工程热力学课后题答案

1、习题及局部解答第一篇工程热力学第一章根本概念1. 指出以下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. 指出以下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,为预防有蠹的水银蒸汽产生,在水银柱上加一 段水.假设水柱高200mm,水银柱高800mm,如图2-26所示.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4. 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.假设斜管倾角口=30°,压力计中使用P =0.8g/cm

2、3的煤油,斜管液体长度L=200mm ,当地大气压力 Pb=0.1MPa,求烟气的绝对压力用 MPa表示解：5. 一容器被刚性壁分成两局部,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110kPa , B为真空表,读数为45kPa.假设当地大气压Pb=97kPa,求压力表A 的读数用kPa表示PgA=155kPa6. 试述按以下三种方式去系统时,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

3、,其读数为706mmHg.假设大气压力为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) p1 =0.0247MPa; p2 =0.0039MPa8. 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. 假设大气压变为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

4、空度(kPa)；(4) .表压力为0.25MPa时的绝对压力(kPa).(1) . pg =17kPa ；(2) . p =13kPa;(3) . pv =33kPa ;(4) . p=333kPa.10. 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 ,而华氏温标那么相应地取为32 °F和212 F.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.将水在标准大气压下的冰点值32牛和0C,以及沸点值292中和100 C代入,得解该二元一次方程组,得： A = 1.8,B = 32.从而有 tF =1.8t 32当 t = 273.15C 时

5、,有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=&T,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).以="；(2)五=金；(3). &=上.pi V2V1 Tipi 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 =180x 103kg / h,输出功率为P=5500OkW,全厂耗3煤qm,c=19.5t/h,煤的发

6、热量为qc =30x10 kJ/kg.蒸汽在锅炉中吸热量q=2680kJ/kg.试求：(1) .该动力厂的热效率；(2) .锅炉的效率nB (蒸汽总吸热量煤的总发热量)解：(1).锅炉中蒸汽吸热量热效率£=耍 =41%:如1.34 10(2).锅炉效率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得对丁返回初态的过程故需对系统做功28kj.3. 气体在某一过程只能感吸收了 54kJ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

7、系统与外界交换的功是-40kj.4.1kg 空气由 p1 =5MPa,t1 =0.5MPa 膨胀到 p0.5MPa,t500 C ,得到热量 506kJ ,对外做膨胀功506kJ.接着乂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) .AU =0 ; (2) . AU =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125-12-92-858-16317-13(8)21418-117表中括号内的数为答案6.如下列图,某封试问:量是

8、多少?过程序号125-12(-46)-9(37)2-8(8)(74)58-163(38)17-13(8)21418-11(-22)7(29)状态a变化到b,a _c b途径由对外做功40kj ,吸入热量90kj ,系统从a经d至(1).b ,假设对外做功10kj ,那么吸收热系统由b经曲线(2).程返回a,假设外界所示过左贡23kj ,吸收对系统闭系统沿多少?热量为(3) .设Uadb =5kj,Ud =45kj,那么过程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 =10k

9、j.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提升到p3=3MPa ,热力学能变化多少焰变化多少?答案(1) .W=0 ; (2) .AU =0,AH =2.8妇0勺8. 一质量为4500kg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.假设不计其它力,求因刹车而产生的热量.Q =2.04x105kj.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/k

10、g,汽轮机出口比焰为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).(2) .后=1200kj/kg(3) .P =1.332 104kW(4) .考虑进出口动能差后与sh的相对偏差10. 进入冷凝器的泛汽的蒸汽为P =°.005MPa,比焰h1 =2500kj /kg,出口为同压下的水, 比焰为h2 =137.77kj/kg,假设蒸汽流量为22t/h,进入冷凝器的冷却水温为t1 = 17c,冷

11、却水 出口温度为t2 =30c,试求冷却水流量为多少水的比热容为48kj/(kg.K).答案 qm,w =956.4妇03(kg/h)311. 某活塞式氮气压气机,压缩的氮气的参数分别为：Pi =0.1MPa , Vi=0.88m , 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min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).切=-240kj / kg ;(2) .',sh =

12、 -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=°,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,问滞止过程空气的焰变化了多少答案：h=180kj/kg第三章理想气体及其混合物1. 把C°2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,压送终了时压力表读数为30kPa,温度为5通.试求压送到罐内的CO2的质量.大气压力为Pb =0.1MPa3Pi = Pb Pgi = 0.1 103 =103 kPa3P2 = Pb Pg2 = 0.1 1

