热工基础课后答案第三章

第三章 习 题

3-1 解：设定熵压缩过程的终态参数为222S T p 和、，而定温压缩过程的终态参数为

222

S T p '''和、,根据给定的条件可知： 1222

T T p p ='='； 又因为两个终态的熵差为S ?，固有：

2

12

22

222

ln

ln

ln

T T Mc

p p mR

T T mc S S S p

g

p

='-'=-'=?

所以有：

)exp(12p

mC

S T T ?-

=

对于定熵压缩过程有：

k

k

k

k

T p T p 2

12111--=

所以：

)exp()exp(])1(exp[()(

11112

112g

p

k k

mR S p mR

S M p mc

k S k p T T p p ?-

=?-

=-?==-

3-2

解：设气体的初态参数为1111m T V p 和、、，阀门开启时气体的参数为

2222m T V p 和、、，阀门重新关闭时气体的参数为3333m T V p 和、、，考虑到刚性容器有：

321V V V ==，且21m m =。

⑴当阀门开启时，贮气筒内压力达到51075.8?Pa ，所以此时筒内温度和气体质量分别为：

K 25366.7

8.752931

21

2=?

==p p T T

kg T R V p m m 0.225293

2870.0271075

1

g 1121=???=

=

=

⑵阀门重新关闭时，筒内气体压力降为 5

104.8?Pa ，且筒内空气温度在排气过程中保持不变，所以此时筒内气体质量为： kg T R V p T R V p m g g 216.025

.366287027.0104.85

2

333

333=???=

=

所以，因加热失掉的空气质量为：

kg m 0.0090.2160.225m m Δ32=-=-=

3-3 解：⑴气体可以看作是理想气体，理想气体的内能是温度的单值函数，选取绝热气缸内的两部分气体共同作为热力学系统，在过程中，由于气缸绝热，系统和外界没有热量交换，同时气缸是刚性的，系统对外作功为零，故过程中系统的内能不变，而系统的初温为30℃，所以平衡时系统的温度仍为30℃。

⑵设气缸一侧气体的初始参数为1111m T V p 和、、，终态参数为111T V p '''、、，另一侧气体的

初始参数为2222m T V p 和、、，终态参数为222

T V p '''、、，重新平衡时整个系统的总体积不变，所以先要求出气缸的总体积。

'

+'==+=???=

=

=???=

=2

13

213

6

2

2

223

6

11

11471.03623.010

12.03032875.01087.010

4.0303287

5.0V V m V V V m p T R m V m

p T R m V g g ＝总 终态时，两侧的压力相同，即p p p ='='21，对两侧分别写出状态方程，

2

1

2222

221

11111

11(,

T V V p T V p T V p T V p T V p T V p ）－总'=

'

''='='

''=

联立求解可得到终态时的压力为：

Pa p 5

1087.1?=

3-4 解：由于Ar 可看作理想气体，理想气体的内能时温度的单值函数，过程中内能不变，故终温K T 6002=，由状态方程可求出终压为：

Pa V V p p 5

5

2

11

2102.03

1106.0?=?

?==

熵的变化为：

K kJ p p mR T

T c S p

/31.143

1ln

2085ln

d Δ1

2g 2

1

=??-=-=

?

3-5 解：由于活塞和氢气侧气缸均是绝热的，

所以氢气在过程中没有从外界吸入热量，可看可逆绝热过程，所以氢气的终温为：

K

p p T T k

k

31.352)

9614

.19807.0(

288)

(

41

.141

.1112

112=?==--氢氢氢氢

根据状态方程可得到终态时氢气的体积：

3

5

5

12212061.0288

109614.131.3521.0109807.01

m T p T V p V ＝＝＝氢氢氢氢氢氢????? 所以，空气终态的体积为： 3

2139.0061.02.0m V ＝－＝空

故空气的终温为：

K 64.0800.1

100.9807288

390.1101.9614V 5

51112空22空=?????==空空空空V p T p T 把空气和氧气作为热力学系统，根据热力学第一定律可得到外界加入的热量为：

J

T T R T R V p T T c T R V p T T R k m T T c m U U U Q g g v g g v 83.44)

28831.3521

41.11288

41571

.0109807.028864.800(71594.02882871

.0109807.0)

()()

(1

1)(5

5

121

11121

111212=?-?

???-?????-+

--+?+?=?=－（＋

）＝－＝

－＝氢氢氢氢氢氢氢空空空空空空空氢氢氢氢空空空空氢空

3-6 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：

Pa A G p p b 5

4

511102.93910

1009.8195101.028?=??+?=+=- 当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：

Pa A

G p p b 5

4

5

22101.95910

1009.895101.028?=??+

?=+

=-

过程可看作可逆绝热膨胀过程，所以：

3

3

1.4

/12

4

/k

12

11210

1.34)

959

.1939.2(

10

1010

100)

(

m p p V V ---?=????==

K

p p T T k

k 17267.)

2.9391.959

(

300)

(

1.4

/0.41

1

212=?==-

所以，活塞的上升距离为：

cm A

V V L 3.410

10010

10

1.34Δ4

3

3

1

2=?-?=

-=

---

3-7

解：⑴ 定温：K T T 30321==，由理想气体的状态方程可得到初终态的体积：

3

6

11

g 173922.110

0.33032876m p T mR V =???=

= 3

6

2

2

g 221766.510

10.3032876m p T mR V =???=

=

所以气体对外所作的功和吸收的热量分别为：

kJ V V T mR V p W g V V 22573.73922

.121766.5ln

3032876ln

d 1

212

1

=???===

?

kJ W Q 22573.-=-=

⑵ 定熵：相当于可逆绝热过程，气体对外所作的功和热量分别为： kJ

p p V p k k V p W k

k V V 135])

31(1[30310287.0611.44

.1]

)

(

1[1

d 4

.114.13

1

1

2112

1

=-?????-=

--=

=

--?

0=Q 终温为： K p p T T k

k 41221.)

0.3

0.1(

303)

(

1.4

1

1.41

1

212=?==--

⑶ n =1.2：为多方过程，根据过程方程可得到气体的终温为： K p p T T n

n 3.252)

0.3

0.1(

303)

(

2

1./20.1

1

212=?==-

气体对外所作的功和热量分别为： kJ p p n T mR W n

n g 5.436])

3

1

(1[1

21.303

2876])

(

1[1

2

.112.11

1

21=--??=

--=

--

kJ n k n T T mc Q V 11.2181

2.14.12.1)303

3.252(717.061

)

(12=--?

-??=---=

3－7解：（1）如果放气过程很快，瓶内气体来不及和外界交换热量，同时假设容器内的气体在放气过程中，时时处于准平衡态，过程可看作可逆绝热过程，所以气体终温为： K p p T T k

k

36.240)

55

.731.147(

293)

(

4

.14

.1112

112=?==--

瓶内原来的气体质量为： kg T R V p m g 737.293831432

0.0410147.15

1111=????=

=

放气后瓶内气体的质量为： kg

714.36

240.831432

0.041073.5552

22=????=

=

T R V p m g

所以放出的氧气质量为：

kg m m m 02.371.473.721=-=-=?

（2）阀门关闭后，瓶内气体将升温，直到和环境温度相同，即K T 2933=,压力将升高，根据理想气体状态方程可得到，最终平衡时的压力为：

Pa T T p p 5

5

2

32

31066.8936

.2402931055.73?=?

