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。