13、030 = 130 kPaRg =8314 = 0.189 kJ kg.K 1M 44PV =mRgTm=旦卫RgT2Rc0.5VN V %2 P1 ' = E Rg T2T1 J_3_3、130妇03103妇03°、Cl 1 kn 1_30.189x100.1431 kg J50 +27320 + 273,2. 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.假设由丁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

14、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) Am = 0.0097kg3.氧气瓶的容积V =0.30m3瓶中氧气的表压力为Pg1 =1.4MPa,t1 =30*.问瓶中盛有多少氧 气假设气焊时用去一半氧气,温度降为 h =20<C,试问此时氧气的表压力为多少(当地大 气压力燮) 答案 m = 7.86kg； Pg2 =0.625MPa4. 某锅炉每小时燃煤需要的空气量折合表准状况时为66000 m3/h.鼓风机实际送入的热空气温度为250幻,表压力为20.0kPa,当地大气压为Pb =0.1MPa ,求实际送风量(m3/h)解 p = pb

15、 pg =0.1 20 10=0.12 MPa由 pqv MmRgTpqv.p°qv0,曰 TT0p0qv0 T1* = T° 甬0.101325 66000250 2735 3=1.068 10 m . h2730.125.某理想气体比热比k nCp/A =1.4 ,定压比热容Cp =1.042kJ/(kg.K ),求该气体的摩尔质里.r Cp 由=k 及 Cp CyCV/曰= 27.93 g. molR8.314Cp 1 -1 k 一 1.042 1 -1 1.46. 在容积为0.1m3的封闭容器内装有氧气,其压力为300kPa,温度为15C ,问应参加多少热量可使氧气

16、温度上升到800寸(1)按定值比热容计算； (2)按平均比热容计算.解Rg = S = 0.26 kj kg.k 】.55(1) Q =mCV ：t =mRg t2 -t,=1.2 0.26 800 -15,=612.3 kJ2 g2(2) 查得 Cv 05 = 0.656kJ/(kg.K )7. 摩尔质量为30kg的某理想气体,在定容下由275P,加热到845 ,假设热力学能变化为 400kJ/kg,问焰变化了多少答案：h =557.9kJ. kg8. 将1kg氮气由t1 =30幻定压加热到40OP ,分别用定值比热容,平均比热容(表)计算其 热力学能和焰的变化.用定值比热容计算用平均比热容

17、计算9. 2kg 的 CO2,由 pi =800kPa,ti =900幻 膨胀到 P2 = 120kPa,t2 = 600P ,试利用定值比热 容求其热力学能、燃和嫡的变化.解10. 在体积为V =1.5m3的钢性容器内装有氮气.初态表压力为Pg1 = 20Mpa ,温度为230 P,问应参加多少热量才可使氮气的温度上升到750 "C ?其焰值变化是多少大气压力为 0.1MPa.(1) 按定值比热容计算；(2) 按真实比热容的多项式计算；(3) 按平均比热容表计算；(4) 按平均比热容的直线关系式计算.(1)(2) 查得八->-2Cp,m =a°%T a?Tao =2

18、7.3146,a =5.2335 10腿=-0.42 10,M 21.09n = = = 0.7532 kmol i22Q = 1 nCv,mdT =n1 Cp,m -RdT =n1=n a°T+夺T2+号T3 片n" T )；23/222cnCp,mdTnR dT=n (a.十 aT 十 aT2 JdT nRATp,ma_ _1_.= 0.7532 27.3146 1023-503 § 5.2335 10oo 1aoo.AH =10232 -503 § -0.42 10' 1023-5032 -0.7532 8.314 1023-503= 9.

19、005 10'nCp,mdT = Q +nRAT= 9.005 103 0.7532 8.314 1023-503 =1.226 104 kJ(3) 查得 kJ(1)按定值比热Cp =：Rg =7 4.157 =14.55kg. kg.K 1C =cp-Rg =14.55 -4.157 =10.39 kJ kg.K 1=U =qmcV ：t =0.3459 10.3966 40 =93.44 kJ min. =： =qmcp ：t =0.3459 14.55 66 -40 =130.9 kJ min：S =qmT2p 2cp ln = - Rgln 2 p g、T1p1 J(60 +2