?==

（3）如果放气极为缓慢，以至瓶内气体与外界随时处于热平衡，即放气过程为定温过程，所以放气后瓶内的气体质量为： kg T R V p m g 86.3293

831432

04.01055.735

2

222=????=

=

故所放的氧气比的一种情况多。

3-8 解：理想气体可逆多变过程对外作的功和吸收的热量分别为：

kJ

T T c n k n q kJ

T T n R w V g 2736

.83)(1

268.418)(11221=

---=

=

--=

两式相除，并考虑到1

-=

k R c g

V ，可得到：

51=--n

k k

由多方过程的过程方程可得到：

.49413)

/ln(1573)/ln(3331)

/ln()/ln(121121

2

21

1

1=+

=+

=?=--V V T T n V T V T n n

所以有：

6175.1=k

把n 值带入多方过程功的表达式中，可求出：

K kg J T T n w R g ./8915.430240

2)

1494.1(1068.418)1(3

2

1=?-??=

--=

所以有： K kg J k R c g

V ./8.6971

6175.18915

.4301=-=

-=

kg

K J c R c V g P ./6915.11288.6978915.430=+=+=

3－10 解：根据理想气体状态方程，每小时产生烟气的体积为：

h m p T T V p V /877310

1.047315

.27310

5001013253

6

2

21

112=??

??=

?

=

所以可得到烟囱出口处的内直径为：

m D V c D 017.136004

122

=?=?π

3－11解：因为假定燃气具有理想气体的性质，查空气平均比定压热容表得：

)

./(157.1900

1300

117.1400028.1)

./(028.1400)./(117.113001

21

20

2011221

2

1K kg kJ t t t c t c c K kg kJ c C t K kg kJ c C t t P t P

t t P

t P t P =-?-?=

--=

====时，时，

所以过程中燃气的熵变为：

kg J p p R T T c p p R T T

c s g P g P /5.1228

4

.0ln

287.01573673

ln

157.1ln ln ln d 1

2

122112-=?-?=-=-=??

由于熵减少，对于可逆过程，熵减少意味着过程是放热过程

3－12 解：根据刚性容器A 和弹性球B 中气体的初态参数，可求出A 和B 中包含的气体质量分别为： kg

m m m kg T R V p m kg

T R V p m B A B

g B B B A g A A A 267.1360.0300

2873

.0101034.0907.0300287283

.010276.066

＝＋＝总=???==

=???=

=

打开阀门，重新平衡后，气体温度T 依然保持不变，球内压力p （也即总压力）和球的直径成正比，故设：

3

6

1D V cD p π=

=，

带入弹性球B 的初始体积和压力值可得到：

3

56

/104467.33

.010

1034.0m N D p

c ?=?=

=

根据理想气体状态方程有：

3

4

3

6926.061

)61

(m

D c

T

R m D V D T R m V D cD T R m pV g A g A g ==

+?=+?=得到：带入数值，通过叠代可

总总总ππ

所以，球B 终态的压力和体积分别为：

3

35

5

174.06

110387.26926.0104467.3m

D V Pa cD p ==

?=??==π

3－13 解：假设气体的定压和定容比热容都是常数，首先计算此理想气体的气体常数和定压、定容比热容：

)

./(72.1415)./(03.1129620

10700)

./(69.28629

83143

kg K J c R c kg K J T

u c kg K J M R R V g P V g =+==?=

??=

===

所以其焓变和熵变分别为： kg kJ v v

R T

T

c s kg

kJ T c h g

V

P

/ 00 . 808 593

1213

ln 03 . 1129 ln

ln

/ 75 . 877 620 72 . 1415 1

2 1

2 = ? = + = ? = ? = ? = ?

3-14 解：设气体的初态参数为111V T p 、、，终态参数为222V T p 、、。 ⑴ 可逆绝热膨胀：根据过程方程可得到终温：

K v v T T k 67.257)2

1(340)

(

1

4.11

2

112=?==--

气体对外所作的功和熵变分别为：

13.2068)67.257340(12.251000)(21,=?=-??=-=s kJ T T nC W m V

⑵ 气体向真空自由膨胀：气体对外不作功，且和外界无热量交换，故内能不变，由于理想气体的内能和焓均是温度的单值函数，所以气体温度保持不变，焓也保持不变，即

034012=?==h K T T

过程中气体熵变为：

K

J v v c c T T c n v v R T T c n S m V m P V V /99.57662ln 32.81000]ln

)(ln

[)ln

ln

(12,,1

21

21

2=??=-+=+=?

3-15 解：⑴按定值比热容计算： 空气可看作是双原子分子气体，故有：

)./(0.71797.82/8.3142

5/2

5v K kg kJ M R c =?=

=

)./(41.0097.82/8.3142

7/2

7K kg kJ M R c P =?=

=

根据可逆绝热过程的过程方程，可得到终态压力为： MPa T T p k k

0.5180.1)300

480(

p )(

0.41.4

111

22=?==-

内能和与外界交换的功量分别为：

kg kJ T c u V /06129.1800.717ΔΔ=?==

kg kJ u w /129Δ-=-=

⑵按空气热力性质表的数据计算：查表得 kg

kJ u C

t kg kJ u C t /04.345207/32.214272211====

通过差值有

所以有：

kg

kJ u w kg kJ u u u /72.130/72.13032.21404.34512-=?-==-=-=?

3-16 解：首先把标准状态下空气的体积流量值转换为入口状态下和出口状态下的体积流量值： h

m p T T m p m h

m p T T m p m /4.1967293.133830543273108000101325/1061543

.13383029327310800010132532223111=???===???==??标标标体标标标体

转化为质量流量为：

s kg h kg T R m p m g /80.38/6.139667273

287108000

101325=???

?

＝＝

＝

标

体，标

标质

根据开口系统的能量方程，忽略进出口宏观动能和势能的变化并考虑到气体流动时对外不作

轴功，故有烟气每小时所提供的热量为：

）

（质12h h m Q -=?

（1）用平均定压质量比热容数据计算

查表并通过插值可得到： )

./(0179.120

2700044

.1200169.1270)./(0169.1)./(0044.127020

2700200K kg kJ c K kg kJ c K kg kJ c P

P P =-?-?=

==

所以有：h kJ h h m Q /5.355419122500179.16.13966712=??=-=?

）（质

（2）将空气视为双原子理想气体，用定比热容进行计算

)./(41.0097.82/8.3142

7/2

7K kg kJ M R c P =?=

=

所以有：h kJ h h m Q /6.35056567250004.16.13966712=??=-=?

）（质

3-17 解：混合后各成分的质量分数为：

0.05675

50500.142

11

2

2

=+?=

+=

m m m co co ωω

20.16375

5075

0.232500.062

12

2,11,2

2

2

=+?+?=

++=

m m m m o o o ωωω

0.0275

5050

0.0521122=+?+=

m m m O

H

O

H

ωω

0.76175

5075

0.768500.75ω2N =+?+?=

折合分子量为：

28.8528

0.76118

0.0232

0.16344

0.056

1

1

i

i =+++=

=∑

M M ω

)./(2288.28.85

8314K kg J M

R R g ===

3-18 解：体积分数等于摩尔分数：

29.72180.04280.79320.05440.12=?+?+?+?==

∑i

i

M

M φ

)./(7.79229.72

8314K kg J M R

M

R R i

i

g ==

=

=

∑φ

体积流量为：

h m p T T m p m /106.2810

0.98553273

10

10301013253

55

3

2

2?=??

???=

?

=

?

?

