热工基础曹茹习题答案

第1章热力学基本概念1-1（1）p=675Pa（2）F=3.15×105N1-2pe=45kPa1-39.698MPa；0.027MPa1-4（1）22kPa；（2）247kPa；（3）63kPa；（4）10kPa1-5略1-6W=300kJ1-7W=-12.47kJ/kg1-8（1）17.6kJ；（2）略；（3）16.6kJ1-912(p1-10（1）30.5%；（2）78.6%第2章热力学第一定律和第二定律2-1894900kJ2-21.632×106kJ2-3－4kJ2-4压缩过程－34J2-5Q1-2=55kJ，W2-1=－10kJ2-6热力过程Q/kJΔU/kJW/kJ1—289089002—30230-2303—4-5500-5504—10-11201120循环热效率ηt38.2%2-7有必要；最小加热量为5kW2-8(1)p1=9.096MPa;p2=6kPa(2)ws=1016kJ/kg(3)14111kW（4）14028kW，功率减小82.64kW2-91081t/h2-10(1)-220kJ/kg(2)-294kJ/kg(3)97.9kW2-11125kJ/kg2-12（1）77%；（2）15.4kW；（3）276kJ2-13不满足2-14满足2-152-16（1）可能，不可逆；（2）可能，不可逆2-17可行，不可逆2-18（1）能实现；（2）Wnet,max=1137.5kJ2-191.24kJ/K2-205026kJ2-21证明略2-2259.8kJ2-230.053kJ/(kg‧K)2-24（2）W=；（3）；2-2583.3kJ；16.7kJ；33.3kJ第3章理想气体的性质及热力过程3-1v=0.0186m3/kg；V=18.6m33-2（1）200.9kJ/kg；（2）208.6kJ/kg；（3）206.875kJ/kg3-3△s=22.73J/(kg·K)3-4(1)△U=-40.81kJ；（2）cV=3.123kJ/(kg·K)；Rg=2.077kJ/(kg·K)3-5△U=10.5kJ/K，△S=0.03611J/K，Q=13.5kJ3-6（1）T2=1000.5K；（2）△U=835.9kJ/K；△H=1005.9kJ/K；△S=1.11kJ/K3-7可逆△Ssys=-660.8J/K△Ssur=-660.8J/K，Wl=0不可逆△Ssys=-660.8J/K△Ssur=1.0573kJ/K，Wl=119kJ3-8T=330.9K;p=765kpa3-9（1）定压过程1-2Δu12=111.15kJ/kg；Δs12=0.412J/(kg·K)；q12=155.7kJ/kg（2）等温等容过程1-2-2Δu12=111.15kJ/kg；Δs12=0.412J/(kg·K)；q12=147.3kJ/kg3-10(1)V2=4m3T2=466.15K；（2）W=934.2kJ;Wt=1307.9kJ；（3）ΔU=-934.2kJ；ΔH=-1307.9kJ3-11略3-121-2定容q=Δu=-277.5kJ/kg，Δh=-388kJ/kg，Δs=-0.4977J/(kg·K)，w=0；2-3定熵w=Δu=-277.5kJ/kg，Δh=388kJ/kg，Δs=0，q=0；3-1定温Δu=Δh=0，Δs=0.4977J/(kg·K)，q=w=384.4kJ/kg3-13W=-12.96kJ，Q=-3.95kJ，ΔU=9.014kJ3-14（1）n=1.494；（2）cV=1.049kJ/(kg·K)；cp=1.481kJ/(kg·K)3-15~3-17证明题略3-18p=0.25Mpa；TA=306.1K；TB=478K3-19p=0.3Mpa；TA=322.5K；TB=397.9K3-20Δs12=0.03kJ/(kg·K)，不可逆；wc,s=215.9kJ/kg；wc,T=153.2kJ/kg3-21p=0.447Mpa；wc=286.7kJ/kg；T2=T3=376.2K3-22p=0.5Mpa；wc1=wc2=163.4kJ/kg；wc1=326.8kJ/kg；q=114.5kJ/kg3-23（1）如图（2）T2s=517.49K；T2=556.98K；（3）wc=247.82kJ/kg（4）sg=0.074J/(kg·K)第4章水蒸气热力性质和热力过程4-1ρ=35.6kg/m3；ρ理=32.8kg/m3；ρ/ρ理=1.0854-2（1）m理=288.7kg；（2）m=370.1kg4-3（1）m理=122.9kg；（2）m=91kg4-4（1）v理=0.06675m3/kg，5.47%；（2）v压=0.06329m3/kg，0.19%4-5（1）v=0.08116m3/kg；h=2994.2kJ/kg；s=6.5408kJ/（kg⋅K）（2）v≈0.0010935m3/kg；h=656.53kJ/kg；s=1.8865kJ/（kg⋅K）（