熱工基礎第二版張學學著高等教育出版社課后答案全

第一章思考題1平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)別熱力學中為什幺要引入平衡態(tài)的概念答平衡狀態(tài)是在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時間而變化的狀態(tài)。而穩(wěn)定狀態(tài)則是不論有無外界影響，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時間而變化的狀態(tài)?？梢娖胶獗胤€(wěn)定，而穩(wěn)定未必平衡。熱力學中引入平衡態(tài)的概念，是為了能對系統(tǒng)的宏觀性質用狀態(tài)參數(shù)來進行描述。2表壓力或真空度能否作為狀態(tài)參數(shù)進行熱力計算若工質的壓力不變，問測量其壓力的壓力表或真空計的讀數(shù)是否可能變化答不能，因為表壓力或真空度只是一個相對壓力。若工質的壓力不變，測量其壓力的壓力表或真空計的讀數(shù)可能變化，因為測量所處的環(huán)境壓力可能發(fā)生變化。3當真空表指示數(shù)值愈大時，表明被測對象的實際壓力愈大還是愈小答真空表指示數(shù)值愈大時，表明被測對象的實際壓力愈小。4準平衡過程與可逆過程有何區(qū)別答無耗散的準平衡過程才是可逆過程，所以可逆過程一定是準平衡過程，而準平衡過程不一定是可逆過程。5不可逆過程是無法回復到初態(tài)的過程，這種說法是否正確答不正確。不可逆過程是指不論用任何曲折復雜的方法都不能在外界不遺留任何變化的情況下使系統(tǒng)回復到初態(tài)，并不是不能回復到初態(tài)。6沒有盛滿水的熱水瓶，其瓶塞有時被自動頂開，有時被自動吸緊，這是什幺原因答水溫較高時，水對熱水瓶中的空氣進行加熱，空氣壓力升高，大于環(huán)境壓力，瓶塞被自動頂開。而水溫較低時，熱水瓶中的空氣受冷，壓力降低，小于環(huán)境壓力，瓶塞被自動吸緊。7用U形管壓力表測定工質的壓力時，壓力表液柱直徑的大小對讀數(shù)有無影響答嚴格說來，是有影響的，因為U型管越粗，就有越多的被測工質進入U型管中，這部分工質越多，它對讀數(shù)的準確性影響越大。習題11解KPABRPB1061037551G3762KRBG49423PAMHGPV155704KBRB606112圖18表示常用的斜管式微壓計的工作原理。由于有引風機的抽吸，鍋爐設備的煙道中的壓力將略低于大氣壓力。如果微壓機的斜管傾斜角，管內(nèi)水3解根據(jù)微壓計原理，煙道中的壓力應等于環(huán)境壓力和水柱壓力之差MHGPAGHP5798051028910SIN3水柱GPB67456水柱13解BARAB021901P3572RBC6214解KPAHPB2GM157460汞柱真空室A3621真空室KB92PAPC10真空室KNAPFB85437452真空室14解BARMHGPB1180/1906汞柱水柱15解由于壓縮過程是定壓的，所以有KJVPDWV20456212116解改過程系統(tǒng)對外作的功為05330123115032580VWKJVPDPD17解由于空氣壓力正比于氣球的直徑，所以可設，式中C為常數(shù)，D為氣球的直徑，由題中給定的初始條件，可以得到5031DPC該過程空氣對外所作的功為KJDCDCCDPVWDD36404508181216412332121218解（1）氣體所作的功為03146107D12JVV（2）摩擦力所消耗的功為LFW03摩擦力所以減去摩擦力消耗的功后活塞所作的功為J416摩擦力活塞19解由于假設氣球的初始體積為零，則氣球在充氣過程中，內(nèi)外壓力始終保持相等，恒等于大氣壓力009MPA，所以氣體對外所作的功為JVPW561082109111解確定為了將氣球充到2M3的體積，貯氣罐內(nèi)原有壓力至少應為（此時貯氣罐的壓力等于氣球中的壓力，同時等于外界大氣壓）BPPAVP5512121108209前兩種情況能使氣球充到2M3JWB551情況三3092MPVVB貯氣罐貯氣罐氣球貯氣罐所以氣球只能被充到的大小，故氣體對外作的功為3123MV氣球JW5510209第二章思考題絕熱剛性容器，中間用隔板分為兩部分，左邊盛有空氣，右邊為真空，抽掉隔板，空氣將充滿整個容器。問空氣的熱力學能如何變化空氣是否作出了功能否在坐標圖上表示此過程為什么答（1）空氣向真空的絕熱自由膨脹過程的熱力學能不變。（2）空氣對外不做功。（3）不能在坐標圖上表示此過程，因為不是準靜態(tài)過程。2下列說法是否正確氣體膨脹時一定對外作功。錯，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，對外不作功。氣體被壓縮時一定消耗外功。對，因為根據(jù)熱力學第二定律，氣體是不可能自壓縮的，要想壓縮體積，必須借助于外功。氣體膨脹時必須對其加熱。錯，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，不用對其加熱。氣體邊膨脹邊放熱是可能的。對，比如多變過程，當N大于K時，可以實現(xiàn)邊膨脹邊放熱。氣體邊被壓縮邊吸入熱量是不可能的。錯，比如多變過程，當N大于K時，可以實現(xiàn)邊壓縮邊吸熱。對工質加熱，其溫度反而降低，這種情況不可能。