标

标标体，标

3-19 解：根据混合理想气体的状态方程有： )./(2265.313

0.166

1055

g K kg J T pv R =??=

=

35312

265.8314.R R

M g

==

=

又因为：

∑

=

i

i

1

M M ω 1i

=∑ω

联立求解得到： 40.29,

60.702

2CO N ==ωω

3-20 解：⑴ 该未知气体的气体常数g R 及摩尔质量M ： 根据混合理想气体状态方程可得： K)/(0282.283.6952

100.26

?=???=

=

kg J mT pV R g

4829.0282.8314===

g

R R

M

气体组元的质量分数分别为： 5

3,

5

22

2

=

=

CO O ωω

所以未知气体的气体常数：28ω1

未知i

i =?=

∑

M M M

⑵ 该未知气体的分压力：

未知气体为氮气，先求出它的摩尔分数：

6316.028

3

322

2832=+=

N x

所以氮气的分压为：

kPa px p N N 32.1266316.02.022=?==

3-21 解：理想气体两过程之间的熵差为：

122

1

12ln

v v R dT T

C s s g V +=

-?

由于假设理想气体的比热容为常数，所以有：

1

21

212ln

ln

v v R T T C s s g V +=-

考虑到理想气体多变过程（1≠n ）的过程方程及定容比热容和C V 、R g 的关系：

1;;121121

211

2

-=???

? ??=???? ??=-k R C P P T T P P v v g V n

n

n 把上面三式带入熵的表达式并整理可得： 1

2

11212112ln )1(ln ln 1p p R k n k n P P R P P k R s s g n

g n

n

g

--=???

? ??+???? ??-=

-- 考虑到理想气体多变过程（1≠n ）的过程方程及定容比热容和C V 、R g 的关系：

1;1

1

2112

-=???

? ??=-k R C T T v v g V n 把上面两式带入熵的表达式并整理可得： 12

1

1

2112

12ln )1)(1()(ln ln 1T T k n R k n T T R T T k R s s g n g g

---=???

? ??+-=-- 3-22 解：在T-s 图上任意两条定压线之间的水平距离为，在相同的温度T 下，压力分别为p 1和p 2时两态的熵差,故有：

1

2ln Δp p

R s g -=

显然不管在任何温度下，它们都相等；

在T-s 图上任意两条定容线之间的水平距离为，在相同的温度T 下，体积分别为V 1和V 2时两态的熵差,故有：

1

2ln

Δv v R s g =

显然不管在任何温度下，它们都相等。

3-23 解：根据理想气体的状态方程，可求出初态和终态气体的比容分别为：

kg m p T R v kg m p T R v g g /2931.010

2.447328.260/7387.010

05.129828.2603

5

2223

5

111=??===??==

由c P 和c V 的关系，可得到： )

./(66.743,

)./(94.100328.26035

.1K kg J c K kg J c R c c k c c V P g V P V

P ==?==-==

所以每千克气体内能和熵的变化分别为：

)

./(00.10305

.12.4ln

28.260298

473ln

94.1003ln

ln

/5.130********.743)(1

21

212K kg J p p R T T c s kg J T T c u g P V =?-?=-=?=?=-=?

3-24 解：可逆定压过程系统从外界吸收的热量等于系统焓的变化，所以有：

)

.(102264.3297

741103349)()(3

3

1212K kg R c Q c Q T T m Q T T mc Q H g

V p

p ?=+?=

+=

=

-?=-?=?

系统内能的变化为：

kJ T T mc U V 76.2390741102264.3)(3

12=??=-=?

所以系统对外所作的功为：

KJ 9580.297

0.7410.297

3349R C QR )T (T mR W g v g 12g =+?=+=-=

3-25 解：设理想气体的摩尔数为n ，由理想气体的状态方程可得： )

.(51.5668314

.8274

.010172.0)

.(17.8830314.8142

.010517.0622

226

1111mol K nT R V p nT mol K nT R V p nT =??=

?=

=??=?=

由于过程的焓变已知，所以可得到该理想气体的摩尔定压热容：

)./(685.2017

.883051.566865400

,mol K J T n H c m P =--=??=

所以气体的摩尔定容热容为：

)./(371.12314.8685.20,,mol K J R c c m P m V =-=-=

由此可求出该气体的摩尔质量：

mol g c c M V m V /837.84.1371.12,===

所以气体的内能变化为：

kJ T nc U m V 11.39)17.883051.5668(371.12,-=-?=?=?

气体的定压热容为：

)./(34.2837

.8685.20,K kg kJ M

c c m P P ==

=

3-26 解： ⑴ 可逆膨胀；

可逆定温膨胀过程系统对外所作的功及熵变为：

kJ V V T nR V V

T nR V P W g g 6.714010ln 3738314ln

d d 1

22

1

2

1

=??===

=

?

?

K kJ V V R S g /91.110ln 8314ln

1

2=?==?

⑵ 向真空膨胀；

理想气体的绝热真空自由膨胀系统对外不作功W=0，熵变为：

K kJ V V R S g /91.110ln 8314ln

1

2=?==?

⑶ 在外压恒为0.1MPa 的环境中膨胀。

此过程系统对外所作的功无法计算，如果过程终态为平衡态，则系统熵变依然为：

K kJ V V R S g /91.110ln 8314ln

1

2=?==?

3-27 解：要想判断喷管的形状，必须计算临界压力P cr ，

368.0141.127.0121

41.141

.111=?

?

? ??+?=??? ??+=--k k

cr k P P MPa 可见被压大于临界压力，故在出口处没有达到当地声速，所以此喷管为渐缩喷管。 计算喷管出口截面面积，首先要知道喷管出口截面的参数，

kg m P P P RT P P v v k

k

/532.05.07.010

7.010232873

41.11

6

1

21111

2112=??

? ?????=

???

?

??=

?

??

?

??= K R

v P T 8.926287

532

.0105.06

222=??=

=

()()s m T T c c P /6.4398.92610235.1004414.1414

.1212=-??=-=

所以喷管的出口截面面积为：

2

2

2226.76

.439532.06.0cm c v q A m =?=

=

3-28 解：当被压取临界压力时可达到最大质量流量，根据临界压力与初压的关系可得：

Pa k P P k k

cr 5

14.14

.15111032.014.12106.012?=?

?

? ??+??=??? ??+=-- 最大质量流量为：

s

kg RT p k k k

A v p k k k

A q k k m /42.0853

28710

36.014.1214.14

.1210

51212121212

14.12

4

1

2

1

12

min 1

1

12

min

max ,=????? ??++?=??? ??++=??? ??++=----

3-29 解：首先计算入口参数

()

K c c T T T T c c P

a a a P a 9.6831

414.1414

.12

11=?

?? ??+=?-= MPa T T P P k

k a a 533.09.683673105.04

.114.16

111=??? ????=???

? ??=--

所以临界压力，即被压为：

MPa 810.20.528330.5)1

2(

11=?=+=-k k

cr k p P

最大质量流量为：

s kg v P k k k A q k /1.2673

28710

533

.04.224.28.210

25)1

2

(12

12

2

4

.02

4

1

11

2min

max =????

?

???

?=++=--

由绝热过程方程可得到出口比容为：

kg m P RT P P v P P v k

k

/582.010533.09.683287281.0533.03

64.11

1112111212=????? ??=???

? ??=???? ??= 所以出口流速为：

m/s 88.84810

25582.01.24

22max 2=??==-A v q c

3-30 解：温度计测量的是空气的滞止温度，所以空气实际温度为：

C 52.81004

2120

6022

2

*

?=?-

=-

=P

C c

T T

3-31 解：如果在喷管中气体是理想的流动，即为可逆绝热稳定流动，则根据过程方程，可得到理论出口参数为：

K P P T T k k 38.3215.28.13534

.114.11

1212=???

