热工原理课后习题答案.doc

第一章
1－4 解若采用新版教材，数据自行修改，其他相同。
：

1-7 解：膨胀过程系统对外作的功为

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：

1-10 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）

前两种情况能使气球充到2m3

情况三:

所以气球只能被充到的大小，故气体对外作的功为：

第二章
2－4解：状态b和状态a之间的内能之差为：
本题注意符号要表达清楚，采用正确的下角标

所以，a-d-b过程中工质与外界交换的热量为：

工质沿曲线从b返回初态a时，工质与外界交换的热量为：

根据题中a点内能值为0，则b点的内能值为60kJ，所以有:

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：

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：

2-8解：压缩过程压缩过程，系统为闭口系，故采用热力学第一定律的第一解析式
中每千克空气所作的压缩功为：

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：生产过程，系统为开口系

注意符号

所以带动此压气机所需的功率至少为：

2-11解：此过程为开口系统的稳定流动注意稳定流动的物理含义
过程，忽略进出口工质的宏观动能和势能变化，则有：

由稳定流动过程进出口工质的质量守恒有：

则系统的能量平衡式为：

故发电机的功率为：

第三章
3-3解：⑴气体可视是理想气体，其内能是温度的单值函数理想气体的特性
，选取绝热气缸内的两部分气体共同作为热力系。由于气缸绝热，系统和外界无热量交换，同时气缸是刚性的，系统无对外作功，则过程中系统的内能不变，即温度不变保持初温30℃。
⑵设气缸一侧气体的初始参数为，终态参数为，另一侧气体的初始参数为，终态参数为，初始时两侧的状态方程分别为：

则有
取总体积为，；
终态时，两侧的压力相同，即，由于质量相等，则两侧体积相等，分别为，对一侧写出状态方程，

则有即，得终态时的压力为：

3-16 解：首先把标准状态0℃，101325Pa
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：

转化为质量流量为：

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：

（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：

所以有：掌握理想气体状态参数的计算方法

（2）将空气视为双原子理想气体，用定比热容进行计算

所以有：
第四章
4-3 解：理解热机与热泵工作原理

（1）热效率为

（2） 吸热

放热

（3）性能系数

得到
所以

4－7 解：
（1）对于由可逆热机和冷热源构成的孤立系统，根据孤立系统熵增原理得：

所以有：

（2）根据能量守恒，得总功量为：

（3）直接热交换，则，得
总熵变为：

4-13 计算方法与4-7类同。

第五章
5－3 解：1、查表得：

所以：

2、当时，比容仍为

所以为湿饱和蒸汽掌握蒸汽状态的确定方法
。
3、

传出的热量为：

5-5 解：查表得到：
时

1 MPa
2 Mpa
1.3 MPa
(kJ/kg)
3157.7
3137.2
3151.55
(kJ/kg.K)
73018
6.9574
7.1985

理想的绝热过程，熵不变，所以有：
,
查表得到P2时的参数：会利用图表确定状态点

,

所以干度为：

所以出口乏气的焓为：

根据稳定流动的过程方程，可得：

第六章
6-3 解：首先必须熟悉朗肯循环的构成，各状态点间的联系
1点：由P1=6MPa, t1=560°C 得：
h1=3562.68kJ/kg, s1=7.057kJ/(kg.K)
2点：由s2=s1, P2=6kPa 得：
h2=2173.35kJ/kg, x=0.8369
3(4)点：由P3=P2 得：
h3=151.5kJ/kg
吸热量：
q1=h1－h3=3562.68－151.5=3411.18kJ/kg
净功量：
wnet=h1-h2=3562.68-2173.35=1389.33kJ/kg
热效率：

6-6 解: (1)k=1.4
循环热效率为：

压缩过程为可逆绝热过程，所以有：

7-3 解：因为制冷系数为：

制冷量：

供热系数：

供热量：

第八章
8-2 解：由牛顿冷却公式：得到

8-5解：传热系数理解传热过程的定义，同时注意单位

热流通量为：
由得到：

8-6解：传热系数
热流通量为：
为了维持室内温度不变。则必须保证电暖气的散热量等于通过墙壁的换热量，所以电暖气的功率为，
第九章
9-2解：根据多层复壁导热计算公式:

得到：

9-12解:先判断能否用集总参数法：采用集总参数法计算的必要条件

看是否小于0.1，虽然未给出具体值，但由于热电偶材料为金属，定大于1，即
由得到:

由得到
计算得:

第十章
10-2解：由查附录18水的物性表得到：
，，

根据式10-28

当时，
当时，
当时，
当时，
10-4解：由附录16得到：
当空气温度为200C时，
，
当空气温度为2000C时，
，
(1)由相似原理理解相似原理的含义
：，

所以有
(2)由相似原理：，

故有
第十一章
11-2解：由维恩位移定律，可以计算得到该黑体温度

查黑体辐射函数表11-1，有,通过线性插值求得

此波长范围所占份额为：

11-6解：温度为12000C时，

查黑体辐射函数表11-1，有,

发射率
辐射力=72.7kW/m2

伊兰特
[发动机]
1.6L 112马力 L4 气门数 16 标准变速箱 4档自动排气量(L) 1.6 气缸排列形式 直列 气缸数(个) 4
工作方式 自然吸气 压缩比 10.0
【底盘类参数】
驱动方式 前置前驱 挡位数 4 变速器形式 自动
助力转向类型 机械液压助力 前制动器类型 盘式 后制动器类型 盘式 轮辋材质 铝合金轮辋 前悬挂形式 麦弗逊式独立悬挂 后悬挂形式 连杆支柱式独立悬挂 四驱类型 –
现代伊兰特2008性能一览表：
　　1.6升双顶置凸轮轴发动机——简称： 5挡手动 4挡自动
变速箱类型： 手动变速箱(MT) 自动变速箱(AT) 驱动方式： 前置前驱 前悬挂类型： 麦弗逊式独立悬架
后悬挂类型： 双连杆独立悬架 助力类型： 机械液压助力 车体结构： 承载式
前制动器类型： 通风盘式 通风盘式 后制动器类型： 盘式 盘式 驻车制动类型： 手刹 手刹

