热工基础习题参考答案（部分）

本文格式为Word版，下载可任意编辑——热工基础习题参考答案（部分）1.3题略

解：?p???g?h1.5题略

已知：??0.8g/cm3?800kg/m3h?lsin30?0.2?0.5?0.1ml?200mm?0.2m?p(93?78)?103h???1274.2m

??g1.2?9.81

烟气的真空度为：

pv???g?h?800?9.81?0.2sin30?784.8Pa

∵1mmH2O=9.80665Pa∴1Pa=0.10197mmH2O

pv?784.8Pa?80.027mmH2O

烟气的绝对压力为：

p?pb?pv?745?133.3224?784.8?98540.388Pa??98.540kPa

1.10题略

解：锅内表压力

m?gpg?Am?pg?Ag100?103?4?10?6??0.04077kg?40.77g

9.812.2填空缺数据（兰色）：

过程1-22-33-44-12.9题略

已知：D1=0.4m，p1=150kPa，且气球内压力正比于气球直径，即p=kD，太阳辐射加热后D2=0.45m求：过程中气体对外作功量

解：由D1=0.4m，p1=150kPa，可求得：k=375kPa/m

Q/kJ13900-10000W/kJ03950-5△U/kJ1390-395-10005dW?pdV?kD?d(W??D2?6D3)??2kD3dD

?2?2.27kJD1kDdD?3?84k(D2?D14)答：过程中气体对外作功量为2.27kJ2.12题略

解：（1）确定空气的初始状态参数

m1g195?9.8?10?3p1?pb?pg1?pb??102??293.1kPaA100?10?4V1?AH?100?10?4?10?10?2?10?3m3T1?(273?27)?300K（2）确定拿去重物后，空气的终了状态参数

由于活塞无摩擦，又能与外界充分换热，因此终了平衡状态时缸内空气的压力和温度与外界的压力和温度相等。则

m2g(195?100)?9.8?10?3p2?pb?pg2?pb??102??195.1kPaA100?10?4T2?T1?300KV2?V1p1293.1?10?3??1.5023?10-3m3p2195.1活塞上升距离

(V2?V1)(1.5023?1)?10?3?H???0.05023m?5.023cm

A100?10?4对外做功量

W?p2?V?195.1?103?(1.5023?1)?10?3?97.999J

由闭口系能量方程，Q=△U+W，因T2=T1，故△U=0。所以求得气体与外界的换热量为

Q=W=97.999J

探讨：（1）此题活塞上升过程为不可逆过程，其功不能用W??pdV计算，

12此题是一种特别状况，即已知外界压力，故可用外界参数计算功（多数状况下外

界参数未予描述，因而难以计算）。

（2）系统对外做功97.999J，用于提升重物的功量为pg2?V（有用功），另一部分pb?V是战胜大气压力所做的功。3.3题略

解：（1）泄漏的气体量为

p1V1p2V20.8?106?30.3?106?3?m?m1?m2????RgT1RgT28314.3/44?(47?273)8314.3/44?(27?273)?23.81kg?0.541kmol（2）泄漏的气体在1bar及17℃时占有的容积为

mRgTp23.81??8314.3?(17?273)44?13.05m3510V?3.6题略

解：由题意：△U=0→T2=T1=600K由理想气体气体状态方程，有：

p1V1p2V23p2V1??T1T2T1p2?1p1?2.0?105Pa?0.2MPa3△U=△H=0

?S?m?s?mRglnV2p??mRgln2?0.005?0.208?ln3V1p1

?1.1426?10?3kJ/K?1.1426J/K3.7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：Meq=28.856kg/kmol（3）折合气体常数：Req=288.124J/（kg·K）

（4）体积分数：

φCO=3.67%，φO=14.72%，φHO=3.21%，φN=78.42%

2

2

2

2

（5）各组分气体分压力：

pCO2=0.01101MPa，pO2=0.04416MPa，pH2O=0.00963MPa，pN2=0.2353MPa

3.8题略

解：由题意，H2的摩尔成分

xH2?1?35%?12%?2%?51%

由教材公式（3.35），求混合气体的当量摩尔质量

Meq??xiMi?xCH4MCH4?xCOMCO?xN2MN2?xH2MH2?35%?16?12%?28?2%?28?51%?2?10.54kg/kmol混合气体的当量气体常数为

Rg,eqR8314.3???788.8J/(kg?K)Meq10.54pmaxV3.6?106?32???317.5K?44.5℃mRg,eq460?788.8由理想气体状态方程，求得罐内所允许的最高温度为

Tmax3.10题略

解：（1）多变指数n

由多变过程的过程方程：p1v1?p2v2

nnn?lnp1?lnp2ln(p1/p2)ln8???0.903

lnv2?lnv1ln(v2/v1)ln10（2）过程中热力学能、焓和熵的变化量由理想气体的状态方程：p1v1?RgT1,p2v2?RgT2又qn?cn(T2?T1)?T2p2v21010???T1T2?T1p1v188n??0.903?1.4n?1cV(T2?T1)?1?0.718?T1?0.9197T10.903?14T1?qn41.87??45.526K0.91970.919710T2?T1?56.91K8?u?cV?T?0.718?(56.91?45.526)?8.174kJ/kg?h?cp?T?1.005?(56.91?45.526)?11.441kJ/kgT2v10?Rgln2?0.718?ln?0.287?ln10?0.821kJ/(kg?K)T1v18（3）空气对外所作的膨胀功和技术功?s?cVln由闭口系能量方程：w?qn??u?41.87?8.174?33.696kJ/kg

wt?nw?30.427kJ/kg

3.13题略

解：（1）略

（2）每一过程中工质热力学能、焓、熵的变化以及与外界交换的膨胀功求热力学能、焓、熵的变化，关键是利用理想气体的状态方程和过程方程求出各点的状态参数。

1-2为等温过程?U1?2??H1?2?0v1?RgT1p10.287?103?5733??0.831m/kg51.98?10v21.68?0.4?0.287?ln?0.0808kJ/Kv10.831?S1?2?mRglnp2?RgT2v2?0.287?573?97.9kPa1.68v21.68?0.4?0.287?573ln?46.3kJv10.831W1?2?mRgT1ln2-3为等压过程，3-1为等容过程（返回初态），有p3?p2,v3?v1T3?p3v397.9?0.831??283.5KRg0.287?U2?3?mcV(T3?T2)?0.4?0.718(283.5?573)??83.14kJ?H2?3?mcp(T3?T2)?0.4?1.