热工学与换热器.docx

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热工学与换热器

热工学与换热器

习题一

1.若工质的状态维持不变,测量压力的压力表读数是否可以改变?

2.某容器中气体的估计在30bar左右，现在最大刻度为２０bar的压力表两只，能否测定容器的压力？

3.能否说系统在某状态下具有多少热量或功量？

4.温度高的物体比温度低大的物体含有较多的热量，这种说法对否？

5.热量，功量，内能有无区别？

6.试用?

?

p图说明膨胀功。

7.用U型管压力计测得某容器中的真空度为500mmHg,当地大气压为750mmHg,试求容器中气体的绝对压力为多少mmHg?

换算为pa,bar.

8.测得压缩空气罐内的表压力为2bar,若当地大气压为746Hg时，罐上的绝对压力值为多少？

9.已知氧气瓶德尔容积为40L，在某状态下其质量为6·28kg,试求氧气的比容和密度。

习题二

1.开口系统中焓有何物理意义？

在闭口系统中又如何？

2.说明以下结论是否正确：

（1）气体吸热后一定膨胀，内能以奠定增加。

（2）气体膨胀以一定做功。

（3）气体压缩时一定消耗外功。

3.“任何没有体积变化的过程就一定不对外做功”这种说法对否？

4.解释式（2-6），式（2-7），式（2-8）格各式及式中各项的物理意义。

5.气体在某一过程中吸入热量12kJ。

问此过程为膨胀过程还是压缩过程？

对外所作的功是多少？

6.某汽轮机，新蒸汽进入汽轮机时的焓为3235kJ/kg,乏汽流出汽轮机时的焓为2035kJ/kg,若蒸汽流量为10t/h,试求该汽轮机的功率.

7.氨制冷压缩机每小时消耗理论为1.6×510kJ,若吸入口处的介质焓为218.3kJ/kg,进入压气机的流量为150kJ/h,试计算制冷出口介质的焓。

8.某采暖锅炉的蒸发量为2t/h，进水入锅炉时的焓为63kJ/kg,蒸汽流出时的焓为2724kJ/kg，若燃用发热量为23045kJ/kg的煤，试求每小时锅炉的耗煤量。

9.用70℃的水（焓值为293·2kJ/kg），加热自来水（焓值为84·2kJ/kg），若要获得45℃（焓值为188·55kJ/kg）的洗澡水200L，试问需要到多少数量的70℃的热水。

习题三

1.对汽车胎打气，使其达到所需要的压力，问在夏天和冬天，打入胎内大的空气质量是否相同？

2.容器内盛有一定状态大的理想气体，若将气体放出一部分后恢复了新的平衡状态，试放气钱=前，后两个平衡状态之间参数能否表示为如下形式：

（1）

222111TPTPVV?

（2）

22211TVPTVPI?

3.检查下列计算方法有哪些错误?

应如何改正？

设某空气储罐容积为900L，充气前罐内空气温度为30℃，压力表的读值为0·5MP，充气后罐内空气温度为50℃，压力表渎值为2·0MP，则充入储气罐的空气质量为：

?

m=731·0302879005-5028790020?

?

?

?

?

kg

4.采用真实比热和平均比热计算量是否一样准确？

5.理想气体的VPCC和都随温度而变化，那么它的差值（VPCC?

）是否也随温度而变化？

6.将满足下列要求的多变过程表示在P-v图上（工质为空气）

（1）工质升压、降温、又放热；

（2）工质膨胀、降温、又放热；

（3）n=1.6的鹏膨胀过程，并判断热量、功量和内能变化量的正负；

（4）n=1.3的压缩过程并判断热量、功量和内能变化量的正

负；

7.一个气球在太阳光下被加热，里面的气体进行的是什么过程？

并在p-v图上画出大致过程线位置。

8.混合气体平衡时，各组成物质是否必须具有相同的压力和温度？

9.混合气体中质量成分较大的组合气体,摩尔成分是否有人一样较大?

10.有一充满气体的容器,容积V=5.6m3,气体压力根据压力表的读数为pg=2.45MPa,温度计读数为t=40℃.问在标准状况下气体容积为多少?

11.用压缩空气开动内燃机时,储气内空气的压力从6MPa降至4MPa.试确定开动内燃机所消耗的空气量。

设储存气罐的容积为V=0.07m3，空气温度为27℃.