20、730.29)r. “1=0.3459乂 14.55ln-4.157lni = 0.4504妇/ K.min 】<40 +2730.3 J(2)按平均比热容的直线关系式12. 利用内燃机排气加热水的余热加热器中,进入加热器的排气(按空气处理)温度为300乞,出口温度为80幻.不计流经加热器的排气压力变化,试求排气经过加热器的比热力学能变化,比焰变化和比嫡的变化.(1)按定值比热容计算；按平均比热容(表)计算.答案(D(2)13.进入气轮机的空气状态为600kPa,600<C,绝热膨胀到100kPa,30通,略去动能、位能变化,并设大气温度为T0 =300K ,试求：(1)每千克空气

21、通过气轮机输出的轴功;(2) 过程的嫡产及有效能损失,并表示在 T - s图上；(3) 过程可逆膨胀到100kPa输出的轴功.解(1)(2)嫡产 监 及有效能损失i如图3-36中阴影面积所示.(3)14. 由氧气、氮气和二氧化碳组成的混合气体,各组元的摩尔数为试求混合气体的体积分数、质量分数和在 p = 400kPa, t = 27仑时的比体积.解15. 试证实：对丁理想气体的绝热过程,假设比热容为定值,那么无论过程是否可逆,包有RgW = Ti -丁2k -1式中：Ti和T2分别为过程初终态的温度.证实 对丁理想气体的绝热过程,有证毕Rg c k -1RgW=k"T2第四章理想气体

22、的热力过程1.某理想气体初温 Tl =470K,质量为2.5kg ,经可逆定容过程,其热力学能变化为= 0.4kJ kg.K ,k =1.35 新U =2954kJ,求过程功、过程热量以及嫡的变化.设气体Rg假定比热容为定值.Cp _Qv = Rg3 = = = 1.143kj kg.K 】 k -1 1.35-1-U = mq = mcv T2 - T1得 U295.4T2 = T = 470 = 573.3 Kmcv2.5 1.143答案 U = 4.154 104kJ,./ =5.82 104 kJ3. 氧气由t1 =30七,p1 =0.1MPa被定温压缩至 p2 =0.3MPa.(1泓

23、计算压缩单位质量氧气所消耗的技术功；(2月按绝热过程压缩,初态与终态与上述相同,试计算压缩单位质量氧气所消耗的技 术功；(3) 务它们表示在同一副p-v图和t-s图上,试在图上比较两者的耗功.解Rg = R 二8!4 =0.26kJ kg.K 1,、p10.1 一(1) Wt,T =Rgln =0.26X303ln 味=86.55(2)(2) 两过程在p-v图和T -s图上的表示分别如图3-37 (a)和3-37 (b)所示.图中 过程线1-2t为定温过程,1-2s为绝热过程线.从p-v图中可以看到,绝热过程耗功比定 温过程耗功多出曲边三角形面积1-2t - 2s.4. 使将满足以下要求的理想

24、气体多 变过程在p 一 v和 ts图上表小出 来(先画出4个基阕 3-37本热力过程)：(1氏体受压缩、升温和放热；(2氏体的多变指数n=0.8,膨胀；(3氏体受压缩、降温乂降压；(4氏体的多变指数n=1.2,受压缩；(5氏体膨胀、将压且放热.答案 如图3-38 (a)和图3-38 (b)所示的p-v图和T-s图上,1-1, 1-2, 1-3, 1-4 和1-5分别为满足(1), (2), (3), (4)和(5)要求的多变过程线.5. 柴油机汽缸吸入温度=60仓的空气2.5x10J3m3,经可逆绝热压缩.空气的温度等丁燃 料的着火温度.假设燃料的着火温度为 720勺,问空气应被压缩到多大的体

25、积答案V2 =1.63 10侦6. 有1kg空气,初态为p1 =0.6MPa,t1 =27P ,分别经以下三种可逆过程膨胀到P2 =0.1MPa ,试将各过程画在p-v图和t-s图上,并求各过程始态温度、做工量和嫡的 变化量：(1) 定温过程；(2) n=1.25的多变过程； (3)绝热过程答案(1)(2)(3)p-v图和T-s图如图3-39所示.7. 一容积为0.2m3的贮气罐,内装氮气,其初压力 p1 =0.5MPa,温度t1 =37幻.假设对氮气 加热,其压力、温度都升高.贮气罐上装有压力限制阀,当压力超过 0.8MPa时,阀门便自 动翻开,防走局部氮气,即罐中维持最大压力为 0.8MP