???=???

? ??=--

所以理论出口流速为：

()()s m T T c c P /25238.3213535.1004414.1414.1212=-?=-=

所以实际出口流速为：

s m c c /1.239252

9.09.02

2

2'

2

=?=

='

所以实际出口温度为：

K c c T T P

5.3245

.100421

.23935322

2

2

12=?-

='-

='

由理想气体的状态方程可得到：

kg m P T R v /052.010

8.15.3242873

6

222

=??=

''='

所以喷管中气体的流量为：

s kg v A c q m /36.7052

.010

161.2394

2

22=??=

''=

-

3-32 解：滞止温度分别为：

K c c

T T

P 97.2975.10042100

29322

2

=?+

=+

=*

K c c

T T

P 91.3125.10042200

29322

2

=?+

=+

=*

K c c

T T

P

64.3725

.10042400

29322

2

=?+

=+

=*

滞止压力分别为：

MPa T T P P k k

060.129397.297101.014.14

.16

1

==?

?

? ????=?

??

? ??=--*

*

MPa T

T

P P k k

260.129391.312101.014.14

.161==??? ????=???

? ?

?=--*

*

MPa T T P P k k

2320.29364.372101.014.14

.16

1

==?

?

? ????=?

??

? ??=--*

*

热工基础课后答案第三章

第三章 习 题 3-1 解：设定熵压缩过程的终态参数为222S T p 和、，而定温压缩过程的终态参数为 222 S T p '''和、,根据给定的条件可知： 1222 T T p p ='='； 又因为两个终态的熵差为S ?，固有： 2 12 22 222 ln ln ln T T Mc p p mR T T mc S S S p g p ='-'=-'=? 所以有： )exp(12p mC S T T ?- = 对于定熵压缩过程有： k k k k T p T p 2 12111--= 所以： )exp()exp(])1(exp[()( 11112 112g p k k mR S p mR S M p mc k S k p T T p p ?- =?- =-?==- 3-2 解：设气体的初态参数为1111m T V p 和、、，阀门开启时气体的参数为 2222m T V p 和、、，阀门重新关闭时气体的参数为3333m T V p 和、、，考虑到刚性容器有： 321V V V ==，且21m m =。 ⑴当阀门开启时，贮气筒内压力达到51075.8?Pa ，所以此时筒内温度和气体质量分别为： K 25366.7 8.752931 21 2=? ==p p T T kg T R V p m m 0.225293 2870.0271075 1 g 1121=???= = = ⑵阀门重新关闭时，筒内气体压力降为 5 104.8?Pa ，且筒内空气温度在排气过程中保持不变，所以此时筒内气体质量为： kg T R V p T R V p m g g 216.025 .366287027.0104.85 2 333 333=???= = 所以，因加热失掉的空气质量为： kg m 0.0090.2160.225m m Δ32=-=-= 3-3 解：⑴气体可以看作是理想气体，理想气体的内能是温度的单值函数，选取绝热气缸内的两部分气体共同作为热力学系统，在过程中，由于气缸绝热，系统和外界没有热量交换，同时气缸是刚性的，系统对外作功为零，故过程中系统的内能不变，而系统的初温为30℃，所以平衡时系统的温度仍为30℃。 ⑵设气缸一侧气体的初始参数为1111m T V p 和、、，终态参数为111T V p '''、、，另一侧气体的 初始参数为2222m T V p 和、、，终态参数为222 T V p '''、、，重新平衡时整个系统的总体积不变，所以先要求出气缸的总体积。

互换性习题及问题详解

第一章绪论 1-1．什么叫互换性？为什么说互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守原则？列举互换性应用实例。（至少三个）。 答：（1）互换性是指机器零件（或部件）相互之间可以代换且能保证使用要求的一种特性。 （2）因为互换性对保证产品质量，提高生产率和增加经济效益具有重要意义，所以互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守的原则。 （3）列举应用实例如下： a、自行车的螺钉掉了，买一个相同规格的螺钉装上后就能照常使用。 b、手机的显示屏坏了，买一个相同型号的显示屏装上后就能正常使 用。 c、缝纫机的传动带失效了，买一个相同型号的传动带换上后就能照 常使用。 d、灯泡坏了，买一个相同的灯泡换上即可。 1-2 按互换程度来分，互换性可分为哪两类？它们有何区别？各适用于什么场合？ 答：（1）按互换的程来分，互换性可以完全互换和不完全互换。 （2）其区别是：a、完全互换是一批零件或部件在装配时不需分组、挑选、调整和修配，装配后即能满足预定要求。而不完全互换是零件加工好后，通过测量将零件按实际尺寸的大小分为若干组，仅同一组零件有互换性，组与组之间不能互换。b、当装配精度要求较高时，采用完全互换将使零件制造精度要求提高，加工困难，成本增高；而采用不完全互换，可适当降低零件的制造精度，使之便于加工，成本降低。 （3）适用场合：一般来说，使用要求与制造水平，经济效益没有矛盾时，可采用完全互换；反之，采用不完全互换。 1-3．什么叫公差、检测和标准化？它们与互换性有何关系？ 答：（1）公差是零件几何参数误差的允许围。 （2）检测是兼有测量和检验两种特性的一个综合鉴别过程。 （3）标准化是反映制定、贯彻标准的全过程。 （4）公差与检测是实现互换性的手段和条件，标准化是实现互换性的前提。 1-4．按标准颁布的级别来分，我国的标准有哪几种？ 答：按标准颁布的级别来分，我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。 1-5．什么叫优先数系和优先数？ 答：（1）优先数系是一种无量纲的分级数值，它是十进制等比数列，适用于各种量值的分级。 （2）优先数是指优先数系中的每个数。

热工基础答案

热工答案 3.3 题略 解：（1）泄漏的气体量为 kmol 541.0kg 81.23)27327(44/3.83143 10 3.0) 27347(44/3.83143 10 8.06 6 2 221 1121==+???- +???= -= -=?T R V p T R V p m m m g g （2）泄漏的气体在1bar 及17℃时占有的容积为 3 5 m 05.1310 ) 27317(44 3.831481.23=+??= = p T mR V g 3.6 题略 解：由题意：△U = 0 → T 2 = T 1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有： MPa 2.0Pa 10 0.23 135 121 1 22 221 11=?== ==p p T V p T V p T V p △U =△H = 0 J/K 1426.1kJ/K 10 1426.13 ln 208.0005.0ln ln 3 1 21 2=?=??=-==?=?-p p mR V V mR s m S g g 3.7 题略 解：（1）混合后的质量分数： ωCO2 = 5.6 %， ωO2 =16.32 %， ωH2O =2 %， ωN2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： M eq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： R eq = 288.124 J/（kg ·K ） （4） 体积分数： φCO2 = 3.67 %， φO2 =14.72 %， φH2O =3.21 %， φN2 =78.42 % （5）各组分气体分压力： p CO2 = 0.01101 MPa ， p O2 =0.04416 MPa ， p H2O =0.00963 MPa ， p N2 =0.2353 MPa 3.8题略 解：由题意，H 2的摩尔成分 1%52%12%35%12H =---=x 由教材公式（3.35），求混合气体的当量摩尔质量