气门形式：DOHC 发动机特有技术：CVVT 供油方式 ：多点电喷 缸体材料 铸铁 缸盖材料铝合金 发动机厂家型号 G4ED气门数：4 冷却系统水冷
方向盘调节 手动2向 助力转向方式 齿轮齿条式 轮毂材料：铝合金

自然吸气自然吸气（英文：Normally Aspirated）是汽车进气的一种，是在不通过任何增压器的情况下，大气压将空气压入燃烧室的一种形式，自然吸气发动机在动力输出上的平顺性与响应的直接性上，要远优于增压发动机，现在的V8 2.4L F1引擎就是最好的例子。增压是发动机进气形式的一种，区分于普通自然吸气的发动机，
DOHC: double overhead camshaft （Twin-cam）,表示双顶置凸轮轴
发动机，一般每缸有多个气门，普遍是4气门（即2个进气门2个排气门），
多气门发动机燃烧更充分，能让更多新鲜空气进入发动机，排放效率更好.第一个用于带动吸气阀门,第二用于带动排气阀门. 但是现在很多每缸四气门的发动机都有各种可变气门正时技术甚至增压技术
CVVT是英文Continue Variable Valve Timing的缩写，翻译成中文就是连续可变气门正时机构，目的都是给不同的发动机工作状况下匹配最佳的气门重叠角（气门正时）, 韩国现代轿车所开发的CVVT是一种通过电子液压控制系统改变凸轮轴打开进气门的时间早晚，从而控制所需的气门重叠角的技术。这项技术着重于第一个字母C （Continue连续），强调根据发动机的工作状况连续变化，时时控制气门重叠角的大小，从而改变气缸进气量。当发动机低速小负荷运转时（怠速状态），这时应延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，以稳定燃烧状态；当发动机低速大负荷运转时（起步、加速、爬坡），应使进气门打开时间提前，增大气门重叠角，以获得更大的扭矩；当发动机高速大负荷运转时（高速行驶），也应延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，从而提高发动机工作效率；当发动机处于中等工况时（中速匀速行驶），CVVT也会相对延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，此时的目的是减少燃油消耗，降低污染排放。
多点电喷 汽车发动机的电喷装置一般是由喷油油路、传感器组和电子控制单元三大部分组成的。如果喷射器安装在原来化油器位置上，即整个发动机只有一个汽油喷射点，这就是单点电喷；如果喷射器安装在每个气缸的进气管上，即汽油的喷射是由多个地方(至少每个气缸都有一个喷射点)喷人气缸的，这就是多点电喷。
“手自一体” 指手自一体变速箱. 手自一体变速箱就是为了提高自动变速箱的经济性和操控性而增加的设置，让原来电脑自动决定的换挡时机重新回到驾驶员手中。同时，如果在城市内堵车情况下，还是可以随时使用自动挡以便使自己轻松。手自一体变速箱实际上还是自动变速箱的一种，通过电控系统模拟出手动变速箱的操作就是将汽车的手动换挡和自动换挡结合在一起的变速方式。手动挡因为自己可以自由调节挡位及转速，驾驶起来有种畅快的感觉，运动感十足，富有驾驶乐趣。
机械液压助力系统的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力，对转向系统施加辅助作用力，从而使轮胎转向。
连杆支柱式悬挂其实是麦弗逊的一个变种，结构特性与麦弗逊是完全相同的。这种悬挂与前面所说的标准多连杆最大的差别在于，车轮上端不再有连杆作为支撑，因此它的耐冲击性和支撑性与麦弗逊一样，无法与标准多连杆相提并论。这种结构也无法实现多连杆悬挂那么精准的定位和调校，在弯道上也无法改变前束角而实现“随动转向”，因此它与标准多连杆是无法相提并论的。
多连杆包括双连杆，三连杆，四连杆，五连杆....理论上讲连杆数目越多，支撑减震及操作效果越好，就如电线杆当然是拉线越多越稳固，但成本也成正比提高。悬架实际上是由连杆，减震器和减震弹簧组成的。多连杆悬挂，顾名思义，就是他的连杆比一般悬架要多些，按惯例，一般都把4连杆或更多连杆结构的悬挂，称为多连杆。多连杆式悬挂不仅可以保证拥有一定的舒适性，而且由于连杆较多，可
以使车轮和地面尽最大可能保持垂直，尽最大可能减小车身的倾斜。最大可能维持轮胎的贴地性
直列四缸，是内燃机的汽缸排列型式之一，这种结构在排量小于2.0升的四缸汽车内燃机中最常见。因为它的四个气缸成直线排列，
明锐
[发动机] 直列4缸变速器形式：手动 排档及位置：5档地排
驱动方式：前置前驱 气门总数（气门）：16 制动器类型：前：盘式 后：盘式 冷却系统：水冷 燃油供给方式：多点电喷
轮毂材料：钢 变速器形式：手自一体 排档及位置：6档地排 驱动方式：前置前驱
[底盘]悬挂系统：前悬挂：麦弗逊式独立悬架 后悬挂：四连杆式独立悬架 助力转向方式：齿轮齿条式车体结构：承载式 变速器形式：手自一体 排档及位置：6档地排 驱动方式：前置前驱 气门总数（气门）：16 制动器类型：前：盘式 后：盘式冷却系统：水冷 燃油供给方式：多点电喷