12.空气压气机每分钟自外界吸入温度为15℃，压力为0.01MPa的空气3m3，充入容积为8.5m3的储气罐内。

设罐内的初始温度、压力与外界相同，问在多少时间内空气压气机才能将气罐内的压力提高到0.7MPa（表压）？

设充气过程中气罐内温度始终保持不变。

14.在标准状况下的密度为1.29kg/m3,将空气等压加热，温度升高到100℃，试问此时空气的密度变为多少?

15.绝对压力为1.23MPa,温度为450℃,质量为56kg的氮气所占有的体积和千摩尔容积;并求氮气在标准状态下的比容

和密度.

16.风系统的空气加热器将5000kg/h的空气由15℃加热到30℃，若空气的比热为cp=1.0005kJ/（kg·℃）,试求空气所吸收的热量。

17.压下，将1标准立方米的空气由400℃加热到1000℃，试求所需要的加热量。

18.0.5m的氧气罐上压力表指示压力为0.5MPa，温度计为20℃，若将罐中氧气加热到600℃，试求

（1）氧气终状态时的参数；

（2）加给氧气的热量。

19.混合气体中供热组成气体的容积成分为2cor=12%，r2o=6%，r2N=75%，roH2=7%,混合气体的总压力p=98066Pa。

试求混合气体的平均分子量、气体常数及各组成气体的分压力。

20.燃烧1kg重油产生20kg烟气，其中包括3.16kg二氧化碳，1.15kg氧，1.24kg水蒸气，其余均为氮气。

烟气中水蒸气可作为理想气体，试求该烟气的

（1）质量成分；

（2）气体常数；（3）容积成分；（4）平均分子量；（5）烟气在标准状态下的密度。

21.将5m3的烟气在定压下从1400℃冷却至300℃，试求烟气所放出的热量。

已知烟气的容积成分为2cor=12%，r2o=7%，r2N=75%，roH2=6%。

22.内燃机排出的废气的摩尔成分为：

2co=7.48%,M2o=11.9%，

M2N=85.3%，MoH2=6.8%,试求在定压下该气体由560℃冷却至20℃所放出的热量。

23.质量为5kg的氧气，经温度为30℃等温变化，容积由3m3变为6m3，试求该过程中工质吸收或放出多少热量？

输入或输出了多少功量？

内能变化为多少？

24.6kg的空气由初态p1=0.3MPa,t1=30℃,经过下列不同的过程膨胀到同一终压p2=0.1MPa。

（1）等温过程；；

（2）绝热

过程；（3）指数n=1.2的多变过程。

试求各过程中空气对外所作的功；空气与外界所进行的热量交换以及终态温度。

25.某工厂生产上需要每小时供应压力为0.6MPa的压缩空气600kg；设空气的初始温度为20℃，压力为0.1MPa。

试求压气机需要的最小理论功率和最大理论功率。

若按n=1.25，的多边过程压缩，需要的理论功率为多少？

26.已知绝对压力为0.3MPa、温度为97℃、容积为5m3的空气，经过等压压缩后，其温度为77℃。

试求

（1）压缩过程中消耗的功；

（2）内能变化；（3）过程放出的热量。

习题四

1.热力学第二定律的下列说法能否成立？

（1）功量可以转化成热量，但热量不能转化为功量。

（2）自发过程是不可逆的，但非自发过程是可逆的。

（3）从任何具有一定温度的热源取热，都能进行热变功的循环。

2.下列说法是否正确？

（1）系统熵增大的过程必然是不可逆过程。

（2）系统熵减小的过程无法进行。

（3）系统熵增大的过程必然是吸热过程，是否可能是放热过程？

（4）系统熵不变的过程必然是绝热过程。

（5）系统熵减小的过程必然是放热过程，是否可能是吸热过程？

3.循环的热效率越大，则循环净功越多；反之，循环净功越大，则循环的热效率也越大，对吗？

4.卡诺定律的意义表现在什么方面？

5.热机、制冷机、热泵分别是用什么原理进行的循环？

其性能分别用什么表示？

6.家用电冰箱是一个接受功的系统，并仅与单一热源（室内环境）进行热交换，这违反热力第二定律吗？

为什么？

7.蓄电池仅与环境热源进行热交换，但却可以从中获得功，这违反热力学第二定律吗？