錯，比如多變過程，當N大于1，小于K時，可實現(xiàn)對工質加熱，其溫度反而降低。4“任何沒有體積變化的過程就一定不對外作功”的說法是否正確答不正確，因為外功的含義很廣，比如電磁功、表面張力功等等，如果只考慮體積功的話，那么沒有體積變化的過程就一定不對外作功。5試比較圖26所示的過程12與過程1A2中下列各量的大小W12與W1A2；2U12與U1A2；3Q12與Q1A2答（1）W1A2大。2一樣大。（3）Q1A2大。6說明下列各式的應用條件WUQ閉口系的一切過程PDV閉口系統(tǒng)的準靜態(tài)過程12UQ開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動過程，并且軸功為零12VP開口系統(tǒng)的穩(wěn)定定壓流動過程，并且軸功為零；或者閉口系統(tǒng)的定壓過程。7膨脹功、軸功、技術功、流動功之間有何區(qū)別與聯(lián)系流動功的大小與過程特性有無關系答膨脹功是系統(tǒng)由于體積變化對外所作的功；軸功是指工質流經(jīng)熱力設備（開口系統(tǒng)）時，熱力設備與外界交換的機械功，由于這個機械功通常是通過轉動的軸輸入、輸出，所以工程上習慣成為軸功；而技術功不僅包括軸功，還包括工質在流動過程中機械能（宏觀動能和勢能）的變化；流動功又稱為推進功，1KG工質的流動功等于其壓力和比容的乘積，它是工質在流動中向前方傳遞的功，只有在工質的流動過程中才出現(xiàn)。對于有工質組成的簡單可壓縮系統(tǒng)，工質在穩(wěn)定流動過程中所作的膨脹功包括三部分，一部分消耗于維持工質進出開口系統(tǒng)時的流動功的代數(shù)和，一部分用于增加工質的宏觀動能和勢能，最后一部分是作為熱力設備的軸功。對于穩(wěn)定流動，工質的技術功等于膨脹功與流動功差值的代數(shù)和。如果工質進、出熱力設備的宏觀動能和勢能變化很小，可忽略不計，則技術功等于軸功。圖26思考題4附圖習題21解，所以是壓縮過程KJUQW308522解KJ14502652壓壓23解HJ/71324解狀態(tài)B和狀態(tài)A之間的內(nèi)能之差為KJWQUAB6041所以，ADB過程中工質與外界交換的熱量為ABBDA82工質沿曲線從B返回初態(tài)A時，工質與外界交換的熱量為KJUQABBA9036根據(jù)題中給定的A點內(nèi)能值，可知B點的內(nèi)能值為60KJ，所以有DAD240由于DB過程為定容過程，系統(tǒng)不對外作功，所以DB過程與外界交換的熱量為KJUQDBBDB所以ADB過程系統(tǒng)對外作的功也就是AD過程系統(tǒng)對外作的功，故AD過程系統(tǒng)與外界交換的熱量為KJWUBDADADA602425過程QKJWKJUKJ12139001390230395395341000010004105525解由于汽化過程是定溫、定壓過程，系統(tǒng)焓的變化就等于系統(tǒng)從外界吸收的熱量，即汽化潛熱，所以有KGJQH/257內(nèi)能的變化為KGJVPHVHU/2081674012572226解選取氣缸中的空氣作為研究的熱力學系統(tǒng)，系統(tǒng)的初壓為PAAGPB5451110293108028當去掉一部分負載，系統(tǒng)重新達到平衡狀態(tài)時，其終壓為B54522由于氣體通過氣缸壁可與外界充分換熱，所以系統(tǒng)的初溫和終溫相等，都等于環(huán)境溫度即021T根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可得到系統(tǒng)的終態(tài)體積，為352452110651093MPV所以活塞上升的距離為CAL2650106154632由于理想氣體的內(nèi)能是溫度的函數(shù)，而系統(tǒng)初溫和終溫相同，故此過程中系統(tǒng)的內(nèi)能變化為零，同時此過程可看作定壓膨脹過程，所以氣體與外界交換的熱量為JLPWQ04132605101954228解壓縮過程中每千克空氣所作的壓縮功為KGJUQW/1965450忽略氣體進出口宏觀動能和勢能的變化，則有軸功等于技術功，所以生產(chǎn)每KG壓縮空氣所需的軸功為KGJHQ/25108401758146503S所以帶動此壓氣機所需的功率至少為KWWPS2629解是否要用外加取暖設備，要看室內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱量是否大于通過墻壁和門窗傳給外界的熱量，室內(nèi)熱源每小時產(chǎn)生的熱量為KJQ5109836105熱源小于通過墻壁和門窗傳給外界的熱量為3105KJ，所以必須外加取暖設備，供熱量為HKJQ/10298103555210解取容器內(nèi)的氣體作為研究的熱力學系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程可得到系統(tǒng)終態(tài)體積為3212127850MPV過程中系統(tǒng)對外所作的功為178178201212645KJVPDVDW所以過程中系統(tǒng)和外界交換的熱量為KJUQ64580為吸熱。