26、a,问当贮气罐中氮气温度为287P 时,对罐内氮气共参加多少热量设氮气比热容为定值.解 Rg = j 二8 =0.297 kJ. kg.K 1由 pV =mRJ g开始过程是定容过程,那么8. 容积为V =0.6m3的空气瓶内装有压力pi =10MPa,温度为= 300K的压缩空气,翻开 压缩空气瓶上的阀门用以启动柴油机.假定留在瓶中的空气进行的是绝热膨胀.设空气的 比热容为定值,Rg = 0.287kj /(kg.K) 0(1).问过一段时间后,瓶中空气从室内空气吸热,温度有逐渐升高,最后重新到达与室温相等,即乂恢复到300K,问这时空气瓶中压缩空气的压力 p3为多大?答案(1) T2 =2

27、71.1K,Am = 15.6kg(2) p3=7.75MPa9. 是导出理想气体定值比热容的多变过程的初、终态嫡变为解：主要步骤与公式Cp - Cv RgCp Cv =kkRgc p =k -110. 压力为160kPa的1kg空气,450K定容冷却到300K ,空气放出的热量全部被温度为17 C 的大气环境所吸收.求空气所放出热量的饿有效能和传热过程、的有效能损失,并将有效 能损失表示在T - s图上.解由丁放出的热量全部被环境吸收,使热量有效能全部变成了无效能,故有效能损失有效能损失如图3-40的T-s图上阴影面积所示.11. 空气进行可逆压缩的多变过程,多变指数 n=1.3,耗功量为6

28、7.95kj/kg,求热量和热力学 能变化.答案 Q =-16.95kJ, U =50.85kJ第六章水蒸气1. 湿饱和蒸汽,p =0.9MPa,x =0.85,试由水蒸气表求t,h,v,s,和u.答案 ts =175.389 C, h =2468.99kJ kg2. 过热蒸汽,p =3.0MPa.t =425C,根据水蒸气表求v,h,s,u和过热度D ,再用h-s图求上 述参数.答案 查表：v =0.103638m3/kg,h =3286.7kJ/kg查图：v =0.105m3 kg,h =3290kJ kg3. 开水房用开水的蒸汽与t=20C同压下的水混合,试问欲得5t的开水,需要多少蒸汽

29、和 水解设需蒸汽为mV kg,那么水为mw =m - mV.由 p=0.1MPa,查得 h' = 417.52kJ/kg,h* = 2675.14kJ/kg七=20 时,h2 =83.96kJ/kg根据热力学第学一定律4. 水蒸气 p =0.2MPa,h =1300kj/kg,试求其 v,t,s.答案 v =0.3158m3. kg,t =120.30 C,s = 3.5452kJ kg.K5.1kg蒸汽,p1 =2.0MPa, x1 = 0.95 ,定温膨胀至p2 = 0.1MPa ,求终态v, h, s及过程中对外 所做的功.解 w= 683.0 kJ. kg6. 进汽轮机的蒸汽参

30、数为pi =3.0MPa,ti =435 C.假设经可逆膨胀绝热至p.MPa ,蒸汽流 量为4.0kg / s ,求汽轮机的理想功率为多少千克：答案 P =4.66 1 03kW7. 一刚性容器的容积为0.3MPa ,其中%为饱和水,其余为饱和蒸汽,容器中初压为0.1MPa.欲使饱和水全部汽化,问需要参加多少热量终态压力为多少假设热源温度为500 C,试求不可逆温差传热的有效能损失.设环境温度为 27 C.8. 容积为0.36m3的刚性容器中贮有t=350C的水蒸气,其压力表度数为100kPa.现容器对 环境散热使压力下降到压力表度数为 50kPa.试求：(1) .确定初始状态是什么状态(2)

31、 .求水蒸气终态温度；(3) .求过程放出的热量和放热过程的有效能损失.设环境温度为20 C,大气压力为0.1MPa.答案(1)过热蒸汽；(2) t2 =145.8仑(此结果为利用教材?热工根底与应用?后附录 A-7所得.利用较 详细水蒸气热表或h-s图答案应为191t)(3) Q = 82.6kJ,l =35.8kJ (同上,Q = 59.1kJ, I = 27.2kJ )9. 气轮机的乏汽在真空度为96kPa干度为x = 0.88的湿空气状态下进入冷凝器,被定压冷却凝结为饱和水.试计算乏汽体积是饱和水体积的多少倍,以及1kg乏汽2在冷凝器中放出的 热量.设大气压力为0.1MPa o答案 兰

