/s，压力位1MPa,温度为450K,求：（1）滞止参数、临界压力和临界流速。（2）若出口处的截面的压力为0.2MPa,求出口截面的流速及温度。（理想空气，不考虑摩擦）6-7 空气经以渐缩喷管，在某一截面处，压力为0.5MPa,温度为540，流速为200m/s，截面积为0.005,求：（1）该截面的滞止压力和滞止温度。（2）截面处的声速和马

10、赫数。（3）若马赫数=1，求出口截面积、温度、压力、速度。第七章7-2 某活塞式内燃机的定压加热理想循环，工质为空气，视理想气体。比热容取定值，k=1.4,循环压缩比=18，压缩冲程的初始状态为98KPa,17,循环的最高温度2100.求：（1）绝热膨胀过程终了时的压力、温度。（2）循环热效率。7-2 解：因为定压加热过程，故：1-2为定熵压缩：2-3 定压加热：3-4 定熵膨胀：4-1 定容放热：故：7-4 活塞式内燃机的混合加热理想循环，T1=90，T2=400，T3=590，T5=300，工质为理想空气，比热容取定值，求循环热效率、同温限卡诺循环热效率。7-4 解：则：则：循环热效率：同

11、温限卡诺循环的热效率7-5活塞式内燃机的混合加热理想循环，工质为理想空气，k=1.4，循环压缩比=14，循环中的工质吸收热量100KJ/Kg,定容过程和定压过程各占一半，压缩过程的初始状态为100KPa、27，计算循环热效率和输出净功。7-5 解：依题意：则：1-2 为定熵压缩，则2-3为定容加热，有： 得：3-4为定压加热：4-5为定熵膨胀：5-1为定容放热： 则：则：7-8 在燃气轮机定压加热理想循环中，压气机入口空气状态为100KPa,20,空气以流率4Kg/s经压气机被压缩到500KPa,燃气轮机入口温度为900，计算压气机耗功量，燃气轮机做功量、 压气机耗功量和燃气轮机做功量的比值、

12、循环热效率。（Cp=1.03 KJ/(Kg.K),k=1.4）7-8 解：燃气轮机为定熵过程：第八章8-2 有一平板稳态导热，其厚度=25mm，面积A=0.1,材料平均导热系数=0.2W/(m.K),单位时间导热量=1.5W，求平板两侧温差。8-2 解：因为即平板两侧温差为1.875。8-3 某房间砖墙宽5m,高3m,厚0.25m，墙内外表面维持温度为15和-5，砖的导热系数=0.7 W/(m.K)，求砖墙的散热量。8-3 解：8-5 200mm厚的平面墙，导热系数1=1.3 W/(m.K)，为使每平方米的砖墙热损失不超过1830W，墙外覆盖一层导热系数2=0.35 W/(m.K)的保温材料，

13、复合壁两侧温度为1300和30，求保温层应有的厚度。8-5 解：8-6 蒸汽管道的内外直径分别为160mm和170mm, 管壁的导热系数1=58 W/(m.K)，管外有两层保温材料，第一层厚度 2=30mm, 导热系数2=0.17 W/(m.K)。第二层厚度 3=50mm, 导热系数3=0.093 W/(m.K)，蒸汽管的内表面温度T1=300，保温层的外表面温度T4=50，求每米管长的总热阻、热损失和各层接触面的温度。8-6 解：（1）（2）（3）8-9 一单层玻璃窗，高1.2m,宽1m，玻璃厚0.003m，玻璃的导热系数g=1.05 W/(m.K)，室内外温度分别为20和-5，室内外空气与

14、玻璃的对流传热的表面传热系数分别为h1=5 W/(.K),h2=20 W/(.K),求玻璃的散热损失。若其他条件不变，改用双层玻璃，双层玻璃间空气夹层的厚度为3mm，且其中空气完全静止。空气的导热系数a=0.025 W/(m.K)，再求玻璃的散热损失。8-9 解：第十章10-1计算30K和4000K时，黑体的最大光谱辐射力所对应的波长。解：因为：=2.8976×m.k即： 所以：=(2.8976×)/300=9.66×m=(2.8976×)/4000=0.724×m10-2 一黑体表面置于温度为327的炉内，求在热平衡条件下黑体表面的辐射力。解

15、即：10-3 计算温度为1400的碳化硅涂料的表面辐射力，已知在1400时碳化硅涂料的=0.92解：即：4.09×m第十一章11-1冬季室内空气温度Tf1=20,室外大气温度Tf2=-10，室内空气对壁面的表面传热系数h1=8W/(.K), h2=20 W/(.K),测得室内空气的结露温度为Td=14，若墙壁由=0.6W/(m.K)的红砖砌成，为防止墙壁内表面结露，该墙壁的厚度至少应该为多少？11-1 解：因即：墙的厚度不少于0.27m。11-2 一台气体冷却机，气侧表面传热系数h1=95W/(.K),间壁厚=2.5mm，导热系数1=46.5W/(m.K)，水侧表面传热系数h2=5800W/(.K),设传热面可作为平壁处理，计算传热系数k，并指出为加强这一过程首先应该从哪一环节着手。11-2 解：11-3 一层玻璃尺寸为70cm×45cm,厚度为4mm,冬天内外室温度分别为20和-8，内表面的自然对流表面传热系数为h1=10W/(.K), 外表面的强迫对流表面传热系数为h