为什么？

8.热机从热源吸热1000kJ，对外界做功1000kJ，这个结果＿。

A．违反热力学第一定律，B.违反热力学第二定律，C.违法热力学一、二定律。

9.某卡诺热机工作于500℃及40℃两个热源之间，设热机从

高温热源取热为120kJ/s。

求

（1）卡诺热机的热效率；

（2）卡诺热机的功率；（3）每分钟排向冷源的热量。

10.若某住宅用逆卡诺热泵供暖，室外环境温度为-10℃，室内温度为16℃，房间的热负荷为350W。

求

（1）该热泵每小时从室外吸取多少热量；

（2）热泵所需的功率；（3）若采用电炉供暖，电炉的功率应为多少？

11.一制冷系数为5的制冷机用热效率为32%的热机拖动，若热机每小时排向高温热源的热量为7000kJ的热量，则制冷机的制冷量为多少？

12.2.2kg温度为300℃的氧气在自然环境中冷却为25℃，容积膨胀为原来的3倍，试计算熵的变化量。

并表示在T-s图上。

习题五

5-1利用水蒸气表，确定下列水或水蒸气的状态、并求出其他各参数。

1.p=1MPa，x=12.p=2MPa，t=150℃

3.p=0.8MPa,v=0.22m3/kg4.p=0.5MPa,t=200℃

5.p=4.8MPa，t=260℃

5-2.将水在表压力p=2.9MPa下，加热至231℃时是否沸腾？

若将这种水变为过热度10℃的过热蒸汽，试问该蒸汽

的温度为多少？

5-3.某供热锅炉上的压力表指针指示蒸汽压力为0.3MPa。

经测定，蒸汽干度x=0.95，试求此湿蒸汽的比容与焓值。

5-4.某采暖房间有一组散热器每小时散出10000W热量。

现在表压力为0.1MPa的饱和蒸汽送人散热器内，使其在散热器内凝结放出热量，变成饱和水再从散热器排出。

试计算每小时需要多少公斤饱和蒸汽？

5-5.某蒸汽锅炉工作压力为1.0MPa（表压力），蒸汽产量为4t/h，蒸汽干度为0.98，给水温度为20℃，试计算该锅炉每小时的吸热量？

5-6.某蒸汽锅炉在表压力为0.8MPa下运行，进入锅炉的给水温度为65℃，此锅炉所产生的蒸汽干度x=0.92，试求此锅炉中蒸汽的绝对压力和温度，蒸汽的焓。

如果此锅炉每小时能产生2t蒸汽，则锅炉在1h内需要吸收多少热量？

5-7．某空气调节系统用绝对压力p=0.2MPa、干度x=0.92的湿蒸汽来加热空气。

通过空气加热器的空气量为V=5000Nm3/h,空气在加热器中从0℃等压加热到100℃。

设湿汽经过散热后变为同压力下的凝结水，试求每小时需要供给加热器多少蒸汽量？

5-8.利用h-s图确定下列三种蒸汽的焓值：

（1）绝对压力为0.8MPa的干饱和蒸汽；

（2）绝对压力为0.8MPa和干度为

0.9的湿蒸汽；（3）绝对压力为0.8MPa，温度为250℃的过

热蒸汽。

5-9.利用h-s图确定绝对压力为1.3MPa，干度为0.95时水蒸气的诸参数。

5-10.已知蒸汽的绝对压力p=0.8MPa，焓h=2512kJ/kg,试利用h-s图求出蒸汽的干度、比容和熵。

习题六

6-1.60℃的空气中所含水蒸气的分压力为0.01MPa。

试问该空气是饱和还是未饱和状态？

6-2.傍晚测得空气温度为10℃，相对湿度为30%，天气预报晚上最低气温为-2℃，问晚上有霜冻出现吗？

6-3.已知饱和空气温度为18℃时，绝对湿度为0.0107kg/m3时，空气的相对湿度是多少？

又温度为30℃，饱和空气的绝对湿度为0.0301kg/m3时，空气的相对湿度又是多少？

试问这两种空气哪一种较为干燥？

6-4.湿空气的温度t=30℃，相对湿度?

=80%，如果当时的大气压力B=0.1MPa。

试求

（1）湿空气的绝对湿度；

（2）水蒸气的分压力；（3）湿空气的含湿量。

6-5.若大气压力为101325Pa，空气温度t=25℃，相对湿度?

=60%，试计算该空气的含湿量和饱和含湿量。

6-6.若大气压力为101325Pa，空气温度t=18℃，相对湿度?

