热力学练习题

1、热力学与传热学课程练习题适用层次所有层次适应专业石油工程、油气储运工程使用学期2010秋自学学时120面授学时40实验学时0使用教材教材名称工程热力学（第三版）；传热学（第二版）编 者沈维道等;戴锅生出 版 社高等教育出版社参考教材传热学俞佐平等，高等教育出版社热力学部分绪论第一章 基本概念 1-11-5第二章 热力学第一定律 2-12-5练习题1-1：华氏温标规定，在标准大气压（Pa）下纯水的冰点是32，汽点是212（是华氏温标温度单位的符号）。试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。1-8：容器被分隔成A、B两室，如图1-19所示。已知当地大气压0.1013MPa，B室内压力表2 的读数MPa

2、，压力表1的读数MPa，求压力表3的读数（用MPa表示）。第二章 热力学第一定律 2-62-7第三章 理想气体的性质 3-13-3；3-43-6练习题2-5：夏日为避免阳光直射，紧闭门窗，用电扇取凉，电扇功率为60W。假定房间内初温为28、压力为0.1MPa，太阳照射传入的热量为0.1kW，通过墙壁向外散热1800kJ/h。室内有3人，每人每小时向环境散发热量为418.7kJ。试求面积为15m2、高度为3.0m的室内每小时温度的升高值。已知空气的热力学能与温度的关系为kJ/kg。3-4：锅炉燃烧需要的空气量折合为标准状态为m3/h,实际送入的是温度=250、表压力150mmHg的热空气。已知当

3、地大气压力756mmHg。设煤燃烧后产生的烟气量与空气量近似相同，烟气通过烟囱排入大气。已知烟囱出口处烟气的压力0.1MPa，温度T2=480K，要求烟气流速3m/s，试求：（1）热空气实际状态的体积流量；（2）烟囱出口内直径的设计尺寸。见图3-10。3-8：体积V=0.5m3的密闭容器中装有27、0.6MPa的氧气，加热后温度升高到327。试求加热量，并要求：（1）按比热容的算术平均值计算；（2）按平均摩尔热容表计算；（3）按真实摩尔热容经验式计算；（4）按平均比热容直线关系式计算；（5）按气体热力性质表计算。第四章 理想气体的热力过程 4-14-6练习题4-5：氧气O2由=40、0.1MP

4、a，被压缩到0.4MPa，若比热容为变值，试按气体热力性质表计算绝热压缩时1Kg氧气消耗的技术功。4-11：某理想气体在T-s图上的四种过程如图4-17 所示，在p-v图上画出相应的四个过程，并对每个过程说明n的范围，吸热还是放热，膨胀过程还是压缩过程？第五章 热力学第二定律 5-15-8练习题5-2：设有一由两个定温过程和两个定压过程组成的热力循环，如图5-34所示。工质加热前的状态为0.1MPa、T1=300K，定压加热到T2=1000K，再在定温下每千克工质吸热400kJ。试分别计算不采用回热和采用极限回热循环的热效率，并比较它们的大小。工质的比热容=1.004kJ/(kgK)。5-11

5、：将一根m=0.36kg的金属棒投入9kg的水中，初始时金属棒的温度1060K，水的温度295K。比热容分别为0.42 kJ/(kgK)和4.187 kJ/(kgK)，试求：终温和金属棒、水以及它们组成的孤立系得熵变。设容器绝热。第五章 热力学第二定律 5-9第七章 水蒸气 7-17-6练习题5-9：燃气经过燃气轮机由0.8MPa、420绝热膨胀到0.1MPa、130。设比热容=1.01kJ/(kgK)，0.732 kJ/(kgK)，（1）该过程能否实现？过程是否可逆？（2）若能实现，计算1kg燃气作出技术功，设进、出口的动能差、位能差忽略不计。7-2：湿饱和蒸汽的0.95、p=1MPa，试利

6、用水蒸气表求、h、u、v、s，再用h-s图求上述参数。7-6：1kg、p1=3MPa、t1=450的蒸汽，可逆绝热膨胀至p2=0.004MPa，试用h-s图求终点状态参数t2、v2、h2、s2，并求膨胀功w和技术功w1。第八章 气体与蒸汽的流动 8-1；8-3；8-4第九章 压气机的热力过程 9-19-3练习题1.空气以cf=180m/s的速度在风洞中流动，用水银温度计测量空气的温度，温度计的读数是70。假定空气在温度计周围得到完全滞止，求空气的实际温度（即所谓热力学温度）。2.进入出口截面面积A2=10cm2的渐缩喷管的空气初参数为p1=2106Pa、t1=27，初速度很小，可以忽略不计。求