211解此過程為開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動過程，忽略進出口工質的宏觀動能和勢能變化，則有SMMWQHQH176由穩(wěn)定流動過程進出口工質的質量守恒可得到176所以整個系統(tǒng)的能量平衡式為S76716HQHQQMM故發(fā)電機的功率為KWHWP331676S10524418360724801548307212解由于過程是穩(wěn)定流動過程，氣體流過系統(tǒng)時重力位能的變化忽略不計，所以系統(tǒng)的能量平衡式為SFWCMHQ21其中，氣體在進口處的比焓為KGJVPUH/239407106221031氣體在出口處的比焓為/16556322氣體流過系統(tǒng)時對外作的軸功為KWCHQMCHQWFFS62708270863015239401534222所以氣體流過系統(tǒng)時對外輸出的功率為KPS67082第三章思考題1理想氣體的和之差及和之比是否在任何溫度下都等于一個常數(shù)PCVPCV答理想氣體的和之差在任何溫度下都等于一個常數(shù)，而和之比不是。PCV2如果比熱容是溫度T的單調增函數(shù)，當時，平均比熱容、中哪12T10|T2|T21|TC一個最大哪一個最小答由、的定義可知10|TC2|T21|TC，其中D101TCTTT10T，其中202TTCT2T，其中D121TCTT21TT因為比熱容是溫度T的單調增函數(shù)，所以可知，又因為21|T0|T20211220112021TTTTTTTTCCCCC故可知最大，2|T又因為0DD212211021210121000122111212TCTTCTCTTTTTTCTTTTT所以最小。10|TC3如果某種工質的狀態(tài)方程式遵循，這種物質的比熱容一定是常數(shù)嗎這種TRPVG物質的比熱容僅是溫度的函數(shù)嗎答不一定，比如理想氣體遵循此方程，但是比熱容不是常數(shù)，是溫度的單值函數(shù)。這種物質的比熱容不一定僅是溫度的函數(shù)。由比熱容的定義，并考慮到工質的物態(tài)方程可得到GRTUVPTUWUTQCDDDD由此可以看出，如果工質的內(nèi)能不僅僅是溫度的函數(shù)時，則此工質的比熱容也就不僅僅是溫度的函數(shù)了。4在圖上畫出定比熱容理想氣體的可逆定容加熱過程、可逆定壓加熱過程、可逆VU定溫加熱過程和可逆絕熱膨脹過程。UV1234答圖中曲線1為可逆定容加熱過程；2為可逆定壓加熱過程；3為可逆定溫加熱過程；4為可逆絕熱膨脹過程。因為可逆定容加熱過程容積V不變，過程中系統(tǒng)內(nèi)能增加，所以為曲線1，從下向上。可逆定壓加熱過程有VCUCUVVDCRCPDTDP1221100，所以時，為常數(shù)，且考慮到和所以此過程為過原點的射線2，且向上。理想氣體的可逆定溫加熱過程有加，氣體對外做功，體積增WQU所以為曲線3，從左到右?？赡娼^熱膨脹過程有為常數(shù)、21211CCVKUDVPDK所以為圖中的雙曲線4，且方向朝右（膨脹過程）。5將滿足空氣下列要求的多變過程表示在圖圖上VPST空氣升壓，升溫，又放熱；空氣膨脹，升溫，又放熱；此過程不可能的膨脹過程，并判斷、的正負；61NQWU的壓縮過程，判斷、的正負。3答SVTPNN0N1NK濕球溫度露點溫度飽和濕空氣干球溫度濕球溫度露點溫度8在相同的溫度及壓力下，濕空氣與干空氣相比，那個密度大答干空氣的密度大。9同一地區(qū)陰雨天的大氣壓力為什么比晴朗天氣的大氣壓力低答陰雨天相對濕度高，水蒸氣分壓力大。10若兩種濕空氣的總壓力和相對濕度相同，問溫度高的濕空氣含濕量大還是溫度低的濕空氣含濕量大為什么答由，在相同相對濕度的情況下，溫度高，PS大，所以，溫1620SD度高含濕量大。11早晨有霧，為什么往往是好天氣答早晨有霧，說明濕空氣中含有許多小水滴，濕空氣為飽和濕空氣，當溫度逐漸上升后，小水滴逐漸汽化，所以往往是好天氣。習題52解用水蒸氣表，37486050192所以為濕飽和蒸汽。91237486XCT05KGJHXH/1SS查HS圖得到920XCT715KGJH/6KS38453解1、查表得KM/52703GJH1所以KVV92、當時，比容仍然為MPA0G/5247038016所以為濕飽和蒸汽。3、19585247XKGJH/06X/2812傳出的熱量為KJMQ20617063792154解查表得KGM/810JH所以346095925VV時，CT08881013所以為濕飽和蒸汽。260193486392XKGJHXH/4傳出的熱量為PMVUMQ681255解查表得到時CT0351MPA2MPA13MPAKJ/KG1H3157731372315155KJ/KGKS730186957471985理想的絕熱過程，熵不變，所以有,MPA052KKGJS/198572查表得到P2時的參數(shù)CT032,KKGJS/476KJS/2GHH5611，所以干度為8947203982SX所以出口乏氣的焓為KGJHXH/152根據(jù)穩(wěn)定流動的過程方程，可得WS/3962156解查表并插值得到,CTMPA0,54KGKJH/95421,80吸熱量為HJHGQ/13920712需要媒量為HTQ/87623057解查表得到當飽和壓力為時MPA51，KGKJH/824KGKJH/462791所以KGJHXH/1326941查表得到當時MPA052KKGJS/476KKJS/8過熱蒸汽在汽輪機中的理想絕熱膨脹過程，熵不變，所以有GX/6017121查圖得到當，時，PA5KGJS/607KGJH