张学学热工基础课后答案

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 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸，锅炉设

备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角 30 ， 管内水 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 pb pa 0.97 1.10 2.07bar p2 p1 pb 2.07 1.75 0.32bar pC pb 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 pb p真空室 192 2 190kPa

F (pb p真空室)A 745 133.3

1-4

解：

1

π 0.452 15.8kN 4

p pb p水柱＋p汞柱＝760＋300 9.81/133.3＋800＝1582mmHg 2.11bar

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1-5 解：由于压缩过程是定压的，所以有

V2V1

W pdV p(V1 V2) 0.5 106 (0.8 0.4) 200KJ

1-6

解：改过程系统对外作的功为

0.5

0.5

W pdV

0.3

p1V11.3V1.3

0.3

p1V11.3 0.3

dV (V2 V1 0.3) 85.25kJ

0.3

1-7

解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设p cD，式中c为常数，D为气球的直径，由题中给定的初始条件，

可以得到：

c

pp1150000

500000

DD10.3

该过程空气对外所作的功为

V2D2D21114

W pdV cDd( D3) c D3dD c(D2 D14)

V1D1D1

628

1

5000000 (0.44 0.34) 34.36kJ8

1-8 解：（1）气体所作的功为：

0.30.1

W (0.24V 0.04) 106dV 1.76 104J

（2）摩擦力所消耗的功为：

W摩擦力＝fΔL

1000

(0.3 0.1) 1000J 0.2

所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：

W活塞＝W W摩擦力＝1.66 104J

1-9 解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等，恒等于大气压力0.09MPa，所以气体对外所作的功为：

W p V 0.09 106 2 1.8 105J

1-11 解：确定为了将气球充到2m3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压pb）

p2(V1 2)p2(V1 2)0.9 105 (2 2)p1 1.8 105Pa

V1V12

前两种情况能使气球充到2m3

W pbΔV 0.9 105 2 1.8 105J

情况三:

V气球＋贮气罐＝

p贮气罐V贮气罐0.15 2

3.333m3

pb0.09

3

所以气球只能被充到V气球＝3.333－2＝1.333m的大小，故气体对外作的功为：

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W 0.9 105 1.333 1.2 105J

第二章 习 题 2-1 2-2 2-3

解：W Q ΔU 50 80 30kJ ，所以是压缩过程 解：W膨 Q吸 W压 Q放 2000 650 1200 1450kJ 解：ΔU Q 2 103 3600 7.2 106J/h

2－4解：状态b和状态a之间的内能之差为：

ΔUab Ub Ua Q W 100 40 60kJ

所以，a-d-b过程中工质与外界交换的热量为：

Qa d b ΔUab W 60 20 80kJ

工质沿曲线从b返回初态a时，工质与外界交换的热量为：

Qb a Ua Ub W ΔUab W 60 30 90kJ

根据题中给定的a点内能值，可知b点的内能值为60kJ，所以有:

Uad Ub Ud 60 40 20kJ

由于d-b过程为定容过程，系统不对外作功，所以d-b过程与外界交换的热量为：

Qd b Ud Ub Udb 20kJ

所以a-d-b过程系统对外作的功也就是a-d过程系统对外作的功，故a-d过程系统与外界交换的热量为：

Qa d Ud Ua Wa d Uad Wa d b 40 ( 20) 60kJ

2－5

2-5

解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统焓的变化就等于系统从外界吸收的热量，即汽化潜热，所以有：

Δh q 2257kJ/kg

内能的变化为：

Δu h (pv) h p(v2 v1)

2257 1.01 10 (0.001 1.674) 2088kJ/kg

2-6

2

解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：

p1 pb

G1195 9.8 1.028 105 2.939 105Pa 4A100 10

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当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：

p2 pb

G295 9.85

1.028 105 1.959 10Pa 4A100 10

由于气体通过气缸壁可与外界充分换热，所以系统的初温和终温相等，都等于环境温度即：

T1 T2 T0

根据理想气体的状态方程可得到系统的终态体积，为：

p1V12.939 105 100 10 4 10 10 2 33

V2 1.526 10m 5

p21.959 10

所以活塞上升的距离为：

V2 V11.526 10 3 100 10 10 6

ΔL 0.0526m 5.26cm 4

A100 10

由于理想气体的内能是温度的函数，而系统初温和终温相同，故此过程中系统的内能变化为零，同时此过程可看作定压膨胀

过程，所以气体与外界交换的热量为：

Q W p2AΔL 1.959 105 100 10 4 0.0526 103.04J

2-8 解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：

w q Δu 50 146.5 196.5kJ/kg

忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg压缩空气所需的轴功为：

ws q Δh 50 146.5 (0.8 0.175 0.1 0.845) 103 252kJ/kg

所以带动此压气机所需的功率至少为：

P

ws 10

42kW 60

2-9 解：是否要用外加取暖设备，要看室内热源产生的热量是否大于通过墙壁和门窗传给外界的热量，室内热源每小时产生的热 …… 此处隐藏：12007字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……