7、空气经喷管射出时的速度、流量以及出口截面处空气的状态参数v2、t2。设喷管背压力分别为1.5MPa、1MPa。空气的比热容cp=1.005kJ/（kgK），=1.4。第九章 压气机的热力过程 9-4练习题1.三台压气机的余隙容积比均为6%，进气状态均为0.1MPa、27，出口压力均为0.5MPa，但压缩过程的指数分别为n1=1.4、n2=1.25、n3=1。试求各压气机的容积效率（假设膨胀过程的指数和压缩过程相同）。传热学部分第一章 绪论1、传热学的研究对象2、热量传递的三种基本方式3、总传热过程4、传热学的研究方法练习题1-2：机车中，机油冷却器的外表面面积为0.12m2，表面温度为65。行

8、驶时，温度为32的空气流过机油冷却器的外表面，表面传热系数为45W/（m2K）。试计算机油冷却器的散热量。1-8：某锅炉炉墙，内层是厚7.5cm、=1.10W/（mK）的耐火砖，外层是厚0.64cm、=39W/（mK）的钢板，且在每平方米的炉墙表面上有18只直径为1.9cm的螺栓=39W/（mK）。假定炉墙内、外表面温度均匀，内表面温度为920K，炉外是温度为300K的空气，炉墙外表面的表面传热系数为68 W/（m2K），求炉墙的总热阻和热流密度。第二章 导热基本定律和稳态导热1、 导热基本定律和热导率2、 导热微分方程和定解条件3、 一维稳态导热练习题2-5：厚200mm的耐火砖墙，热导率1

9、=1.3W/（mK）。为使每平方米炉墙的热损失不超过600W/ m2，在墙外覆盖一层热导率为2=0.11W/（mK）的材料。已知炉墙两侧的温度分别为1300和60，试确定覆盖材料层应有的厚度。2-18：某炉壁由厚250mm的耐火粘土制品层和厚500mm的红砖层组成。内壁温度为1000，外壁温度为50红砖的热导率近似为0.7 W/（mK）。求热损失和层间交界面的温度。第三章 非稳态导热1、 概述2、 集总参数法练习题3-1：体温计的水银泡长1cm、直径为7mm。体温计自酒精溶液中取出时，由于酒精蒸发，体温计水银泡维持18。护士将体温计插入病人口中，水银泡表面的当量传热系数h=100 W/（m2K

10、）。如果测温误差要求不超过0.2，求体温计插入病人口中后，至少要多长时间才能将体温计从体温为40的病人口中取出。水银泡的当量物性值为：=8000kg/m3，430J/（kgK）。3-3：初温相同的金属薄板、细圆柱体和小球（材料相同）放在同一种介质中加热。如薄板厚度、细圆柱体直径、小球直径相等，表面传热系数相同，求把它们加热到同样温度所需时间之比。第五章 对流传热原理1、 对流传热概述2、 流动边界层和热边界层3、 边界层对流传热微分方程组相似原理简介 特征数实验关联式的确定和选用练习题5-2：为了用实验的方法确定直径d=400mm的钢棒热导率=42W/（mK），热扩散率a=1.1810-5m2

11、/s，表面传热系数h=116 W/（m2K）放入炉内时间=2.5h时的温度分布，现用几何形状相似的合金钢帮m=16W/（mK），am=0.5310-5m2/s，hm=150 W/（m2K）在不大的炉中加热。求模型的直径dm和模型放入炉内多少时间后测量模型中温度分布。第六章 单相流体对流传热特征数关联式1、管内强迫对流换热2、自然对流换热练习题6-7：水流过长l=5m的直管时，从入口温度tf=15被加热到出口温度tf=45。管子内径di=20mm，水的流速v=2m/s。求对流传热系数h。6-23：两根表面温度相同，水平放置的管子在空气中自然对流冷却。已知一根管子的外径为另一根管子的10倍，二管的

12、（GrPr）m数值均在104107范围内，求两根管子的对流传热系数之比和对流热损失之比。第八章 辐射换热1、热辐射的基本概念2、黑体辐射的基本定律3、实际物体和灰体的辐射4、角系数5、封闭系统中灰体表面间的辐射换热练习题8-20：图8-56所示马弗炉中马弗罩的内表面面积A1=1m2，温度t1=900，在炉底的架子上平行地放着空隙为50mm的两块相同的金属料坯。料坯的截面积为50mm50mm，长1m。马弗罩及金属料坯的发射率均为0.8，求金属温度t2=500时马弗罩传给金属料坯的净辐射传热量（不计料坯端面吸热）。如两块坯料紧靠互相紧靠地放在炉子底架上，其他条件不变，求马弗罩与金属料坯间的辐射传热量，并于上部结果进行比较。8-30：两块平行放置的无限大灰体平板，温度分别为T1和T2，表面发射率均为0.9。在二灰体间插入一块薄的金属板，使辐射传热量减为原来的1/20。问此金属板的表面发射率应为多少？备 注第六节和第七节不学第九章 传热过程和换热器1、 传