热工学与换热器.doc

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×kJ,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23045 kJ/kg的煤，试求每小时锅炉的耗煤量。
9. 用70℃的水（焓值为293·2 kJ/kg），加热自来水(焓值为84·2 kJ/kg)，若要获得45℃（焓值为188·55 kJ/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）

（2）
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=kg
4. 采用真实比热和平均比热计算量是否一样准确？
5. 理想气体的都随温度而变化，那么它的差值（）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=5.6m,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=0.07 m，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3 m，充入容积为8.5 m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/ m,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c=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=12%，r=6%，r=75%，r=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5 m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=12%，r=7%，r=75%，r=6%。
22. 内燃机排出的废气的摩尔成分为：=7.48%,M=11.9%，M=85.3%，M=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3 m变为6m，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p=0.3MPa,t=30℃,经过下列不同的过程膨胀到同一终压p=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5 m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=1
2. p=2MPa，t=150℃
3. p=0.8MPa,v=0.22 m/kg
4. 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=5000Nm/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/ m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/ m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t=30℃，t=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 t=15℃，=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t=5℃，=60%下进入 加热器，在t=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t=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. p=2MPa、t=350℃的蒸汽，经渐缩喷管流入压力p=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. p=1.5MPa、t=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2cm，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=10cm的渐缩喷管，空气进入喷管之前的压力p=2.5MPa、温度t=80℃，若喷管出口压力为p=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p=0.5MPa、温度t=200℃，蒸汽在喷管中绝热膨胀至p=0.3MPa。若蒸汽流量为2000kg/h,试求喷管出口处的截面积。
7-7. p=1MPa、x=0.97的湿蒸汽要节流到温度t=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p=1MPa和干度x=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p=0.12MPa的蒸汽管路中，试求低压管路中蒸汽的状态参数t、v、h、s，并将节流过程表示在h-s图上。