最新热工基础第十章-张学学-思考题答案

热工基础第十章思考题答案 1 何谓表面传热系数？写出其定义式并说明其物理意义。 答：q=h（t w-t f），牛顿冷却公式中的h为表面传热系数。表面传热系数的大小反映对流换热的强弱。 2 用实例简要说明对流换热的主要影响因素。 答：（1）流动起因室内暖气片周围空气的流动是自然对流。而风机中的流体由于受到外力的作用属于强迫对流。强迫对流和自然对流的换热效果是不同的。 （2）流动的状态流动状态有层流和湍流，层流和湍流的对流换热强度不同，输水管路，水流速度不同，会导致水的流动状态由层流到湍流，那么这两种流动状态对流换热效果是不同的。 （3）流体有无相变水在对流换热过程中被加热变成水蒸气，蒸气在对流换热过程中被冷却变成水，这个过程会吸收和放出汽化潜热，两个换热过程的换热量不同。 （4）流体的物理性质流体的物理性质对对流换热影响很大，对流换热是导热和对流两种基本导热共同作用的结果。因此，比如水和油，金属和非金属对流换热效果不同。 （5）换热表面的几何因素换热器管路叉排和顺排换热效果不同，换热管线直径大小对换热效果也有影响。 3 对流换热微分方程组有几个方程组组成，各自到处的理论依据是什么？ 答：（1） 连续性微分方程 （2） 热量平衡方程 （1）动量平衡方程 连续性微分程的依据是根据质量守恒导出的 热量平衡方程是根据能量守恒导出的 动量平衡方程是根据动量守恒导出的 4 何谓流动边界层和热边界层？它们的厚度是如何规定的。 答：流动边界层是由于流体粘度造成速度变化的区域，即速度发生明显变化的流体薄层。速度达到0.99u∞处的y值作为边界层的厚度，用表示。 当温度均匀的流体与它所流过的固体壁面温度不同时，在壁面附近会形成一层温度变化较大的流体层，称为热边界层。过于温度t-=0.99（t∞-）处到壁面的距离为热边界层的厚度。 5 简述边界层理论的基本内容。 答：（1）边界层的厚度与壁面特征长度L相比是很小的量。 （2）流场划分为边界层区和主流区。流动边界层内存在较大的速度梯度，是发生动量扩散的主要区域。在流动边界层之外的主流区，流体可近似为理想流体。热边界层内存在

互换性习题参考答案 2011.9

互换性与测量技术基础习题 第一章：绪论 一、判断题 (×)1.为了使零件具有完全互换性，必须使零件的几何尺寸完全一致。 (×)2.有了公差标准，就能保证零件的互换性。 (√)3.为使零件的几何参数具有互换性，必须把零件的加工误差控制在给定的公差范围内。 (√)4.完全互换的装配效率必定高于不完全互换。 二、选择题 1.保证互换性生产的基础是（A）。 A．标准化B．生产现代化 C．大批量生产 D．协作化生产 2.下列论述中正确的有（ADE）。 A．因为有了大批量生产，所以才有零件互换性，因为有互换性生产才制定公差制． B．具有互换性的零件，其几何参数应是绝对准确的。 C．在装配时，只要不需经过挑选就能装配，就称为有互换性。 D．一个零件经过调整后再进行装配，检验合格，也称为具有互换性的生产。 E．不完全互换不会降低使用性能，且经济效益较好。 三、填空题： 1.根据零部件互换程度的不同，互换性可分（完全）互换和（不完全）互换。 2.互换性是指产品零部件在装配时要求：装配前（不经挑选），装配中（不需调整或修配），装 配后（能满足功能要求）。 3.公差标准是对(几何量误差) 的限制性措施，( 采用相应的技术措施)是贯彻公差与配合制的技 术保证。 4.优先数系的基本系列有: （R5 ）（R10）（R20）（R40）和R80，各系列的公比分别 为：（ ）（ ）（ ）（）和（）。 5.公差类型有（尺寸（角度））公差，（形状）公差，（位置）公差和（表面粗糙度）。 6.零件几何要求的允许误差称为（几何量公差），简称（公差）。 四、问答题： 1．什么叫互换性？它在机械制造业中有何作用？ 答：*互换性是指制成的同一规格的零(部)件中，在装配时不作任何选择，附加调整或修配，能达到预定使用性能的要求。 *它在机械制造业中的作用反映在以下几个方面： （1）在设计方面，可简化设计程序，缩短设计周期，并便于用计算机辅助设计； （2）在制造方面，可保证优质高效生产； （3）在使用方面，使机器维修方便，可延长机器寿命。

热工基础课后答案超详细版

第一章 思考题 1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态得概念？ 答：平衡状态就是在不受外界影响得条件下,系统得状态参数不随时间而变化得状态.而稳定状态则就是不论有无外界影响,系统得状态参数不随时间而变化得状态。可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态得概念,就是为了能对系统得宏观性质用状态参数来进行描述. 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质得压力不变,问测量其压力得 压力表或真空计得读数就是否可能变化? 答：不能,因为表压力或真空度只就是一个相对压力。若工质得压力不变，测量其压力得压力表或真空计得读数可能变化，因为测量所处得环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时,表明被测对象得实际压力愈大还就是愈小？ 答:真空表指示数值愈大时，表明被测对象得实际压力愈小。 ４、准平衡过程与可逆过程有何区别? 答：无耗散得准平衡过程才就是可逆过程,所以可逆过程一定就是准平衡过程，而准平衡过程不一定就是可逆过程. ５、不可逆过程就是无法回复到初态得过程,这种说法就是否正确? 答:不正确。不可逆过程就是指不论用任何曲折复杂得方法都不能在外界不遗留任何变化得情况下使系统回复到初态,并不就是不能回复到初态。 6、没有盛满水得热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧,这就是什幺原因? 答:水温较高时,水对热水瓶中得空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时,热水瓶中得空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7、用U形管压力表测定工质得压力时,压力表液柱直径得大小对读数有无影响? 答:严格说来，就是有影响得,因为Ｕ型管越粗，就有越多得被测工质进入Ｕ型管中,这部分工质越多,它对读数得准确性影响越大。 习题 1－１解: 1. 2. 3. 4. 1-2图1-８表示常用得斜管式微压计得工作原理。由于有引风机得抽吸，锅炉设备得烟道中得压力将略低于大气压力。如果微压机得斜管倾斜角,管内水 解:根据微压计原理，烟道中得压力应等于环境压力与水柱压力之差

热工基础思考题答案(第1-6章)

思考题 第一章 1.平衡状态与稳定状态有何区别热力学中为什幺要引入平衡态的概念 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算若工质的压力不变，问测量其压力的压 力表或真空计的读数是否可能变化 答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响 答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 第二章

互换性与技术测量(第六版可参考)课后习题答案

《机械几何精度设计》习题参考答案绪言 0-1题：写出R10中从250～3150的优先数。 解：公比q10= 1010，由R10逐个取数，优先数系如下： 250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000，2500，3150 0-2题：写出R10/3中从0.012～100的优先数系的派生数系。 解：公比q 10/3= ()3 1010；由R10中的每逢3个取一个数，优先数系如下： 0.012， 0.025， 0.050， 0.100， 0.200， 0.400， 0.800， 1.600， 3.150， 6.300， 1 2.50， 25.00， 50.00， 100.00。0-3题：写出R10/5中从0.08～25的优先数系的派生数系。 解：公比q 10/5=()5 1010；由R10中的每逢5个取一个数，优先数系如下： 0.80， 0.25， 0.80， 2.50， 8.00， 25.0 第一章圆柱公差与配合 1-1题 1. 孔或轴最大极限尺 寸 最小极限尺 寸 上偏差下偏差公差尺寸标注 孔：Φ10 9.985 9.970 -0.015 -0.030 0.015 Φ 10-0.015 -0.030 孔：Φ18 18.017 18.00 +0.017 +0.006 0.011 Φ18017 .0 00 .0 + + 孔：Φ30 30.012 29.991 +0.012 -0.009 0.021 Φ 30+0.012 -0.009 轴：Φ40 39.950 39.888 -0.050 -0.112 0.062 Φ 40-0.050