32、=3.05 104,q=2140kJ kg Vi10. 一刚性绝热容器内刚性各班将容器分为容积相同的A,B两局部.设A的容积为0.16m3 ,内盛有压力为0.1MPa、温度为300C的水蒸气;B为真空.抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨胀 到达新的平衡态.试求终态水蒸气的压力、温度和自由膨胀引起的不可逆有效能损失.设环境温度为20 C ,并假设该蒸汽的自由膨胀满足 pV =常数.解(1)由P2V2 = pM =常数V 1侍p2 = P1 = 1.00.5 MPaV22(2) 由 p1 =1.0MPa,t1 =300 ,查得由 p2 =0.5MPa,v2 =0.5161 m3/kg ,查得11利用空气冷却

33、蒸汽轮机乏汽的装置称为干式冷却器.瑞哦流经干式冷却器的空气入口温 度为环境温度t1 =20C,出口温度为t2 =35C.进入冷凝器的压力为7.0kPa,干度为0.8, 出口为相同压力的饱和水.设乏汽流量为 220t/h,空气进出口压力不变,比热容为定值. 试求：(1).流经干式冷却器的焰增量和嫡增； (2).空气流经干式冷却器的嫡变以及不可逆传热引起的嫡产.解(1)由 p =7.0kPa,x =0.8查算得对空气 Rg =0.287 kJ kg.K ,cp =1.004kJ kg.K根据热力学第一定律有(2) AHa =qm,aCp(t2ti)=7.818x103 x1.004x(3520)=

34、1.177x105(kW)Sa =39.18 kW K& =377.17 kW K：Sg = 14.63 kW K39.p1 =9.0MPa,t1 =500 C的水蒸汽进入气轮机中作绝热膨胀,终压为 P2 = 50kPa.汽轮机相对内效率式中h2s为定嫡膨胀到p2时的焰.试求(1) .每kg蒸汽所做的功；(2) .由丁不可逆引起嫡产,并表示在 T-s图上.答案 由 p1 =9.0MPa,t1 =500仓查得 h1 =3385kJ/kg,§ =6.656kJ/'(kg.K )由 s2 =s =6.656 kJ/(kg.K ) p2 =5.0kPa 查得 h2s =203

35、0kJkg一 h - 卜2由T 1-h1 -宴得 h2 =2220 kJ kg wsh =1165 kJ kg(3) 由 p2 =5kPa,h2 =2220 kJ/kg 查得0.1MPa ,温度为 25 C,试用分析法求湿空气的m 3 - 41焰,并查h-d图校核过程如下列图第七章湿空气1. 设大气压力为相对湿度为中=55% ,露点温度、含湿量及比 之.答案 解析法 td =14.8d =0.011kg/kg(a),h = 53.15kJ/kg(a)查h -d图：2. 空气的参数为Pb =0.1MPa,t =20P,% =30%,在加热器中加热到85 C后送入烘箱取烘干 物体/从烘箱出来时空气

36、温度为t3=35C,试求从烘干物体中吸收1kg水分所消耗的赶空气 质量和热量.解由t1 =20七, =30%,查hd图得由 d2 = d1 ,t2 = 85 C得3. 设大气压力为0.1MPa,温度为30 C,相对湿度为0.8.如果利用空气调节设备使温度降 低到10C去湿,然后再加热到20 C,试求所的空气的相对湿度.答案 =53%4. 一房间内空气为0.1MPa,温度为5C,相对湿度为80%.由丁暖气加热使房间温度升至18 C.试求放暖气后房内空气的相对湿度.答案 =32%5. 在容积为100m3的封闭室内,空气的压力为0.1MPa,温度为25 C,露点温度为18 C,试 求室内空气的含湿量

37、,和相对湿度.假设此时室内放置假设干盛水的敞口容器,容器的加热装 置使水能保持25 C定温蒸发至空气到达室温下饱和空气状态.试求到达饱和空气状态的空 气含湿量和水的蒸发量.解(1)由t =25幻查得由 td =18 幻 查得 pv =0.002064MPa所以中=65%(2)2 =100%6. 一股空气流压力为0.1MPa,温度为20 C,相对湿度为30%,流量为每分钟15m3.另一 股空气流压力也为0.1MPa,温度为35C,相对湿度为80%,流量为每分钟20m3.混合后 压力仍为0.1MPa,试求混合后空气的温度、相对湿度和含湿量.解： 水蒸气的 Rg、=0.462 kj/(kg.K ?由

