热工基础(第二版)课后习题部分答案 (2) 王平阳等编

工程热力学基础部分课后习题答案。

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 m ³/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 ,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 8.9MPa,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=-25.1KJ/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℃.

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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。

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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。

4-1

故： p4 368.4kPaT4 1090.2K

7-4 活塞式内燃机的混合加热理想循环，T1=90℃，T2=400℃，T3=590℃，

7-4

则：

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则：循环热效率： 同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、℃，计算循环热效率和输出净功。

q1 q2 3100KPa q3 4 c27v T3 T2 cp T4 T3

4-5

5-1

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

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第八章

8-2 有一平

均导热系数

λ=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15℃和-5℃，砖

2的导热系数λ=0.7 W/(m.K)A ah 15m8-3 解：

8-5 200mm厚的平面墙，导热系数λ

1=1.3 W/(m.K)，为使每平方米的砖墙热损8-5

8-6 蒸汽管道的内外直径分别为160mm和170mm, 管壁的导热系数λ1=58 W/(m.K)，管外有两层保温材料，第一层厚度 2=30mm, 导热系数λ2=0.17 W/(m.K)。第二层厚度 3=50mm, 导热系数λ3=0.093 W/(m.K)，蒸汽管的内表面温度

热损失和8-6 （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λg=1.05 W/(m.K)，室内外温度分别为20℃和-5℃，室内外空气与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

8-9

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： Т=2.8976×10m.k m-3

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2.8976 即： 所以：T 3 =(2300K

6×10)/300=9.66×10m 3 6 4000K=(2.8976×10)/4000=0.724×10m 3

10-2 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Eb CO(T/100)

424即：Eb 5.67 ((327 273)/100) 7348.32W/m

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：Eb CO(T/100)

454即：Eb 0.92 5.67 ((1400 237)/100) 4.09×10m

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λ=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

11-1 解：因

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λ1=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

11-2

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h2=50W/(.K),玻璃的导热系数λ=0.78W/(m.K)，求通过玻璃的热损失。

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11-3 解：

11-4 蒸汽管的内外直径分别为300mm和320mm，管外敷有120mm厚的石棉绝热缘层，其导热系数λ2=0.1W/(m.K)，钢管的导热系数λ1=50W/(m.K)，管内蒸汽的温度Tf1=300℃,管外周围空气的温度Tf2=20℃，管内外表面的对流表面传热系数为h1=150W/(.K), h2=10W/(.K),求每米管长的热损失q1及石棉绝热缘层内外表面温度Tw1和Tw2。

11-4

℃ 1d d11tw2 tf1 ql ln2 ln3 /π 36.5 h1d12λ1d12λ2d2

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/twu4.html