热工基础课后题答案Word文档格式.docx

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求烟气的真空度（）及绝对压力。

压力计斜管中煤油产生的压力为

当地大气压为

则烟气的绝对压力为

若压力计斜管中煤油产生的压力用mmH2O表示，则烟气的真空度为

1-6气体初态为，若在等压条件下缓慢可逆地膨胀到，求气体膨胀所做的功。

有条件可得气体膨胀所做的功为

1-71m3空气，，在可逆定温膨胀后容积为原来的两倍。

求：

终压p2和气体所做的功（空气可逆定温膨胀时pv=常数）。

由题意可知,

因此有

在可逆定温膨胀过程中，设*一时刻的压力为p，则有

1-8若系统在*一状态变化过程中满足常数，试问该系统从初态膨胀到时，对外做膨胀功多少？

设*一时刻的压力为p，则有

1-10气体在*一过程中吸收热量60J，同时热力学能增加了34J，问此过程是否压缩过程？

气体对外做功多少？

根据热力学第一定律，故有

由题意可知，,，因此

由于约定工质膨胀做功为正，接受外界压缩功为负，可知此过程为膨胀过程。

1-11在冬季，工厂*车间每一小时经过墙壁等处损失热量3000000kJ，车间各工作机器消耗的动力为400kW，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。

问为使车间内温度保持不变，每小时需另外加入多少热量？

假设50盏电灯所耗能量最终全部变成热能散发在车间内，则每小时电灯产生的热能为

工作机器产生的热能：

将车间看做是闭口系，则有

1-12水在101235Pa，100℃下定压汽化，比体积由0.001m3/kg增加到1.763m3/kg，若汽化潜能为2250kJ/kg。

已知定压汽化过程汽化潜热即为焓差，试求1kg水在定压汽化过程中的热力学能变化量。

由于水在定压汽化过程中温度保持不变，由焓的定义式可知

所以热力学能的变化量为

1-13*定量工质经历了1-2-3-4-1循环，试填充下表所缺数据：

过程

1390

2-3

395

-395

3-4

-1000

4-1

5

1-14质量为1275kg的汽车在以60000m/h速度行驶时被刹车制动，速度降至20000m/h，假定刹车过程中0.5kg的刹车带和4kg钢刹车鼓均匀加热，但与外界没有传热，已知刹车带和钢刹车鼓的比热容分别是1.1kJ/（kg•K）和0.46kJ/（kg•K），求刹车带和刹车鼓的温升。

汽车动能的损耗为

由题意可知，汽车动能的损耗将全部转换为刹车带和刹车鼓的热力学能：

所以有

1-15以压缩空气为工作介质的小型高速汽轮机进气参数400kPa、50℃，经绝热膨胀排出汽轮机时的参数为150kPa、-30℃，问为产生100W的功率所需的质量流量。

已知空气的焓仅是温度的函数，h=cpT。

由题意可知，进出空气的焓差即为汽轮机的功率

1-16便携式吹风机以18m/s吹出空气，流量为0.2kg/s，若吹风机前后的空气压力和温度均无显著变化，求吹风机的最小功率。

由题意可知，吹风机前后的空气焓差、热力学能差为零，吹风机所做的功全部转换为空气的宏观动能，于是有每秒钟吹风机所做的功为

即吹风机的最小功率为

1-17空气在压气机中被压缩，压缩前空气的参数是：

。

压缩后的参数是。

设在压缩过程中1kg空气的热力学能增加146.5kJ，同时向外放出热量50kJ。

压气机每分钟产生压缩空气1kg。

求带动此压气机要用多大功率的电动机？

由题意可知，

压缩1kg空气电动机所做的技术功为

于是电动机的功率为

1-181kg空气由，膨胀到，过程中空气吸热506kJ，

（1）求空气的热力学能变化量及膨胀功；

（2）若在与上述相同的初态之间空气仅吸热39.1kJ，求空气在过程中的做功量。

假定空气可作为理想气体，其热力学能只是温度的函数。

（1）由于过程中，空气的温度不变，热力学能只是温度的函数，所以

，由热力学第一定律，所以膨胀功为

（2）由于初终两态的温度相同，所以，

1-19水在绝热容器中与水蒸气混合而被加热，水流入时压力为200kPa，温度为20℃，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min。

水蒸气流入时的压力为200kPa，温度为300℃，比焓为3072kJ/kg，混合物流出时的压力为200kPa，温度为100℃，比焓为419kJ/kg，问每分钟需要多少水蒸气？

设每分钟需要的水蒸气的质量为m2，由题意可得

所以每分钟需要的水蒸气的质量为

即

1-20*蒸汽动力厂中，锅炉以质量流量40000kg/h向汽轮机供蒸汽。

汽轮机进口处压力表的读数是8.9MPa，蒸汽的焓是3441kJ/kg。

汽轮机出口处真空表的度数是730.6mmHg，出口蒸汽的焓是2248kJ/kg，汽轮机向环境散热为6.81×

105kJ/h。

若当地大气压为760mmHg，求：

（1）进、出口处蒸汽的绝对压力；

（2）不计进、出口动能差和位能差时汽轮机的功率；

（3）若进、出口处蒸汽的速度分别为70m/s和140mm/s时对汽轮机的功率有多大影响？

（4）若汽轮机进、出口的高度差为1.6m时对汽轮机的功率又有多大的影响？

（1）进、出口处蒸汽的绝对压力

（2）不计进、出口动能差和位能差时汽轮机的功率

由题意可知，汽轮机的功率为

（3）考虑蒸汽的动能时，汽轮机的功率为

与不考虑动能差与位能差时汽轮机的功率变化率为

（4）位能差为

与不考虑位能差时汽轮机的功率的变化率为

即汽轮机进、出口存在1.6m高度差对汽轮机的功率几乎没有影响，可忽略不计。

1-21500kPa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，离开过热器时焓为h=-25.1kJ/kg，氨进入和离开锅炉时的焓分别为、。