=40%，试计算该空气的焓值。

6-7.已知空气温度t=20℃，含湿量为8g/kg（g），如果大

气压力为101325Pa，试计算该空气中水蒸气的分压力和焓。

6-8.利用h-d图找出t=35℃时空气中水蒸气的最大压力？

6-9.已知空气温度t=28℃，相对湿度?

=70%，试在h-d图上求空气的焓、分压力和含湿量。

6-10.已知空气中水蒸气的分压力为0.01MPa，相对湿度?

=60%，试利用h-d图确定空气的温度和焓。

6-11.已知湿空气的焓为60kJ/kg（g）,温度t为25℃，试利用h-d确定其相对湿度。

6-12.空气的原有温度为30℃，含湿量为10g/kg（g）.如果向该空气加湿5g/kg（g）,同时温度下降5℃，问空气的焓值如何变化？

6-13.若空气温度为30℃，相对湿度为85℃，试利用h-d求露点温度和湿球温度。

6-14.湿空气温度为30℃，压力为0.1MPa，露点为22℃,求其相对湿度和含湿量。

6-15.用干湿球温度计测得空气的tg=30℃，ts=20℃，试用h-d确定空气的其它状态参数。

6-16.已知空气的初状态tA=15℃，?

1=50%。

若向空气中加入100kJ/kg的热量，同时加湿20g/kg，试在h-d图上确定空气吸热吸湿后的状态变化过程线及过程角系数的值。

6-17.压力为0.1MPa的湿空气在t1=5℃，?

1=60%下进入加热器，在t2=20℃下离开。

试确定

（1）在此定压过程中对空气供给的热量；

（2）离开加热器时湿空气的相对湿度。

6-18.已知空气温度为20℃，相对湿度为50%，若向空气喷入低压蒸汽，使空气相对湿度达到80%，问喷入的蒸汽量为多少？

6-19.大气的温度为32℃，相对湿度?

=60%，要求经过空气处理后温度为22℃，相对湿度为45%。

首先空气要冷却减湿，析出水分，然后加热至所需要的温度。

试求

（1）析出的水分量；

（2）冷却系统带走的热量；

（3）加热空气所需的热量。

6-20.某空调工程，系统的总送风量为15000kg/h,其中回风量为10000kg/h。

新风参数t1=36℃，?

=60%。

回风参数为t=25℃，?

=70%，试求混合后低的状态参数。

习题七

7-1.p1=2MPa、t1=350℃的蒸汽，经渐缩喷管流入压力pb=1.0MPa的空间，已知蒸汽流量为2kg/s,求蒸汽的出口流速和出口截面积。

7-2.p1=1.5MPa、t1=400℃的蒸汽，经渐缩喷管流入背压为1.0MPa的空间，喷管出口截面积为2cm2，求出口流速及质量流量。

7-3.初态为3.5MPa、360℃的蒸汽，经缩放喷管膨胀到

0.5MPa，若流量为10kg/s,求临界速度、喉部截面积、出口速度及出口截面积。

7-4.已知贮气罐内空气的压力为0.15MPa、温度为20℃，若使空气经喷管流入压力为0.1MPa的大气中，试确定喷管的型式、喷管出口截面积、空气的流速及温度。

✍7-5.压缩空气管路管端接一出口面积2f=10cm2的渐缩喷管，空气进入喷管之前的压力p1=2.5MPa、温度t1=80℃，若喷管出口压力为p2=1.5MPa，试求空气经喷管的射出速度、流量，以及出口处空气的状态参数。

✍7-6.蒸汽喷射式采暖系统中的蒸汽引射器进口处的蒸汽压p1=0.5MPa、温度t1=200℃，蒸汽在喷管中绝热膨胀至p2=0.3MPa。

若蒸汽流量为2000kg/h,试求喷管出口处的截面积2f。

7-7.p1=1MPa、x1=0.97的湿蒸汽要节流到温度t1=120℃的过热蒸汽时压力降低到多少？

蒸汽的温度是升高还是降低？

7-8.压力p1=1MPa和干度x1=0.98的湿蒸汽沿蒸汽管路流动。

一部分蒸汽经节流阀进入压力p2=0.12MPa的蒸汽管路中，试求低压管路中蒸汽的状态参数t2、v2、h2、s2，并将节流过程表示在h-s图上。