-0.060 轴：Φ60 60.041 60.011 0.041 +0.011 0.030 Φ 60+0.041 +0.011 轴：Φ85 85.00 84.978 -0.022 0.022 Φ 85-0 -0.022 1-2题 （1）为间隙配合，孔与轴配合的公差带代号为：φ208 8 d H （3）为过盈配合，孔与轴配合的公差带代号为：φ556 7 r H 1-3题 （1）为基孔制的间隙配合 （2）为基轴制的过渡配合 φ20 + 0 - H8 d8 +0.033 -0.065 -0.098 最大间隙：Xmax=+0.131㎜ 最小间隙：Xmin=+0.065㎜ 配合公差为：f T =0.066㎜ r 6 φ55 + 0 - H7 +0.030 +0.060+0.041 最大过盈：Ymax=-0.060㎜ 最小过盈：Ymin=-0.011㎜ 配合公差为：f T =0.049㎜ φ50 + 0 - H8 f7 +0.039 -0.025 -0.050 孔、轴公差：h T =0.039㎜,s T =0.025㎜； 配合的极限：Xmax=+0.089㎜，Xmin=+0.025㎜ 配合的公差：f T =0.064㎜ + 0 - +0.006 -0.015 -0.013 K7 h 6 孔、轴公差：h T =0.021㎜, s T =0.013㎜； 配合的极限：Xmax=+0.019㎜，Ymax=-0.015㎜

热工基础课后题答案

二零一七年，秋

第一章 热力学第一定律 1-1用水银压力计测量容器中的压力，在水银柱上加一段水，若水柱高1020mm ，水银柱高900mm ，当时大气压力计上的度数为b 755mmHg p =。求容器中气体的压力。 解：查表可知：21mmH O=9.80665Pa 1mmHg=133.3224Pa 由题中条件可知 2H O Hg b 1020 mm 9.80665 Pa 900mm 133.3224Pa 755mm 133.3224Pa 230.651 KPa 0.231MPa p p p p =++=?+?+?=≈容器 即容器中气体的压力为0.231MPa 。 1-2容器中的真空度为600mmHg v p =，气压计上的高度是b 755mmHg p =，求容器中气体的绝对压力（用Pa 表示）。如果容器中的绝对压力不变，而气压计上高度为 b 770mmHg p =，求此时真空表的度数（以mmHg 表示）. 解：因为 600mmHg=600mm 133.3224Pa=79993.4Pa v p =? b 755mmHg=755mm 133.3224Pa=100658.4Pa p =? 容器中气体的绝对压力为 b v 100658.479993.420665Pa p p p =-=-= 若以mmHg 表示真空度，则 20665 20665Pa= mmHg 155mmHg 133.3224 p == 则当气压计高度为b 770mmHg p =时，真空表的读数为 770mmHg 155mmHg 615mmHg v b p p p '=-=-= 1-3用斜管压力计测量锅炉烟道气的真空度，管子倾斜角30α=?，压力计使用密度 30.8g/cm ρ=的煤油，斜管中液柱长200mm l =，当地大气压力b 745mmHg p =。求烟气

互换性课后答案

课后题第一章习题 第一章圆柱公差与配合 基本要求： 公差配合基本术语及定义，公差带图示法。 圆柱体结合的特点。公差与配合国家标准的体系和结构，标准公差，基本偏差，公差带与配合。公差与配合的选用：基孔制与基轴制的选择，公差等级的选择，配合的选择，不同基准制的应用。公差与配合在图纸上的标注。 1.计算出表中的极限尺寸，上.下偏差和公差，并按国家标准的规定标注基本尺 寸和上下偏差（单位为mm）。

2. 已知下列三对孔，轴相配合。要求： （1） 分别计算三对配合的最大与最小间隙（X m ax ，X m in ）或过盈（Y m ax ，Y m in ） 及配合公差。 （2） 分别绘出公差带图，并说明它们的配合类别。 ① 孔：Φ20033.00+ 轴：Φ20065 .0098.0-- ② 孔：Φ35007.0018.0+- 轴：Φ350016.0- ③ 孔：Φ55030.00+ 轴：Φ55060.0041.0++ 3. 下列配合中，查表1——7，表1——10，表1——11确定孔与轴的最大与最小间隙或过盈以及配合公差，画出公差带图，并指出它们属于哪种基准制和哪类配合？ （1）Φ50H8/f7 （2）Φ80G10/h10 （3）Φ30K7/h6 （4）Φ140H8/r8 （5）Φ180H7/u6 （6）Φ18M6/h5 4．将下列基孔（轴）制配合，改换成配合性质相同的基轴（孔）制配合，并查表1——8，表1——10，表1——11，确定改换后的极限偏差。 （1）Φ60H9/d9 （2）Φ30H8/f7 （3）Φ50K7/h6 （4）Φ30S7/h6 （5）Φ50H7/u6 5.有下列三组孔与轴相配合，根据给定的数值，试分别确定它们的公差等级，并选用适当的配合。 （1）配合的基本尺寸=25mm ，X m ax =+0.086mm ，X m in =+0.020mm

互换性习题标准答案

1.4 互换性的意义及作用? 设计方面：可以最大限度地采用标准件、通用件和标准部件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，加速产品更新。有利于计算机辅助设计和产品的多样化。 制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效率的专用设备，提高产品质量和生产率，降低制造成本。 装配过程：提高装配质量，缩短装配周期。 使用维修方面：缩短机器的维护时间，节约修护费用，提高机器的使用价值。 1-6 判断下面说法是否正确。（对或错以 √ 或 × 表示） （1）对大批量生产的同规格零件要求有互换性，单件生产则不必遵循互换性原则。（×） （2）遵循互换性原则将使设计工作简化，生产效率提高，制造成本降低，使用维修方便。（√） （3）标准化是通过制定、发布和实施标准，并达到统一的过程，因而标准是标准化活动的核心。（√） 1-7 填空： （1）零部件具有互换性必须满足三个条件，即装配前不需要挑选，装配时不调整或修配，装配后满足使用要求。 （2）在生产中采用的分组装配法，是在设计阶段就确定了的，它属于不完全互换。 （3）为了控制加工误差，在设计时需要规定公差，在制造时需要进行检测。 （4）保证互换性生产的基础是标准化。 （5）R5系列中10～100的优先数是10、16、25、40、63、100。 （6）优先数系R10系列中在1～10的进段中包含11个优先数。它们分别为1.00， 1.25，1.60， 2.00，2.50， 3.15， 4.00， 5.00， 6.30，8.00，10.00 第二章 习题 2-1 图样上给定的轴直径为)017 .0033.0(645++n φ。根据此要求加工了一批轴，实测后得其中最大直径（即最大实际尺寸）为45.033 mm ，最小直径（即最小实际尺寸）为45.000mm 。问加工后的这批轴是否全部合格（写出不合格零件的尺寸范围）？为什么？这批轴的尺寸公差是多少？ 答：轴直径的技术要求)017 .0033.0(645++n φ决定了轴的极限尺寸为033.45max =d mm 和017.45min =d mm 。所以轴合格条件为min max d d d a ≥≥；依据题意，这批轴不能全部合格，不合格零件的尺寸为mm d mm a 017.45000.45≤≤。一批轴的尺寸公差也是由图纸设计阶段决定的，所以仍然为m μ161733=- 2-2 在同一加工条件下，加工30H6孔与加工100H6孔，应理解为前者加工困难还是后者加工困难或者两者加工的难易程度相当？加工50h7轴与加工50m7轴，应理解为前者加工困难还是后者加工困难或者两者加工的难易程度相当？