38、 t1 =20,% =30% 查得由t2 =35心, =80%查得由热力学第一定律由 h3 =73.3kJ/kg(ad3 =0.0181kg/kg(a)查得第八章气体和蒸汽的流动1.燃气经过燃气轮机中渐缩喷管绝热膨胀,流量为qm = 0.6kg/s,燃气参数ti = 600 C ,压力pi =0.6MPa,燃气在喷管出口的压力为 p2 =0.4MPa ,喷管进口流速及摩擦损失不计, 试求燃气在喷管出口处的流速和出口截面积,设燃气的 热力性质与空气相同,取定值比热容. 答案： c2 = 438m/s, A2 = 7.65m/s2.空气流经一出口截面积为A2=10cm3的渐缩喷管,喷管进口的空气参

39、数、为pi =2.0MPa,ti =80,& =150m/s,背压为Pb =0.8MPa,试求喷管出口处的流速和流经喷管的空气流量.假设喷管的速度系数为 0.96,喷管的出口流速和流量乂为多少解：1 . P022 . .3T0 =T 旦=333 150虬=344.2(K)2c p2 1.004p=“(也)勇=2 I3442)04 =2.246(MPa)T1333P.08-0 = 0.356 ： ve= 0.5282.246所以p2 =per =ver P0 =0.528 2.246 =1.186(MPa)(2).3.水蒸气经汽轮机中的喷管绝热膨胀, 进入喷管的水蒸气参数p =9.0MP

40、a,t1 =525 C ,喷管 背压力为pb=4.0MPa,假设流经喷管的流量为qm=6kg/s,试进行喷管设计计算.解： 由匹=竺=0.44 <ver =0.546p19.0知喷管形状应选缩放型的由 pi =9.0MPa,ti =525 hs 图得由 pc=PVC=9.0x0.546 =4.914(MPa), % =s,和p2 = Pb = 4.0MPa, s2 = §,查得4. 空气以200m/s的速度在管内流动,用水银温度计测得空气的温度为70 C ,假设气流在温 度计壁面得到完全滞止,试求空气的实际温度.答案 tf=50.1C5. 压力pi =100kPa、温度为ti

41、=27 C的空气,流经扩压管时压力提升到 P2 =180kPa ,问空 气进入扩压管是至少有多大流速这时进口马赫数是多少答案 Ci =332m/s, Mi =0.9566. 某单级活塞式压气机每小时吸入温度ti =i7 C、压力pi =0.iMPa的空气i20m3,输出空气 的压力为p2=0.64MPa.试按以下三种情况计算压气机所许的理想功率：(1) .定温压缩；(2) .绝热压缩；(3) .多变压缩(n=i.2).答案(i) .Pc,t =6.i9kW ；(2) .Pc,s=8.2kW ；(3) .Pc,n=7.3kW7. 一台两级压气机,几如压气机的空气温度是 ti=i7C,压力为pi=

42、0.iMPa,压气机将空 气压缩至p3 =2.5MPa ,压气机的生产量为50m3/h (标态下),两级压气机中的压缩过程均 按多变指数n=i.25进行.现以压气机耗功最小为条件,试求：(1) .空气在低压气缶工中被压缩后的饿压力为P2 ；(2).空气在气缸中压缩后的温度;(3).压气机耗功量;(4).空气在级问冷却器中放出的热量.(1).y optP3P1J20,5P2 = Pl 二 opt= 0.1 5 = 0.5(MPa)(2)T2 =T1Pi= 290 51.25 =400(K)0.25T2 =1,丁3 = E =400KqmRgT°P°qv° 0.101

43、325 500 1060.287 103 273= 646.6(kg/h) =0.180(kg/s)2nqmRT(3) .R (n -1n -1二 n opt - 1)2 1.25 0.18 0.287 2900.251.25-1(51.25 -1) = 56.9(kW)(4) . n=qmcPT2 -T2 = qmcP TT2 =0.18 1.004 290 -400 -19.9 kW8. 某轴式压气机,每秒生产20kg压力为0.5MPa的压缩空气.假设进入压气机的空气温度为 t1 =20C,压力为P10.1MPa,压气机的绝热效率气,s=0.92,求出口处压缩空气的温度及 该压气机的耗功率