/2391所以HQ/79158解查表得到當飽和壓力為時MPA40，KGKJH/876KGKJ/4238，MV1351MV603所以KX/19531GJHH2KVPU/46811加熱后為的干飽和蒸汽MPAKJ/072KGMV93PHU/58222吸熱過程為定容過程，所以吸熱量為KJMQ712105684780所需時間為MIN92QT59解MPA、430T的蒸汽處于過熱狀態(tài)，K130由臨界壓力比可得531P5460132121KCRP所以295460PMACR查圖表并插值得到KKGJSH/94567321理想絕熱過程熵不變，所以有/12查表可得KGJH/65982所以出口速度為SMC/2121510解查表得到時，CT05MPAPS0374所以干空氣水蒸氣KGPDS/12612620511解由查表得到501，T干空氣干空氣，KGDKGJH/11加熱過程比濕度不變，沿定D線到，CT502干空氣干空氣，/62在干燥器中經(jīng)歷的是絕熱加濕過程，其焓值近似不變，沿定H線到，CT30干空氣干空氣，KGKGJH/1/533所以干空氣的流量為MA250濕空氣的流量為KGDA11WET所消耗的熱量為JHQA5262512512解由查表得到80,35CTOL干空氣KGJ/1干空氣D9沿定D線到在沿定到得到CTO2干空氣KJH/67干空氣G82析出水量為干空氣KD/1沿定D線到得到CTO53103干空氣KGJH/加熱量為干空氣Q/423513解查表知對應的飽和壓力為CTOG21PAS318對應的飽和壓力為TOL6PS59所以7SP514解由查表得到1,2TO干空氣KGD/72加入的水蒸氣的量為M9102由及得到QPD620KPA65PAQ5331068017651515解查表知對應的飽和壓力為CTO8干空氣，KGDPAS/82對應的飽和壓力為164所以相對濕度為52S加熱到40OC,絕對濕度不變，查表得到干空氣KGD/68516解由查表得到MPACT2,501,KGJH/8297KGKJSKM/03,/01513所以V4當冷卻到300C時,比容仍為,此時為濕蒸汽KG/0152304389X查表得JHKGJH/,/6125KGX/7126KSS4302總傳熱量為KJHMQ619521環(huán)境的熵變?yōu)镵TSE/307蒸汽熵變?yōu)镵JSMV/52621金屬球的熵變?yōu)镵KJTCRRTCSPPS/0483LN34LN1212總熵變?yōu)镵JSSVETO/759第五章思考題12熱水泵必須安裝在熱水容器下面距容器有一定高度的地方，而不能安裝在熱水容器上面，為什么答保證其壓力。13鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣在定溫過程中是否滿足WQ的關系為什么答不對，因為水蒸氣不能看作是理想氣體，其內(nèi)能不僅是溫度的函數(shù)，還是壓力的函數(shù)，故此定溫過程內(nèi)能是改變的，不等于0。U14有無0或低于0的蒸汽存在有無低于0的水存在為什么答有0或低于0的蒸汽存在，只要壓力足夠低就可能，但是沒有低于0的水存在，因為水的三相點溫度為001，低于三相點溫度，只可能是固態(tài)或是氣態(tài)。1525MPA的水，是否也象1MPA的水那樣經(jīng)歷汽化過程為什么答不可以，因為水的臨界點壓力為2212MPA，故此，當壓力高于臨界壓力時，它的汽化不經(jīng)過氣液兩相區(qū)，而是由液相連續(xù)的到達氣相。16適用于任何工質的定壓過程。水蒸氣定壓汽化過程中DT0，由此得DTCHP出結論，水定壓汽化時，此結論是否正確為什么0DTCHP答不正確，因為定壓汽化過程中發(fā)生了相變，上式只適用于不發(fā)生相變的過程。17試解釋濕空氣、濕蒸汽、飽和濕空氣。答濕空氣含水蒸汽的空氣；濕蒸汽含有液態(tài)水的水蒸氣；飽和濕空氣相對濕度為100的濕空氣。18對未飽和濕空氣與飽和濕空氣分別判斷干球溫度、濕球溫度、露點溫度三者的大小。答未飽和濕空氣干球溫度濕球溫度露點溫度飽和濕空氣干球溫度濕球溫度露點溫度19在相同的溫度及壓力下，濕空氣與干空氣相比，那個密度大答干空氣的密度大。20同一地區(qū)陰雨天的大氣壓力為什么比晴朗天氣的大氣壓力低答陰雨天相對濕度高，水蒸氣分壓力大。21若兩種濕空氣的總壓力和相對濕度相同，問溫度高的濕空氣含濕量大還是溫度低的濕空氣含濕量大為什么答由，在相同相對濕度的情況下，溫度高，PS大，所以，溫1620SD度高含濕量大。22早晨有霧，為什么往往是好天氣答早晨有霧，說明濕空氣中含有許多小水滴，濕空氣為飽和濕空氣，當溫度逐漸上升后，小水滴逐漸汽化，所以往往是好天氣。習題51試利用水蒸氣表確定下列各點的狀態(tài),并確定各狀態(tài)的焓、熵或干度及比體積。MPA，30T；2PMPA，M3/KG；917VMPA，45T；4MPA，9X。1解題號1234MPAP209451CT03003033145017988X0813809V000136050017007163017498/KGKJH13334249153323825756S32072524306879261400狀態(tài)未飽和水濕飽和汽過熱蒸汽未飽和水52已知水蒸氣的壓力MPA、比體積M3/KG，分別用水蒸氣表及SH圖確50P50V定其狀態(tài)并求其它參數(shù)。解用水蒸氣表，374860192所以為濕飽和蒸汽。