3）t=151.85℃；；；4-6p/MPat/℃h/kJ/kgs/kJ/(kg‧K)x过热度/℃13.05003454.97.2314/266.1120.5389.25632447.746/269.02318.66736031407.090/180.1240.0260.062373.877.3140.9/4-7t=179.88℃；h=2676.9kJ/kg；v=0.18472m3/kg；s=6.3635kJ/(kg‧K)4-8查表h=3230.1kJ/kg；v=0.099352m3/kg；s=6.9199kJ/(kg‧K)；D=166.1℃4-9蒸汽是湿饱和蒸汽；x=0.9335；h=2608.4kJ/kg；v=0.350004m3/kg；s=6.4915kJ/(kg‧K)4-10t=120.24℃；v=0.3196m3/kg；s=3.5452kJ/(kg‧K)4-11t=213℃；h=2848kJ/kg；v=0.215m3/kg；s=6.76kJ/(kg‧K)；q=393.7kJ；w=178.7kJ4-12w=1002.9kJ/kg；wt=1211kJ/kg4-13（1）过热蒸汽；（2）t=190℃；（3）q=56.8kJ，I=41.6kJ4-1442.6kJ/kg第5章气体与蒸汽的流动5-1Ma=2.265-2超声速，Ma=1.107；亚声速Ma=0.8785-3100m/s:T0=298Κ，p0=1.06Mpa；200m/s:T0=313Κ，p0=1.26Mpa5-4（1）p2=0.1Mpa，cf2=257.5m/s；（2）p2=0.132Mpa，cf2=317m/s5-5缩放喷管p2=0.15Mpa，cf2=1298m/s，Ma=1.25-6pb≤0.3168Mpa，qm,max=0.435㎏/s5-7p2=0.6Mpa，t2=236℃，cf2=498m/s，qm=3.6㎏/s5-8p2=0.546Mpa，t2=228℃，cf2=527m/s，qm=3.89㎏/s5-9qm(s)=4㎏/s，qm(T)=3.81㎏/s5-10T2=529Κ，v2=0.68m3/㎏，cf2=839m/s，A2=40.5cm2，c1=592m/s，c2=461m/s5-11缩放喷管，635.4m/s，832.5m/s，1.3875-12T0=1021Κ，p0=0.51Mpa，v0=0.413m3/㎏，Tcr=850.8Κ，pcr=0.355Mpa，vcr=0.651m3/㎏，ccr=584.5m/s，qm=0.0269kg/s，达到qmax的pb≤0.355Mpa5-13Amin=10.1cm2，dmin=35.86mm，A2=14.85cm2，d2=43.48mm，l=4.35cm5-14（1）p2=0.1Mpa，cf2=251m/s；（2）p2=0.127Mpa，cf2=317m/s；5-15(1)p2=0.6Mpa，t2′=243℃，c2ˊ=473m/s(2)动能损失66kJ/s；(3)Δs2-2ˊ=0.046kJ/(kg•Κ)5-16Δs=0.3154kJ/(kg•Κ)；sg=0.3154kJ/(kg•Κ)；wc=81.16kJ/kg5-17t2=99.63℃，h2=762.6kJ/kg，u2=136.6kJ/kg；wl=27.06kJ/kg第6章热力循环6-1v1=0.833m3/kg，T2=909K，p2=4.85MPa，v2=0.0521m3/kg，p3=6.79MPa，T3=1230.7K，v3=0.0521m3/kg，T4=2092.2K，p4=6.79MPa，v4=0.0857m3/kg，T5=853.4K，p5=0.294MPa，v5=0.833m3/kg；wnet=712kJ/kg；ηt=0.638。6-2ηt=0.491；ηt=0.6836-3q1=1395.7kJ/kg，q2=640.2kJ/kg，wnet=755.5kJ/kg，ηt=54.1%6-4ηt=88.1%6-5(1)图略；(2)T3=1620K；p3=4.73MPa(3)wnet=328kJ/kg；ηt=0.4216-6(1)图略；(2)T3=1619K；p3=3.37MPa(3)ηt=33.8%6-7wnet=176.65kJ/kg；ηt=0.4。