44、.解T2 =Tk4匹=293乂<P1 J1.4 4<0.1.'= 464.1(K)由十土=口得h2 -h1 T2 T19. 一离心式压气机每分钟吸入压力为 P1 =1O0kpa、t1 =20 c的空气200m3.空气离开压气 机的温度为匕=50?,出口截面上的流速为50m/s,空气的比热容cp=1.004kJ/(kg.K )假 定与外界无热量交换.试求压气机的耗功率.答案 P = 124.4 kW10. 定容加热汽油机循环在每千克空气参加热量1000kJ,压缩比# =vi /v2 =5 ,压缩过程的 初参数为100kPa,15 C.试求：(1) .循环的最高压力和最高温度；

45、(2) .循环的热效率.答案 (1) .Tmax=1943K , Pmax=3.37MPa ;(2) .L,s=52.6%11. 一混合加热理想内燃机循环,工质视为空气, P1 =0.1MPa,t =50灯,&=Vi/v2=12, &=P3/P2=1.8, P=V4/V3=1.3,比热容为定值.试求在此循环中单位质量工质的吸热量、净功量和循环热效率.解循环T - s图如右图所示.1点:2点:3点:4占八、5占w 八、12. 在相同的初态及循环最高压力与最高温度相同的条件下,试在T - s图上利用平均温度的概念比较定容加热、定压加热及混合加热的内燃机理想循环的热效率.答案 T -

46、s图如下列图.假设定容加热理想循环热效率为ntv,定压加热理想循环热效率为ntp,混合加热 ,理想循环热效率为1,那么有"<“<%13. 在燃气轮机的定压循环中,工质视为空气,进入压气机的温度=27 C,压力 pi =0.1MPa,循环增压比n =p2/pi =4.在燃烧事中参加热量,经绝热膨胀至p4 =0.1MPa.设比热为定值.(1) .画出循环的T - s图；(2) .求循环的最高温度；(3) .求循环的净功量和热效率；(4) .假设燃气轮机的相对内效率为0.91,循环的热效率为多少答案(1) .T -s图如下列图；(2) .Tmax=T3=1176K ;(3) .

47、切.=239.8kJ/kg,"t =32.7% ；(4) .1 =28%14对丁燃气轮机定压加热理想循环,假设压气机进出口空气参数为p1=0.1MPa , t1=27C,燃气轮机进出口处燃气温度 t3 =1000 C,试向增压比兀最高为多少时,循环净功为 0? 答案 二 max =15715. 某锅炉每小时生产4t水蒸气.蒸汽出口的表压为pg2=12MPa,温度t2 =350 C.设给水 温度t1=40C,锅炉效率=0.8,煤的发热量(热值)qp = 2.97><104kJ/kg,试求每小时锅炉的耗煤量答案 耗煤量qm,c = 448kg/h16、填空题：(1) 用水银温

48、度计测量高速流动的气流温度,设温度计上读数为t,气流温度为tf ,那么二 者的大小关系为(2) 在喷管的气体流动中,气体压力不 断 流速,马赫数 ;(3) 有一减缩喷 管,空气进口压力为Pi=1MPa ,背压pb=0.3MPa ,册出口压力P2 =(4) 现设计一喷管,假设进口过热蒸汽压为 P1 =9MPa,背压为Pb =2MPa,此喷管的形 状应选择 017、压力为0.1MPa、温度为15°C的空气,分别以100m/s , 200m/s,和400m/s的流速流动,当空气滞止时,问空气的滞止温度和滞止压力各为多少18、 某减缩喷管进口氮气压力为 P1 =6.6MPa ,温度t =96

49、00C ,背压为Pb=4.0MPa试 求出口截面流速.19、某减缩喷管出口截面积为25mm2,进口空气参数P1 = 0.5Pa,t1 = 3000C ,初速G =178m/s,问背压为多大时到达最大质量流量该值是多少20.压力为0.1MPa,温度300C的空气经扩压管后压力升高至 0.16MPa ,问空气进入扩压管的初速是多少?21.压力pi =9.0MPa、温度ti =550°C的水蒸气,经节流阀后压力降为 P2 =8.6MPa ,然后进入喷管作可逆膨胀至压力为 P3 =6MPa.设环境温度为To = 300K ,流量q32kg/s问:(1) 该喷管为何形状；(2) 喷管出口流速及

50、截面积为多少；(3) 因节流引起的炳产及有效能损失为多少第九章蒸汽动力循环1. 蒸汽动力循环的主要设备是什么各起什么作用2. 提升蒸汽动力循环热效率的主要举措与方法有那些3. 在蒸汽压缩制冷循环中,如果用膨胀代替节流阀,有何优缺点4. 试画出蒸汽再循环的T-s图.5. 某朗肯循环,水蒸气初参数为 Pi =4MPa,ti =500°C,背压为p0.004MPa.试求循环 吸热、放热量、汽轮机做功和循环热效率.6. 某蒸汽动力循环,水蒸气的初参数为pi =4.5MPa,ti =530°C ,背压为p 0.005MPa ,汽 轮机相对内效率 -0.88,试求循环吸热量、放热量、汽