91250374865XCTKGJHXH/1SS查HS圖得到920XCT715KGJH/6KS38453一體積為1M3的密閉容器內(nèi)盛有壓力為035MPA的干飽和蒸汽，問容器內(nèi)蒸汽的質量為多少若對蒸汽進行冷卻，問當壓力降到02MPA時容器內(nèi)的蒸汽處于什么狀態(tài)冷卻過程中由蒸汽向外傳出的熱量為多少解1、查表得KGM/524703JH1所以KVV92、當時，比容仍然為MPA0G/5247038016所以為濕飽和蒸汽。3、19585247XKGJH/06X/2812傳出的熱量為KJMQ20617063792154某容器盛有05KG、T120的干飽和蒸汽，在定容下冷卻至80，求冷卻過程中蒸汽放出的熱量。解查表得KGM/892103JH76所以340955VV時，CT088682101293所以為濕飽和蒸汽。209346XKGJHXH/481傳出的熱量為PMVUMQ61255某汽輪機入口蒸汽的壓力MPA、3501T，出口蒸汽壓力為1P052PMPA，假定蒸汽在汽輪機內(nèi)進行理想絕熱膨脹，忽略進、出口動能差，求每千克蒸汽流過汽輪機所作的軸功及乏汽排汽的溫度和干度。解查表得到時CT0351MPA2MPA13MPAKJ/KG1H3157731372315155KJ/KGKS730186957471985理想的絕熱過程，熵不變，所以有,MPA052KKGJS/198572查表得到P2時的參數(shù)CT032,KKGJS/476KJS/2GHH5611，所以干度為8947203982SX所以出口乏氣的焓為KGJHXH/152根據(jù)穩(wěn)定流動的過程方程，可得KGJHWS/53962156一臺鍋爐產(chǎn)汽率為20T/H，蒸汽的壓力為45MPA，溫度為480，在同樣的壓力下進入鍋爐的給水的溫度為100，若鍋爐效率為09，煤的發(fā)熱量為23000KJ/KG，求一小時需多少煤鍋爐效率等于蒸汽總吸熱量與燃料總發(fā)熱量之比。解查表并插值得到,CTMPA01,54KGKJH/95421,803吸熱量為HJHGQ/1920712需要媒量為HTQ/87623057蒸汽在MPA、95X的狀態(tài)下進入過熱器，被定壓加熱成為過熱蒸汽后進51P入汽輪機，理想絕熱膨脹至MPA、90X的出口狀態(tài)，求每KG蒸汽在P過熱器中吸熱的熱量。解查表得到當飽和壓力為時MPA51，KGKJH/824KGKJH/462791所以X/3查表得到當時PA052KKGJS/4761KKGJS/98過熱蒸汽在汽輪機中的理想絕熱膨脹過程，熵不變，所以有X/601721查圖得到當，時，MPA5KGJS/6017KGJH/2391所以HQ/79158在蒸汽鍋爐的汽鍋里儲有MPA、4X的汽水混合物共8250KG。如果關4P死出汽閥，爐內(nèi)燃料燃燒每分鐘供給汽鍋17000KJ的熱量，求汽鍋內(nèi)壓力上升到1MPA所需的時間。解查表得到當飽和壓力為時MPA40，KGKJH/876KGKJH/492738，MV1351MV603所以KX/1531GJHH29KVPU/46811加熱后為的干飽和蒸汽MPAKJ/072KGMV93PHU/58222吸熱過程為定容過程，所以吸熱量為KJMQ712105684780所需時間為MIN92QT510MPA、430T的蒸汽流經(jīng)一拉伐爾噴管后壓力降為MPA，求理想531P12P情況下噴管出口處汽流的速度。解MPA、T的蒸汽處于過熱狀態(tài)，K130由臨界壓力比可CRP所以295460PMACR查圖表并插值得到KKGJSH/7321理想絕熱過程熵不變，所以有/945612查表可得KGJH/82所以出口速度為SMC/21621510測得大氣的相對濕度60、5T，已知大氣壓力為01MPA，試求大氣的含濕量D。解查表得到時，CT025MPAPS03174所以干空氣水蒸氣KGPDS/261620511進入烘干裝置的空氣溫度為10，相對濕度50，在加熱器里被加熱到50，從干燥室排出時的溫度為30。求每蒸發(fā)1KG水分所需的空氣流量及所消耗的熱量。解由查表得到2501，CT干空氣干空氣，KGDKGJH/2/11加熱過程比濕度不變，沿定D線到，CT502干空氣干空氣，/62在干燥器中經(jīng)歷的是絕熱加濕過程，其焓值近似不變，沿定H線到，CT30干空氣干空氣，KGKGJH/1/533所以干空氣的流量為MA250濕空氣的流量為KGDA11WET所消耗的熱量為JHQA5262512512為了保證精密儀表的精度及電絕緣的質量，要求保管及使用場所的大氣不能太潮濕。如果大氣溫度為35，相對濕度80，則需進行去濕處理，現(xiàn)將其冷卻到10，問每千克干空氣的濕空氣將有多少水分被分離出來當這種含濕量已降低的濕空氣再次被加熱到25時，相對濕度為多少加熱量為多少解由查表得到,35CTOL干空氣KGJH/10干空氣D529沿定D線到在沿定到得到1CTO干空氣KJ/672干空氣G8析出水量為干空氣KD/1沿定D線到得到CTO25303干空氣KGJH/加熱量為干空氣KGJHQ/423513已知房間墻壁的溫度為16。如果室內(nèi)空氣的溫度為21，試問為防止在墻壁上發(fā)生凝結現(xiàn)象，空氣允許的最大相對濕度為多少解查表知對應的飽和壓力為CTOG21PAS318對應的飽和壓力為L6PS4529所以73SP514一剛性容器，裝有07KG的干空氣，開始的壓力和溫度分別為105PA和22，然后向容器內(nèi)引入水蒸氣，直至成為22的飽和濕空氣。