热工基础题库(带答案)

热工基础题库 一、选择题 基本概念 1.与外界只发生能量交换而无物质交换的热力系统称为。B A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 2.与外界既无能量交换又无物质交换的热力系统称为。D A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 3.开口系统与外界可以有。D A、质量交换 B、热量交换 C、功量交换 D、A+B+C 4.与外界有质量交换的热力学系统是：A A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 5.下列与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换。B A、绝热系统 B、闭口系统 C、开口系统 D、孤立系统 6.实现热功转换的媒介物质称为。C A、系统 B、气体 C、工质 D、蒸气 7.工质应具有良好的和。A A、流动性/膨胀性 B、耐高温性/导热性 C、耐高压性/纯净 D、耐腐蚀性/不易变形 8.若闭系处于热力学平衡状态，则内部工质的处处一致。A A、压力和温度 B、压力和比容 C、比容和温度 D、压力、温度和比容 9.稳定状态是平衡状态，而平衡状态是稳定状态。B A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 10.均匀状态是平衡状态，而平衡状态是均匀状态。C A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 11.下列组参数都不是状态参数。C A、压力；温度；比容 B、内能；焓；熵 C、质量；流量；热量 D、膨胀功；技 术功；推动功 12.下列组参数都是状态参数。A A、焓；熵；比容 B、膨胀功；内能；压力 C、热量；比热；温度 D、技术功；动能；位能 13.下列答案是正确的。B A、10℃=43.8℉=285.15K B、10℃=50℉=283.15K C、10℃=40.2℉=285.15K D、10℃=42℉=283.15K 14.摄氏温度变化1℃与热力学绝对温度变化1K相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 15.摄氏温度变化1℃与华氏温度变化1℉相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 16.若大气压力为100KPa，真空度为60KPa，则绝对压力为。D A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40KPa 17.若大气压力为100KPa，表压力为60KPa，则绝对压力为。A A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40Kpa 18.在工程热力学计算中使用的压力是。A A、绝对压力 B、表压力 C、真空压力 D、大气压力 19.若大气压力为0.1Mpa，容器内的压力比大气压力低0.004Mpa，则容器的B。 A、表压力为0.096Mpa B、绝对压力为0.096Mpa C、真空度为0.104Mpa D、表压力为0.104Mpa

热工基础期末总复习重点(张学学)

热工基础总复习 第一章 1. 系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为 热力系统，简称系统。 2. 系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3. 状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比 体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、 比焓、比熵等，其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本 状态参数。 4. 可逆过程：如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态， 并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。 准平衡过程：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 可逆过程的条件：准平衡过程+无耗散效应。 5. 绝对压力 P 、大气压力 P b 、表压力 P e 、真空度P v p = p + p p — p - p 只有绝对压力p 才是状态参数 N Nb W N Hb Nv 第二章 1. 热力学能：不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位 能之和（热能）。 热力学能符号：U ,单位：J 或kJ 。 热力系统储存能—宏观动能、宏观位能+热力学能 储存能：E ，单位为J 或kJ E U E k E p 2. 热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为： a. 在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 b. 不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 C.进入系统的能量一离开系统的能量 —系统储存能量的变化 3. 闭口系统：与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定，也称为控制 质量系统 闭口系统的热力学第一定律表达式 Q U W 对于微元过程 Q dU W 对于可逆过程 Q dU pdV Q 2 U 1 pdV 对于单位质量工质 q du w q u w 对于单位质量工质的可逆过程 = d// + pdv q = Aw +

热工基础与应用课后习题答案(全)第二版

山东大学 热工基础课后习题解答 第一章 思考题 1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？ 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？ 答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？

答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 习 题 1-1 解： kPa bar p b 100.61.00610133.37555==??=- 1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+= 2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. kPa bar p p p b v 6.50506.0 5.000 6.1==-==- 1-2 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?=30α， 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 mmHg Pa gh p 35.79805.0102008.91000sin 3==????=-αρ＝水柱 mmHg p p p b 65.74835.7756=-=-=水柱 1-3 解： bar p p p a b 07.210.197.01=+=+= bar p p p b 32.005.107.212=-=-= bar p p p b C 65.032.097.02=-=-= 1－4 解： kPa H p p p b 2g mm 15745760＝＝－＝＝汞柱真空室- kPa p p p a 36236021=+=+=真空室 kPa p p p b 19217036212=-=-=

互换性课后习题与答案

第一章 圆柱公差与配合 1. 计算出表中的极限尺寸，上.下偏差和公差，并按国家标准的规定标注基本尺寸和上下偏差（单位为mm ）。（答案） 2. 已知下列三对孔，轴相配合。要求： （1） 分别计算三对配合的最大与最小间隙（X max ，X min ）或过盈（Y max ，Y min ） 及配合公差。 （2） 分别绘出公差带图，并说明它们的配合类别。 ① 孔：Φ20033.00+ 轴：Φ20065 .0098.0--（答案） ② 孔：Φ35007.0018.0+- 轴：Φ350016.0-（答案） ③ 孔：Φ55030.00+ 轴：Φ55060.0041.0++（答案） 3. 下列配合中，查表1——7，表1——10，表1——11确定孔与轴的最大与最小间隙或过盈以及配合公差，画出公差带图，并指出它们属于哪种基准制和哪类配合？ （1）Φ50H8/f7（答案）（2）Φ80G10/h10（答案）（3）Φ30K7/h6（答案）

（4）Φ140H8/r8（答案）（5）Φ180H7/u6（答案）（6）Φ18M6/h5（答案）4．将下列基孔（轴）制配合，改换成配合性质相同的基轴（孔）制配合，并查表1——8，表1——10，表1——11，确定改换后的极限偏差。 （1）Φ60H9/d9（答案）（2）Φ30H8/f7（答案）（3）Φ50K7/h6（答案）（4）Φ30S7/h6（答案）（5）Φ50H7/u6（答案）

参 考 答 案 第一章 圆柱公差与配合 1. 2. ① Xmax=ES-ei=0.131mm ， Xmin=EI-es=0.065mm ， 配合公差：Tx=Xmax-Xmin =0.066mm 属于间隙配合图型如图1.1 图1.1 ② Xmax=ES-ei=0.023mm ， Ymin=Ei-es=-0.018mm ， 配合公差：Ty=Xmax-Ymin=0.041mm, 属于过度配合 图1.2 图型如图1.2

