无机材料热工基础课后答案 肖奇

热工基础课后习题答案

热工基础答案

第一章

1-1 解：

pb 755 133.3 10 5 1.006bar 100.6kPa

1. 2. 3. 4. 1-2

p pb pg 100.6 13600 13700.6kPa pg p pb 2.5 1.006 1.494bar 149.4kPa p pb pv 755 700 55mmHg 7.3315kPa pv pb p 1.006 0.5 0.506bar 50.6kPa 解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差

p水柱＝ ghsin 1000 9.8 200 10 3 0.5 980Pa 7.35mmHg p pb p水柱 756 7.35 748.65mmHg

1-3

解：

p1 p pa 0.97 1.10 2.07bar

p2 p1 pb 2.07 1.75 0.32bar

pC p p2 0.97 0.32 0.65bar

1－4 解：

p真空室＝pb p汞柱＝760－745＝15mmHg＝2kPa p1 p真空室 pa 2 360 362kPa p2 p1 pb 362 170 192kPa

pc p

整套热工基础课后题答案

1-1 解：

pb 755 133.3 10

5

1.006bar 100.6kPa

1. 2. 3. 4. 2-1

1370.06kPa p pb pg 100.6 13600

pg p pb 2.5 1.006 1.494bar 149.4kPa p pb pv 755 700 55mmHg 7.3315kPa pv pb p 1.006 0.5 0.506bar 50.6kPa

解：W Q ΔU 50 80 30kJ ，所以是压缩过程

3-2解：设气体的初态参数为p1、V1、T1和m1，阀门开启时气体的参数为p2、V2、T2和m2，阀门重新关闭时气体的参数为p3、V3、T3和m3，考虑到刚性容器有：V1 V2 V3，且

m1 m2。

⑴当阀门开启时，贮气筒内压力达到8.75 105Pa，所以此时筒内温度和气体质量分别为：

T2 T1

p2p1

293

8.757

366.25K

5

m1 m2

p1V1RgT1

7 10 0.027287 293

0.225kg

⑵阀门重新关闭时，筒内气体压力降为 8.4 105Pa，且筒内空气温度在排气过程中保持不

变，

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第一章 气体力学在窑炉中的应用

思考题

1. 窑炉系统气体流动有何特点？将伯努利方程应用于窑炉系统的气体应注意哪些条

件?二气流伯努利方程有什么特点?

2. 窑炉系统内的“窑压”大小与哪些因素有关?在生产实践中是如何调窑压的？窑压大小对生产过程由什么影响。

3. 在窑炉系统中气体垂直流动时的分流法则是什么?，此法则的适用条件是什么? 4. 音速、马赫数Ma都是表示气体可压缩程度的参数，二者之间有何不同? 5. 为什么亚音速气流无论在多长的收缩管道中流动都不能获得超音速气流? 6. 在超音速流动中，速度随断面积增大而增大的物理实质是什么? 7. 亚音速气流在缩—扩喷嘴中流动获得超音速的条件是什么?

8. 烟囱的“抽力”与哪些因素有关?若烟气的温度相同、同一座烟囱的抽力是夏季大还是冬季大?

9. 若烟气与环境气温都不变，烟囱的抽力是晴天大还是雨天大?为什么? 10.为什么同样规模的烟囱在沿海地区能正常工作而在内地高原地区却达不到原有的排烟能力?

11. 家里燃气灶的结构如何？燃气灶的一次空气量吸入原理是什么？如何调节一次空气量的大小？

作业题

1. 热气体在一垂直的等直径管内自下而上流动，管内气体

第六章答案

6-1略。

6-2什么是吉布斯相律？它有什么实际意义？

解：相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律，又称吉布斯相律，用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。一般形式的数学表达式为F＝C－P＋2。其中F为自由度数，C为组分数，P为相数，2代表温度和压力两个变量。应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。

6-3固体硫有两种晶型，即单斜硫、斜方硫，因此，硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题？

解：有问题，根据相律，F=C-P+2=1-P+2=3-P，系统平衡时，F=0，则P=3，硫系统只能是三相平衡系统。

图6-1 图6-2

6-4如图6-1是钙长石（CaAl2Si2O）的单元系统相图，请根据相图回解：（1）六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少？（2）三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的？你是如何判断出来的？（3）正交晶型是热力学稳定态？还是介稳态？

解：（1）六方钙长石熔点约1300℃（B点），正钙长石熔点约1180℃（C点），三斜钙长石的熔点约为1750℃（A点）。

（2）三斜与六方晶型的转变是可逆的。因为六方晶型加热到转变温度会转变

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第一章 气体力学在窑炉中的应用

思考题

1. 窑炉系统气体流动有何特点？将伯努利方程应用于窑炉系统的气体应注意哪些条

件?二气流伯努利方程有什么特点?

2. 窑炉系统内的“窑压”大小与哪些因素有关?在生产实践中是如何调窑压的？窑压大小对生产过程由什么影响。

3. 在窑炉系统中气体垂直流动时的分流法则是什么?，此法则的适用条件是什么? 4. 音速、马赫数Ma都是表示气体可压缩程度的参数，二者之间有何不同? 5. 为什么亚音速气流无论在多长的收缩管道中流动都不能获得超音速气流? 6. 在超音速流动中，速度随断面积增大而增大的物理实质是什么? 7. 亚音速气流在缩—扩喷嘴中流动获得超音速的条件是什么?

8. 烟囱的“抽力”与哪些因素有关?若烟气的温度相同、同一座烟囱的抽力是夏季大还是冬季大?