求加入了多少水蒸氣混合氣體的總壓力為多少解由查表得到1,2CTO干空氣KGD/72加入的水蒸氣的量為M9102由及得到QPD620KPA65PAQ5331068017651515已知濕空氣的溫度T18、露點8DT，試求其相對濕度、絕對濕度及含濕量。如將上述濕空氣加熱到40，其相對濕度、絕對濕度各為多少已知大氣壓力為01MPA。解查表知對應的飽和壓力為CTO8干空氣，KGDPAS/6581072對應的飽和壓力為164所以相對濕度為52S加熱到40OC,絕對濕度不變，查表得到干空氣KGD/68516一個空心鋼球，內(nèi)徑為M，壁厚MM，內(nèi)盛MPA、250的過熱水蒸氣。這個盛502水蒸氣的鋼球系統(tǒng)最終被冷卻到環(huán)境溫度30。求該系統(tǒng)及環(huán)境在此冷卻過程中的總熵變。已知鋼的比熱容KJ/KGK、密度KG/M3。4C740解由查表得到MPACT,21,KGJH/897KGKJSKG/6,/015213所以KGVM34當冷卻到300C時,比容仍為,此時為濕蒸汽/015204389X查表得KGJHKGJH/3,/6125X/7126KSS402總傳熱量為KJHMQ9521環(huán)境的熵變?yōu)門SE/3076蒸汽熵變?yōu)镵KJSMV/5221金屬球的熵變?yōu)镵JTCRRTCSPPS/0483LN34LN1212總熵變?yōu)镵SSVETO/759第六章思考題1試畫出簡單蒸汽動力裝置的系統(tǒng)圖、簡單蒸汽動力循環(huán)的PV圖與TS圖。2既然利用抽氣回熱可以提高蒸汽動力裝置循環(huán)的熱效率，能否將全部蒸汽抽出來用于回熱為什么回熱能提高熱效率答采用回熱措施，雖然對每KG蒸汽來說做功量減少，但抽汽在凝結時所放出的潛熱卻全部得到的利用，進入鍋爐給水溫度提高了，使每KG工質在鍋爐中吸收的熱量大為減少，因此，提高了循環(huán)效率。但抽汽量不是越多越好，是根據(jù)質量守恒和能量守恒的原則確定的。3蒸汽動力裝置循環(huán)熱效率不高的原因是冷凝器放熱損失太大，如取消冷凝器而用壓縮機將乏氣直接升壓送回鍋爐是否可以答乏氣如果是水汽混合的，則不能進行壓縮。如果全部是氣體進行壓縮，則體積流量太大，需要采用大尺寸的機器設備，是不利的。4卡諾循環(huán)優(yōu)于相同溫度范圍的其它循環(huán)，為什么蒸汽動力循環(huán)不采用卡諾循環(huán)答與郎肯循環(huán)相同溫限的卡諾循環(huán)，吸熱過程將在氣態(tài)下進行，事實證明氣態(tài)物質實現(xiàn)定溫過程是十分困難的，所以過熱蒸汽卡諾循環(huán)至今沒有被采用。那么，能否利用飽和區(qū)定溫定壓的特性形成飽和區(qū)的卡諾循環(huán)，從原理上看是可能的，但是實施起來，有兩個關鍵問題，一是，汽輪機出口位于飽和區(qū)干度不高處，濕度太大使得高速運轉的汽輪機不能安全運行，同時不可逆損失增大，其二，這樣的卡諾循環(huán)，壓縮過程將在濕蒸汽區(qū)進行，氣液混和工質的壓縮會給泵的設計和制造帶來難以克服的困難，因此迄今蒸汽動力循環(huán)未采用卡諾循環(huán)。5如果柴油機在使用過程中，噴油嘴保養(yǎng)不好，致使燃油霧化不良，燃燒延遲，問此時柴油機的經(jīng)濟性如何答燃燒延遲，沒有充分膨脹便開始排氣，這將使熱效率顯著降低，且排氣冒黑煙，這是很不好的。6今有兩個內(nèi)燃機的混合加熱循環(huán)，它們的壓縮比、初態(tài)、總的加熱量相同，但兩者的定容升壓比不同，（1）請在PV圖與TS圖上表示出這兩個循環(huán)的相對位置；（2）利用TS圖定性地比較這兩個循環(huán)的熱效率。7燃氣輪機裝置循環(huán)與內(nèi)燃機循環(huán)相比有何優(yōu)點為什么前者的熱效率低于后者答燃氣輪機與內(nèi)燃機相比，沒有往復運動機構，可以采用很高的轉速，并且可以連續(xù)進氣，因而可以制成大功率的動力裝置。但要保持燃氣輪機長期安全運行，必須限制燃氣進燃氣輪機時的最高溫度，目前為700800C，所以效率比較低。8試述動力循環(huán)的共同特點。答有工質在高溫熱源吸熱，在低溫熱源放熱，并對外輸出功。習題61某朗肯循環(huán)新蒸汽的參數(shù)為P14MPA、T1400C，乏氣的壓力P24KPA，忽略泵功，試計算此循環(huán)的循環(huán)凈功、加熱量、熱效率及乏氣的干度X。如果T1550C呢解1點P14MPA,T1400C查表得H1321571KJ/KG,S16773KJ/KGK2點S2S16773KJ/KGK,P24KPA查表得H2204013KJ/KG,X078934點由P3P24KPA查表得H312129KJ/KG吸熱量Q1H1H332157112129309442KJ/KG凈功量WNETH1H2321571204013117558KJ/KG熱效率37991QNET4309587干度X07891點由P14MPA,T1550C查表得H1355858KJ/KG,S17233KJ/KGK2點由S2S17233KJ/KGK,P24KPA查表得H2217911KJ/KG,X084634點由P34KPA,查表得H312129KJ/KG吸熱量Q1H1H335585812129343729KJ/KG凈功量WNETH1H2355858217911137947KJ/KG熱效率40131QNET9347干度X084662某蒸汽動力裝置，氣輪機入口蒸汽的參數(shù)為P113MPA,T1535C,在氣輪機內(nèi)膨脹做功至干飽和蒸汽后被送入再熱器，在定壓下重新加熱到535C，再進入氣輪機后半部繼續(xù)膨脹至乏氣壓力7KPA,如蒸汽流量為200T/H，忽略泵功，計算氣輪機的軸功、循環(huán)效率及乏氣干度X。