51、轮机做功量和循环热效率.7. 某蒸汽压缩制冷循环,制冷剂为氟里昂 i34a蒸发器的出口温度为-26.450C,冷凝器的 出口温度300C.试求：(1)循环制冷量和压气机耗功量;(2) 制冷系数；(3) 循环热效率.8. 某蒸汽动力循环装置为郎肯循环.蒸汽的初压为 pi =4.0MPa,背压为p2 =0.005MPa , 假设初温分别为300 C和500 C,试求蒸汽在不同初温下的循环热效率 叫及蒸汽的终态干度X2 0解：(1).由pi =4.0MPa , ti =300 C,查过热蒸汽表得由p2 =0.005MPa ,查饱和水和饱和蒸汽表得由S2 = Si得乂h3 =底=137.22kJ/kg

52、忽略泵功厄=h3(2).过程和上一问相同,最后结果是气=39% , x2 =0.8329. 某朗肯循环,水蒸气初温为ti =500 C,背压为p2 =0.005MPa ,试求当初压分另U为4.0MPa 和6.0MPa时的循环热效率及排汽干度.答案t1 =500 C39%39.5%0.8320.808工作,锅炉出口蒸汽参数为机排汽压力 p2=0.004MPa.1.0MPa时,被引出到锅炉再热 到汽轮机继续膨胀至排汽压 都是理想的定嫡过程,试求：提升多少10. 某蒸汽动力厂按再热循环pi =10MPa,ti =500 C ,汽轮蒸汽在进入汽轮机膨胀至器中再热至500 C,然后乂回 力.设汽轮机和水

53、泵中的过程(1).由丁再热,使乏汽干度(2) .由丁再热,循环的热效率提升了多少?解：(1) .由 pi =10MPa,ti =500查得由 pa =1.0MPa, & = & =6.5954kJ/(kg.K)查得由 Pb =1.0MPa,tb =500 C查得由 p2 =0.004MPa,S2 =Sb =7.7597 kJ. (kg ?K)且h2 =121.3kJ. kg由 p2 =0.004MPa, & =s =6.5954kj/(kg ?K)查得忽略泵功h4 =h3 =h2 =121.3kJ.kg(2)忽略泵功 w0 =Wt =：» -ha Lhb -

54、h2=3372.8 -28073476.8 -2337.0 =1706(kJ kg)=3372.8 T21.33476.8 - 2807 = 3921.3(kJ kg)无再热时第十章制冷循环1. 某蒸气压缩制冷装置如图5-26所示.制冷剂为氨,蒸发器出口氨的温度为ti=-15P,在冷凝器中冷凝后的氨为饱和液,温度 t1 =25勾.试求：蒸发器中氨的压力和冷凝器中氨的压力；循环的制冷量qL,循环净功W0和制冷系数&假设该装置的制冷水平为 中l =42><104kJ/h ,氨的流量为多大解 (1) T-s图参阅图5-26 (b)由t = T5 C,查氨的lg p - h图得虚气

55、压缩制涉裾环3)装置与海程示重图1 (b) T-s图由 t = 25 °C,查 lg p - h 图得 由 S2 =&, P2 =1.01MPa,查得(2)qL f f =1570 -450 F120(kJ. kg)(3),L =qmqL2. 冬天室内取暖利用热泵.将氟里昂134a蒸气压缩式制冷机改为热泵,此时蒸发器放在室外,冷凝器放在室内.制冷机工作时可从室外大气环境吸收热量qL ,氟里昂134a蒸气经压缩后在冷凝器中凝结为液体放出热量 q-供室内供暖.设蒸发器中氟里昂134a的温度为-10C,冷凝器中氟里昂134a蒸气的温度为30C,试求：热泵的供热系数；室内供热100 000kJ/h时,用以带动热泵所需的理论功率；当用电炉直接供给室内相同的热量时,电炉的功率为多少答案 (1) = 8.58 ; (2) P=3.23kW ; (3) Pe=27.8kW第二篇传热学第二章导热根本原理及稳态导热1两块不同材料的平板组成如图 4-6