硅酸盐工业热工基础作业答案

硅酸盐工业热工基础作业答案 2-1解:胸墙属于稳定无内热源的单层无限大平壁 单值条件 tw1=1300C tw2=300C δ=450mm F=10 m 2 胸墙的平均温度 Tav ＝（Tw1＋TW2）/2=（1300+300）/2=800C 根据平均温度算出导热系数的平均值 λav ＝＋ x800＝1。48w/ Q=λF(Tw1-Tw2)/δ=（1300－300）/=4 2－2 解：窑墙属于稳定无内热源的多层平行无限大平壁 由Q=t ?/R 或q=t ?/Rt 知，若要使通过胸墙的热量相同，要使单位导热面上的热阻相同才行 单值条件 δ1＝40mm δ2=250mm λ1= λ2=m. 硅藻土与红砖共存时，单位导热面热阻(三层) Rt1=δ1/λ1+δ2/λ2+ δ3/λ3=++δ3/λ3 若仅有红砖（两层） Rt2=δ/λ2+δ3/λ3=δ/+δ3/λ3 Rt1=?+=δ/ 得 δ＝370mm,即仅有红砖时厚度应为370mm 。 2—3 解：窑顶属于稳定无内热源的单层圆筒壁 单值条件 δ＝230mm R1= Tw1=700C Tw2=100C 粘土砖的平均导热系数 λav= 3-3 - R2=R1+δ= 当L=1时,Q=2λ∏( Tw1-Tw2)/4Ln 21d d =1.080.85 因为R2/R1≤2,可近似把圆筒壁

当作平壁处理，厚度δ＝R2－R1，导热面积可以根据平均半径Rav ＝（R1＋R2）/2求出。做法与2－1同。 2－4解：本题属于稳定无内热源的多层圆筒壁 单值条件 λ1＝50W/m 。C λ2＝ W/m 。C δ1＝5mm δ2＝95 mm Tw1=300C Tw2=50C d1=175mm d2=185mm d3=375mm 若考虑二者的热阻，每单位长度传热量 Q=( Tw1-Tw2)X2π/(12131122d d Ln Ln d d λλ+)=2502222.2711851375 501750.1185 X W Ln Ln π =+ 若仅考虑石棉的热阻，则 Q ’= (12)22502222.31131375220.1185 Tw Tw X X W d Ln Ln d ππ λ-== 可见Q ≈Q ’，因而在计算中可略去钢管的热阻。 2—5解：本题属于稳定的无内热源的多层圆筒壁 若忽略交界面处的接触热阻，每单位长度通过粘土砖的热量Q1与通过红砖热量Q2相同 单值条件 d1=2m d2= d3= Tw1=1100C Tw2=80C 先假设交界处温度为600C ，则粘土转与红砖的平均导热系数 1100600 10.000580.835 1.328/.260080 2X0.000510.470.6434/.2 21(1100600)2 1.328500114076/20.29641 av X W m C av W m C av X X Q W m d Ln d λλλ+= +=-===∏∏＋＝＋＝

热工基础作业答案

式中：依题意有：m .mm l s /m .g m /kg .cm /g .sin gl gh p MPa .p p p p v b v b 2020089108080102 3 33===?=====-=ρα ρρkPa kPa kPa p p p kPa Pa Pa m m P Pa O m m H p kPa Pa Pa m m p A P O H b O H b 6.206656.1061.961kPa 98p 656.106106656103332.1Hg 800p 1.961kPa a 34.19618067.9200982.97990103332.1Hg 7351265Hg 2Hg 2222=++=++=∴==??===?===??=-压力单位换算： 附录根据《热工基础》习题参考答案 第二章 热能转换的基本概念和基本定律 热能转换的基本概念 2-3 2-4 2-6 （a ）取水为系统，故为闭口系。系统与外界交换的能量为热能。 （b ）取电阻丝+容器+水为系统，故为闭口绝热系。系统与外界交换的能量为电能。 （c ）取图2-40中虚线框内全部空间为系统，故为孤立系。系统与外界无任何形式的能量交换。

2-7 2-8 2-10 用线性插值法求摄氏温标与华氏温标的换算关系： {}{}{}{}32810 10010032 212212+=--= --??)C ()F () C ()F (t .t t t 得 绝对零度（-273.15℃）所对应的华氏温度为： {})F (.).(.t )F (?-=+-?=67459321527381 MP .a MP .-MPa .p -p p a MP .g H mm .MPa .g H mm x p g H mm .g H mm MPa .a MP x a MP x p 0.0039MPa g 29.0588mmH g H mm -Hg 735.0588mm p -p p Hg 735.0588mm MPa .p mmHg 107.5006MPa -A P Pa .g H mm -A P 0.0039MPa 3941Pa g H 29.56mm g H mm -g H mm .p -p p g H mm p p -p p 2a MP 13.498a MP .a MP .p a MP .p -A P g H mm .a MP .p p p p v b v v v b b 3 v b v v b g b g b 0040094009800940567350980706567357060980706098011265321331126570656735706413098041312655673509801====?==∴======∴==?==========+=∴===+=冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷 冷进进进进则设解法三：依题意有：：附录查解法二：）：附录（查解法一：力为：冷凝器内蒸汽的绝对压）（）附录（查式中：力为：汽轮机进口处的绝对压）（a MP .a MP .-MPa .p -p p a MP .g H mm .MPa .g H mm x p g H mm .g H mm MPa .a MP x a MP x p 0.0039MPa g 29.0588mmH g H mm -Hg 735.0588mm p -p p Hg 735.0588mm MPa .p mmHg 107.5006MPa -A P Pa .g H mm -A P 0.0039MPa 3941Pa g H 29.56mm g H mm -g H mm .p -p p g H mm p p -p p 2a MP 13.498a MP .a MP .p a MP .p -A P g H mm .a MP .p p p p v b v v v b b 3v b v v b g b g b 0040094009800940567350980706567357060980706098011265321331126570656735706413098041312655673509801====?==∴=== ===∴==?==== ======+=∴===+=冷冷冷冷 冷 冷冷 冷 冷 冷 冷 进 进 进 进则设解法三： 依题意有：：附录查解法二：） ：附录（查解法一：力为：冷凝器内蒸汽的绝对压）（）附录（查式中：力为：汽轮机进口处的绝对压）（m m Hg MPa MPa MPa p p p MPa MPa MPa p p p MPa Pa Pa m m Hg p b v v b v 577077.0025.0102.0025.0073.0098.0073.0733********.1550' '2==-=-==-=-===??=

热工基础课后答案第八和九章

第八章 习 题 8-1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m ·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。 解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 W K A R /407.745 2302.0=??= ＝ λδm 热流量 W t t A Q w w 67500002 .05010045232 1=? ??-=－＝δ λ 热流密度 2 /1125002 3675000m W S Q q ＝?= = 8-2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃， 管内对流换热的表面传热系数为70=h W/(m 2 ·K) ，热5000=q W/m 2 ，试求 管壁温度及热流量。 解：由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 C t h q t f w 0 42.1518070 5000=+= += W s q Q 53.2405 .04 5.250002 =?? ??=π ＝ 8-3. 一单层玻璃窗，高1.2m ，宽1m ，玻璃厚0.3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m ·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2 ·K)和202=h W/(m 2 ·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。 解：对流换热计算公式： W h h t t s Q f f 9.7120 105 .10003.05 152012.1112 1 21=+ ? ?+ + -? =＋ －＝λ δ 导热热阻为：W K R /000286.005 .10003.01=== λ δ 内侧对流换热热阻为：W K h R /2.05 1112== = 外侧对流换热热阻为：W K h R /05.020 112 3== = 8-4. 如果采用双层玻璃窗，玻璃窗的大小、玻璃的厚度及室内外的对流换热条件与1-3题相同，双层玻璃间的空气夹层厚度为5mm ，夹层中的空气完全静止，空气的导热系数为