設煤的發(fā)熱量為2104KJ/KG,求理論煤耗量。解1點由P113MPA,T1535C得H1343018KJ/KG,S16559KJ/KGK5點由S5S16559KJ/KGK,得P51082MPA，H5277907KJ/KG點由得CT3151，/827/01KKGJSKGJH，2點由，P27KPA得12SH2243067KJ/KG，X2094134點由P3P2得H316338KJ/KG吸熱量KGJHQ/2340107295381640531凈功量KGJHHWNET/94173672430507291825熱效率904320171QWNETHTQ/4102煤耗率63某船用理想蒸汽動力裝置，氣輪機入口新蒸汽參數(shù)為P16MPA、T1560C,冷凝器內(nèi)蒸汽壓力為6KPA,忽略泵功，求循環(huán)熱效率。若該裝置的功率為10MW，求每小時耗汽量為多少解1點由P16MPA,T1560C得H1356268KJ/KG,S17057KJ/KGK2點由S2S1,P26KPA得H2217335KJ/KG,X0836934點由P3P2得H31515KJ/KG吸熱量Q1H1H33562681515341118KJ/KG凈功量WNETH1H2356268217335138933KJ/KG熱效率407318391QNETHTWNET/2560氣耗量64某蒸汽動力裝置采用一次抽汽回熱循環(huán)，氣輪機入口的參數(shù)為P110MPA,T1400C,冷凝器壓力P2005MPA,當蒸汽膨脹至2MPA時抽出KG蒸汽進入混合式加熱器，定壓放熱以加熱來自冷凝器的（1）KG冷凝水，使其成為抽汽壓力下的飽和水，經(jīng)水泵加壓后送回鍋爐。求此循環(huán)的熱效率機1KG工質所作的軸功。解1點由P110MPA,T1400C得H1309993KJ/KG,S16218KJ/KGKA點由SAS1,PA2MPA得HA273962KJ/KG2點由S2SA,P2005MPA得H2215795KJ/KG,X078834點由P3P2得H334058KJ/KG56點由P5PA得H590857KJ/KG抽汽量236805346279081353535HHA熱效率71590832168011532H軸功WSH1H5309993908570367180445KJ/KG65一內(nèi)燃機定容加熱循環(huán)12341，如圖630所示。已知P101MPA、T160C、6，工質為空氣，比熱容為定值，循環(huán)中吸熱量Q1880KJ/KG,求此循環(huán)的熱效率。如果絕熱膨脹不在點4停止，而是讓其一直膨脹到點5，使P5P1,試求循環(huán)123451的熱效率，后一循環(huán)使工質達到了充分膨脹，從經(jīng)濟性考慮是有利的，為什么汽油機不采取這一方案解（1）循環(huán)熱效率為51614K（2）1到2為可逆絕熱過程，所以有KTVTKK6823141122MPAPKK90411122到3為定容吸熱過程，所以有KCQTV1907862123MPAP4392333到5為可逆絕熱過程，又因為105所以有KPTK695413901355放熱過程為定壓過程，所以循環(huán)的放熱量為KGJCQP/083152所以循環(huán)的熱效率為587403612Q之所以不采用此循環(huán)，是因為實現(xiàn)氣體定容放熱過程較難。66壓縮比為75的奧圖循環(huán)，吸氣狀態(tài)為98KPA和285K，試分別計算絕熱指數(shù)K13和K14兩種情況下，壓縮沖程終了時的壓力和溫度以及循環(huán)熱效率。解1K14循環(huán)熱效率為537114K壓縮過程為可逆絕熱過程，所以有KTVTKK6828141122KPAPVKK164579812122K13循環(huán)熱效率為36547113K壓縮過程為可逆絕熱過程，所以有KTVTKK228131122KPAPKK457931121267一壓縮比為6的奧圖循環(huán)，進氣狀態(tài)為P1100KPA、T1300K，在定容過程中吸熱540KJ/KG,空氣的質量流率為100KG/H,已知K14,CV071KJ/KGK,試求輸出功率及熱效率。解循環(huán)熱效率為51614K每KG空氣對外所作的功為KGJQW/27051所以輸出功率為WHMW6/62768某內(nèi)燃機混合加熱循環(huán)，吸熱量為2600KJ/KG,其中定容過程與定壓過程的吸熱量各占一半，壓縮比14,壓縮過程的初始狀態(tài)為P1100KPA、T127C,試計算輸出凈功及循環(huán)熱效率。解1到2為可逆絕熱過程，所以有KTVTKK86214301122KPAPKK3411122到3為定容過程，所以有KTCQV26758710323KPAP44233所以定容增壓比為1038627532TP3到4為定壓過程，所以有KCQTV39705041343KPAP2834所以預脹比為4126759034TV所以循環(huán)熱效率為63148103410341KK所以循環(huán)的凈功為KGJQW/6526169某內(nèi)燃機混合加熱循環(huán)，如圖631所示。