9. 若烟气与环境气温都不变，烟囱的抽力是晴天大还是雨天大?为什么? 10.为什么同样规模的烟囱在沿海地区能正常工作而在内地高原地区却达不到原有的排烟能力?

11. 家里燃气灶的结构如何？燃气灶的一次空气量吸入原理是什么？如何调节一次空气量的大小？

作业题

1. 热气体在一垂直的等直径管内自下而上流动，管内气体

第一章

思考题

1.平衡状态与稳定状态有何区别热力学中为什幺要引入平衡态的概念

答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。

2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算若工质的压力不变，问测量其压力的压

力表或真空计的读数是否可能变化

答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。

3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小

答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。

4. 准平衡过程与可逆过程有何区别

答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。

5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确

答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。

6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸

第八章

习 题

8-1. 一大平板，高3m，宽2m，厚 0.02m，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为t1?100℃、t2?50℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。 解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 R???A＝0.023?2?45?7.407K/Wm

热流量 Q?A?QStw1?tw2??＝3?2?45?100－500.022?675000W

热流密度 q?

6750003?2＝112500W/m

8-2. 空气在一根内径50mm，长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，

2

管内对流换热的表面传热系数为h?70 W/(m ·K)

，热q?5000W/m，试求

2

管壁温度及热流量。

解：由牛顿冷却公式：q?h?tw?tf?得到 tw?qh?tf?500070?80?151.42C

0 Q?q?s＝5000?2.5??4?0.052?24.53W

8-3. 一单层玻璃窗，高1.2m，宽1m，玻璃厚0.3mm，玻璃的导热系数为??1.05 W/(m·K)，室内外的空

一，名词解释

1. 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 2. 反萤石结构：这种结构与萤石完全相同，只是阴，阳离子的个数及位置刚好与萤石中的相反，即金属离子占有萤石结构中Fˉ的位置，而O2-离子或其他负离子占Ca2+的位置，

3. 正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石；

4. 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。 5. 结构缺陷：

6. 点缺陷：由于各种原因使晶体内部质点有规则的周期性排列遭到破坏，引起质点间势场畸变，产生晶体结构不完整性，但其尺度仅仅局限在1个或若干个原子级大小的范围内，这种缺陷就称为点缺陷。零维缺陷。

7. 热缺陷：当晶体的温度高于0K时，由于晶格上质点热振动，使一部分能量较高的质点离开平衡位置而造成缺陷。

8. 杂质缺陷：外来杂质质点进入晶体中就会生成杂质缺陷，从位置上看，它可以进入结点位置，也可以进入间隙位置。

9. 非化学计量结构缺陷： 一些化合物的化学组成会明显地随着周围气氛性质和压力大小的变化而发生组成偏离化学计量的现象，由此产

5.1试述影响置换型固溶体的固溶度的条件。 解：1. 离子尺寸因素

从晶体稳定性考虑，相互替代的离子尺寸愈相近，则固溶体愈稳定。若以r1和r2分别代表半径大和半径小的两种离子的半径。当它们半径差

< 15%时，形成连续置换型固溶体。若此值在15～30%时，可以形成有限置换型固溶体。而此值>30%时，不能形成固溶体。 2、晶体的结构类型

形成连续固溶体的两个组分必须具有完全相同的晶体结构。结构不同最多只能生成有限固溶体。 3、离子的电价因素

只有离子价相同或复合替代离子价总和相同时，才可能形成连续置换型固溶体。 4、电负性因素

电负性相近，有利于固溶体的生成。

5.2 从化学组成、相组成考虑，试比较固溶体与化合物、机械混合物的差别。

解：从化学组成、相组成考虑，固溶体、化合物和机械混合物的区别 列下表5-1比较之 。

表5-1 固溶体、化合物和机械混合物比较 （以AO溶质溶解在B2O3溶剂中为例）

比 较 固 溶 体 项 化学组B2-xAxO成 相组成 均匀单相 单相 两相有界面 (x =0～2) AB2O4 AO+B2O3 化 合 物 机 械 混 合 物 5.3试阐明固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物三者之间的异同点。列出简明表

热工基础读书报告

摘要：能源是提供能量的源泉，是人类社会生存和发展的源泉。热工的基础课程的目的是认识和掌握能源开发和利用的基本规律，为合理的开发和利用能源奠定理论基础。本文就热工基础这门课程的学习进行了以下三方面的总结。第一：说明这门课程的研究目的和研究方法；第二：简单总结各章节的主要内容和知识框架体系；第三：从个人角度论述一下学习这门课程的心得体会及意见。

关键词：能量 热工学 研究方法 心得体会

正文

自然界蕴藏着丰富的能源，大部分能源是以热能的形式或者转换为热能的形式予以利用。因此，人们从自然界获得的的能源主要是热能。为了更好地直接利用热能，必须研究热量的传递规律。

1 热工基础的研究目的和研究方法

1.1 研究目的

热的利用方式主要有直接利用和间接利用两种。前者如利用热能加热、蒸煮、冶炼、供暖等直接用热量为人们服务。后者如通过个证热机把热能转化为机械能或者其他形式的能量供生产和生活使用。

能量的转换和传递是能量利用中的核心问题，而热工基础正是基于实际应用而用来研究能量传递和转换的科学。

传热学就是研究热量传递过程规律的学科，为了更好地间接利用热能，必须研究热能和其他能量形式间相互转换的规律。工程热力学就是