求锅炉和过热器的换热率。

氨进入和离开锅炉的比焓差为

锅炉的换热率为

氨蒸汽进入和流出过热器的焓差为

过热器的换热率为

1-22向大厦供水的主管线埋在地下5m处，管内压力600kPa，由水泵加压，把水送到大厦各层。

经水泵加压，在距地面150m高处的大厦顶层水压仍有200kPa，假定水温为10℃，流量为10kg/s，忽略水热力学能差和动能差，假设水的比体积为0.001m3/kg，求水泵消耗的功率。

根据稳定流动的能量方程式

由题意可知，，所以有

由题意可知，因此1kg水所做的功为

所以水泵消耗的功率为

1-23用水泵从河里向20m高的灌溉渠送水，河水的温度为10℃。

压力100kPa，假定输水管绝热，从管道流出的水保持10℃，水的热力学能近似不变，若水的流量为5kg/s，试求水泵耗功。

假定当地的大气压为1atm由题意可知，因此1kg水所做的功为

水泵耗功为

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20℃，喷嘴内径为0.002m时，射出水流温度为20℃、压力200kPa、流速1000m/s，已知在200kPa、20℃时，v=0.001002m3/kg，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。

因此，1kg水所做的功为

水的流量为：

水泵的功率为

第二章气体的性质

2-1氮气的摩尔质量M=28.1×

10-3kg/mol，求：

（1）N2的气体常数Rg；

（2）标准状态下N2的比体积v0和密度ρ0；

（3）1m3（标准状态）N2的质量m0；

（4）p=0.1MPa,t=500℃时N2的比体积和摩尔体积Vm。

（1）

（2）标准状态下任何气体的体积Vm=22.414×

10-3m3，因此，由比体积和密度的定义有

（3）

（4）由理想气体的状态方程式可得

2-2测得储气罐中丙烷C3H8的压力为4MPa，温度为120℃，若将其视为理想气体，问这时丙烷比体积多大？

若要存储1000kg这种状态的丙烷，问储气罐的容积需多大？

由理想气体的状态方程，有

储气罐的容积需要：

2-335℃、105kPa的空气在加热系统的100mm×

150mm的矩形风管内流动，其体积流量是0.015m3/s，求空气流速和质量流量。

空气的流速为

由气体的状态方程，可得

质量流量为

2-4在燃气公司向用户输送天然气（CH4）管网的用户管道中测得表压力和温度分别为200Pa、275K，若管道直径为D=50mm，天然气流速为5.5m/s，试确定质量流量和标准状态体积流量。

当地大气压pb=0.1MPa。

可将天然气看做是理想气体，则由理想气体的状态方程，可得

体积流量为

2-5密度为1.13kg/m3的空气，以4m/s的速度在进口截面积为0.2m2的管道内稳定流动，出口处密度为2.84kg/m3，试求：

（1）出口处气流的质量流量（以kg/s表示）；

（2）出口速度为5m/s时，出口截面积为多少？

（1）质量流量为

（2）出口处的体积流量

出口的截面积为

2-6*锅炉燃煤需要的空气量折合标准状况时66000m3/h。

鼓风机实际送入的热空气温度为250℃，表压力为150mmHg，当地大气压pb=765mmHg，**际送风量（m3/h）。

需要的空气折合标准状况时的质量流量为

在把空气视为理想气体的情况下，由理想气体的状态方程，有

实际送风量为

2-7CO2压送到容积为3m3的贮气罐内，初始时表压力为0.03MPa，终态时表压力0.3MPa，温度由t1=45℃升高到t2=70℃。

试求压入的CO2量（千物质的量）。

已知当地气压为pb=760mmHg。

初始状态时，按理想气体的状态方程式，有

由于体积保持不变，因此有

于是，需要压入的CO2的量为

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0.2m3，充入V=1m3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，问经过几分钟才能使储气罐中气体压力和温度提高到p2=0.7MPa，t2=50℃？

大气压力为

储气罐中原有空气的压力为

按理想气体的状态方程，有

经过几分钟之后，储气罐中空气的物质的量为

初始状态时，储气罐中空气的物质的量为

储气罐中空气物质的量的增量为

该变化过程所经历的时间为

2-9*氢气冷却的发电机的电功率为60000kW，若发电机效率为93%，在发电机内氢气的温升为35℃，求氢气的质量流量。

设氢气比热容cp=14.32kJ/（kg•K）。

由题意可知，发电机的总功率为，则发电机工作过程中的能量损耗为

发电机的能量损耗全部转化为氢气的热力学能，1kg氢气升温30℃热力学能的变化量为

因此，氢气的质量流量为

2-10空气在容积为0.5m3的容器中，从27℃被加热到327℃，设加热前空气压力为0.6MPa，求加热量QV。

（1）按定值比热容计算；

（2）按平均比热容表