其中T190C、T2400C、T3590C、T5300C,工質可視為空氣，比熱容為定值，求循環(huán)的熱效率及相同溫度范圍卡諾循環(huán)的熱效率。解首先求出壓縮比、定容增壓比和預脹比1到2為絕熱壓縮過程，所以有684371121212KKTTV2到3為定容加熱過程，所以有283167232323TPT5到1為定容過程，所以有16328154515KKTT3到4為定壓過程，所以有KV06334所以循環(huán)熱效率為245162831428316461KK相同溫度范圍卡諾循環(huán)的熱效率為740814T610內(nèi)燃機混合加熱循環(huán)，已知P101MPA、T127C、16、15,循環(huán)加熱量Q11298KJ/KG,工質可視為空氣，比熱容為定值，求循環(huán)熱效率及循環(huán)最高壓力。若保持與Q1不變，而將定容增壓比分別提高到175與225，試再求這兩種情況下循環(huán)的熱效率。解115由1到2的壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有KTVTKK90163041122MPAPKK854112122V由2到3的過程為定容加熱過程，所以23VKTPPA2784123MAX由于循環(huán)的加熱量已知，所以有KCTQTCPVV230419367298136423134421由3到4為定壓過程，所以有MPA27534344TV所以預脹比為71364234V所以熱效率為63901754151614KK2175由1到2的壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有KTVTKK90163041122MPAPKK854112122V由2到3的過程為定容加熱過程，所以23VKTPT1597902323MPAP487575123MAX由于循環(huán)的加熱量已知，所以有KCTQTCPVV23970415972981523134421由3到4為定壓過程，所以有MPA4873434TV所以預脹比為50719234V所以熱效率為1065071541751614KK3225由1到2的壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有KTVTKK90163041122MPAPKK854112122V由2到3的過程為定容加熱過程，所以23VKTPT04592323MPA1284523MAX由于循環(huán)的加熱量已知，所以有KCTQTCPVV25704192729804523134421由3到4為定壓過程，所以有MPA8734344TV所以預脹比為25104734V所以熱效率為46123541251614KK611某柴油機壓縮前的空氣溫度為90C，柴油的著火溫度為400C，試問，為了引燃柴油，最低壓縮比為多少已知空氣的加熱指數(shù)K140。解壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有684371121122KKKTTVT612某燃氣輪機的進氣狀態(tài)為P101MPA、T122C,循環(huán)增壓比8,工質為空氣，比熱容是常數(shù)，定壓吸熱后的溫度為600C。計算壓氣機所消耗的軸功、燃氣輪機所作的軸功、燃氣輪機裝置輸出的凈功及循環(huán)熱效率。解根據(jù)理想絕熱過程得過程方程，可得KTK385429112987343所以壓氣機所耗軸功KGJTCHWP/4620545102121燃氣輪機所作軸功P/839817343432輸出凈功KGJWNET/3615240823912熱效率8411K613某燃氣輪機裝置的進氣狀態(tài)為P101MPA、T127C,循環(huán)增壓比4,在燃燒室中的加熱量為333KJ/KG，經(jīng)絕熱膨脹到01MPA。設比熱容為定值，試求循環(huán)的最高溫度和循環(huán)的熱效率。解根據(jù)理想絕熱過程得過程方程，可得KTK84530112所以有CQP37045123MAX熱效率為327411K第七章思考題1什么情況下必須采用多級壓縮多級活塞式壓縮機為什么必須采用級間冷卻答為進一步提高終壓和限制終溫,必須采用多級壓縮。和絕熱壓縮及多變壓縮相比，定溫壓縮過程，壓氣機的耗功最小，壓縮終了的氣體溫度最低，所以趨近定溫壓縮是改善壓縮過程的主要方向，而采用分級壓縮、中間冷卻是其中一種有效的措施。采用此方法，同樣的壓縮比，耗功量比單級壓縮少，且壓縮終溫低，溫度過高會使氣缸里面的潤滑油升溫過高而碳化變質。理論上，分級越多，就越趨向于定溫壓縮，但是無限分級會使系統(tǒng)太復雜，實際上通常采用24級。同時至于使氣缸里面的潤滑油升溫過高而碳化變質,必須采用級間冷卻。2從示功圖上看，單純的定溫壓縮過程比多變或絕熱壓縮過程要多消耗功，為什么還說壓氣機采用定溫壓縮最省功答這里說的功是技術功，而不是體積功，因為壓縮過程是可看作穩(wěn)定流動過程，不是閉口系統(tǒng)，在PV圖上要看吸氣、壓縮和排氣過程和P軸圍成的面積，不是和V軸圍成的面積。3既然余隙不增加壓氣機的耗功量，為什么還要設法減小它呢答有余隙容積時，雖然理論壓氣功不變，但是進氣量減少，氣缸容積不