6-8(1)图略；(2)ηt=26.5%(3)Ic=8.1kJ/kg;IT=12.3kJ/kg6-9t1=450℃时，q1=3175.2kJ/kg，q2=1942.23kJ/kg，wnet=1232.97kJ/kg，ηt=38.8%；t1=550℃时，q1=3407.2kJ/kg，q2=2034.23kJ/kg，wnet=1372.97kJ/kg，ηt=40.3%6-10p1=5MPa时，q1=3294.48kJ/kg，wnet=1307.8kJ/kg，ηt=39.7%，x2=0.82p1=10MPa时，q1=3236.38kJ/kg，wnet=1370.8kJ/kg，ηt=42.4%，x2=0.776-11p2=0.004MPa，ηt=38.0%，d=2.97kg/(kW·h)p2=0.007MPa，ηt=0.364%，d=3.14kg/(kW·h)6-12q1=3744.4kJ/kg，q2=2263.4kJ/kg，wnet=1481kJ/kg，ηt=39.6%6-13α=0.172，q1=2905.5kJ/kg，q2=1540.7kJ/kg，ηt=47%6-14ε=8.77，ε'=9.776-15ε'=11.72，P=21.33kW，Q2=228.7kW6-16T2=383.4K，q2=64.51kJ/kg,wnet=31.36kJ/kg，ε=2.066-17P=72.98kW，Q1=2222.89kW，qm=8159kg/h，PT=218kW，Pc=290.84kW6-18q2=1152kJ/kg，wnet=150kJ/kg，q1=1302kJ/kg，ε=7.686-19ζ=2.31，qmin=0.115kg/s第7章理想气体混合物与湿空气7-1xN2=79.3%，xO2=20.7%；M=28.9×103kg/mol；Rg=287J/(kg·K)7-2（1）xo2=0.1632；xco=0.056；xN2=0.7608；xH2O=0.02（2）M=28.2g/mol(3)Rg=288.7J/(kg·K)7-3cV=0.721J/(kg·K)；cp=1.01J/(kg·K)7-4p=0.5Mpa，T=303K；△U=0，△H=0，△S=0.929kJ/K7-5ρV=0.0415kg/m3；pV=0.006168MPa7-6d=11g/kg(干空气)；pV=1.74kpa；td=53.15℃7-7=0.63；d=17g/kg(干空气)7-8=0.4；d=10.8g/kg(干空气)；h=57.6kJ/kg(干空气)7-9=100%；△d=13.9g/kg(干空气)7-10d=19g/kg(干空气)；pV=0.003MPa；h=79.8kJ/kg(干空气)；△m=△d=11.4g/kg(干空气)；q=49.5kJ/kg(干空气)7-11d=12.4g/kg(干空气)；ma=169.49kg干空气/kg水蒸气；q=3186.4kJ/kg水蒸气7-12ma=166.7kg；mW=29.87kg/h；q=149.37×103kJ/h；q=5001kJ/kg水蒸气7-13mW=0.012g/kg(干空气)；q12=52.9kJ/kg(干空气)；q23=10.2kJ/kg(干空气)7-14q=27kJ/kg水蒸气；△d=6.7g/kg(干空气)7-15=0.75；t=19.6℃；d=10.9g/kg(干空气)第8章热量传递的方式8-1q=2.0×105W/m2；Φ=2.0×106W/m28-2Δt=1.875℃8-3λ=0.0675W/(m‧K)8-4Φ=2250W8-5tw=200℃；Φ=1962.5W8-6Φmax=1.82W8-7h=47.15W/(m2‧K)8-8tw=119.5℃；t'w=104.8℃8-9Φ=155.46W/m28-10T=188.5K8-11Φ=422.35W8-12k=0.952W/(m2‧K)；q=23.81W/m2；tw1=15.24℃；tw2=-3.81℃第9章导热9-1δ=0.189m9-2Q=37448J9-3Φ=2250W9-4δ≥34.6mm9-5Q单层/Q双层=429-6δ≥107mm9-7Rl=0.901m‧K/W；ql=277.5W/m；tw2=299.96℃；tw3=221.43℃9-8ql=15064.9W/m；ql’=160.4W/m9-968.7℃9-10λ=0.356W/(m‧K)9-11ηf铝=91.3%；ηf钢=56.9%9-12Φ=4382.8W9-13Δtmax=124℃9-14ι=1270s=21min9-15ιc=12.6s；ι=58s9-16ι=6661.3s=1.85h9-17h=82.49W/(m2‧K)9-18t2=59.8℃；t3=38.8℃9-19t1=437.48℃；t2=462.49℃；t3=387.47℃；t4=412.50℃第10章对流传热10-1δ=6.699mm；δt=7.552mm10-2h=47.1W/(m2‧K)；Φ=3701.8W10-3tf=100℃10-4h=4853W/(m2‧K)10-5l=0.327m10-6h=116.9W/(m2‧K)10-7u=67.7m/s10-8h=54.2W/(m2‧K)10-9h=177.4W/(m2‧K)10-10h=6.62W/(m2‧K)；Φl=2621W10-11Φ=493.2W10-12h=4.47W/(m2‧K)10-13Q=6163095J≈6163kJ10-14tw=319℃；t’w=51.2℃10-15Φ=1884W；qm=3.005kg/h10-16Φ=6523W10-17qm=12.33kg/h10-18twmax=123