工程热力学课后思考题答案及工程热力学课后题答案

第一章基本概念与定义1．答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定2．答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。3．答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。4．答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。5．答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。6．答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。7．答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。8．答：（1）第一种情况如图1-1（a）,不作功（2）第二种情况如图1-1（b）,作功（3）第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。9．答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。系统和外界整个系统不能恢复原来状态。

10．答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到原来状态，外界没有变化；若存在不可逆因素，系统恢复到原状态，外界产生变化。

11．答：不一定。主要看输出功的主要作用是什么，排斥大气功是否有用。第二章热力学第一定律1．答：将隔板抽去，根据热力学第一定律其中所以容器中空气的热力学能不变。若有一小孔，以B为热力系进行分析只有流体的流入没有流出，，忽略动能、势能B部分气体的热力学能增量为，A部分气体的热力学能减少量为2．答:热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述的形式。对于只有在特殊情况下，功可以写成。热力学第一定律是一个针对任何情况的定律，不具有=这样一个必需条件。对于公式，功和热量不是状态参数所以不能写成该式的形式。3．答：

适用于任何过程，任何工质

可逆过程，任何工质4．答：推动功是由流进（出）系统的工质传递而由工质后面的物质系统作出的。对于闭口系统，不存在工质的流进（出）所以不存在这样进行传递的功。5．答：可以。稳定流动能量方程式可应用于任何稳定流动过程，对于连续工作的周期性动作的能量转换装置，只要在平均单位时间所作的轴功、吸热量以及工质的平均流量为常量，虽然它内部工质的状态及流动情况是变化的，但这种周期性的变化规律不随时间而变，所以仍然可以利用稳定流动能量方程式分析其能量转换关系。第三章理想气体的热力学能与焓熵计算1．答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实际气体在低压高温时的抽象，是一种实际并不存在的假想气体。判断所使用气体是否为理想气体j依据气体所处的状态（如：气体的密度是否足够小）估计作为理想气体处理时可能引起的误差；k应考虑计算所要求的精度。若为理想气体则可使用理想气体的公式。2．答：气体的摩尔体积在同温同压下的情况下不会因气体的种类而异；但因所处状态不同而变化。只有在标准状态下摩尔体积为0.022414m33．答：摩尔气体常数不因气体的种类及状态的不同而变化。4．答：一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体，那么其比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。5．答：对于确定的理想气体在同一温度下为定值，为定值。在不同温度下为定值，不是定值6．答：麦耶公式的推导用到理想气体方程，因此适用于理想气体混合物不适合实际气体7．答：在工程热力学里，在无化学反应及原子核反应的过程中，化学能、原子核能都不变化，可以不考虑，因此热力学能包括内动能和内位能。内动能由温度决定，内位能由决定。这样热力学能由两个状态参数决定。所以热力学能是状态参数。由公式可以看到，焓也是由状态参数决定，所以也是状态参数。对于理想气体热力学能和焓只是温度的函数。8．答：不矛盾。实际气体有两个独立的参数。理想气体忽略了分子间的作用力，所以只取决于温度。9．答：在工程热力学里需要的是过程中热力学能、焓、熵的变化量。热力学能、焓、熵都只是温度的单值函数，变化量的计算与基准的选取无关。热力学能或焓的参照状态通常取0K或0℃时焓值为0，热力学能值为0。熵的基准状态取=101325Pa、=0K熵值为010.答：气体热力性质表中的及基准是态是，，=101325Pa11．答：图3-2中阴影部分面积为多变过程1-2的热量。对于多变过程其热力学能变化量及焓变化量可由下面两式计算得到：过初始状态点，做定容线2-2’过初始状态点，做定压线2-2’若为不可逆过程，热力学能、焓不变如上图。热量无法在图中表示出来。12．答：可以。因为熵是状态参数，只与初终状态有关，与过程无关。13．答：中，为一微元可逆变化过程中与热源交换的热量，而中为工质温度升高所吸收的热量，他们是不能等同的所以这一结论是错误的。14．（1）（×）（2）（×）（3）（×）（4）（×）（5）（√）15．答：不适用16．答：因为,，混合气体的折合摩尔质量相同，但是组分A和B摩尔的摩尔质量大小关系不能确定。所以不能断定第四章理想气体的热力过程1．答：主要解决的问题及方法：

1．根据过程特点（及状态方程）过程方程

2．根据过程方程始、终状态参数之间的关系

3．由热力学第一定律等4．分析能量转换关系（用P—V图及T—S图）（根据需要可以定性也可以定量）例：1）

程方程式：

（特征）

（方程）2)

始、终状态参数之间的关系：3)

计算各量：

4)

上工质状态参数的变化规律及能量转换情况闭口系：1—2过程

q

q

开口系：1—2过程

qq

2．答：不是都适用。第一组公式适用于任何一种过程。第二组公式适用于定容过程，适用于定压过程。3．答：定温过程对气体应加入热量。4．答：对于一个定温过程，过程途径就已经确定了。所以说是与途径有关的。5．答：成立6．答：不只限于理想气体和可逆的绝热过程。因为和是通用公式，适用于任何工质任何过程，只要是绝热过程无论是可逆还是不可逆。所以和不只限于可逆绝热过程。7．（1）（×）（2）（×）（3）（×）8．答：q1-2-3=Δu1-2-3+w1-2-3,q1-4-3=Δu1-4-3+w1-4-3∵Δu1-2-3=Δu1-4-3,w1-2-3>w1-4-3∴q1-2-3>q1-4-3b、c在同一条绝热线上，若b、c在同一条定温线上，二者相等。9．答：绝热过程，不管是否是可逆过程都有所以在T-S图上的表示方法与第三章第十一题相同。10．答：1）的判别：以（V）为界：

2），的判别：以（T）为界：

3）的判别：以（T）为界：

第五章热力学第二定律1.答：不能这样表述。表述不正确，对于可逆的定温过程，所吸收的热量可以全部转化为机械能，但是自身状态发生了变化。所以这种表述不正确。2.答：不正确。自发过程是不可逆过程是正确的。非自发过程却不一定为可逆过程。3.答：一切非准静态过程都是不可逆过程。不可逆因素有：摩擦、不等温传热和不等压做功。4.答：热力学第二定律的两种说法反映的是同一客观规律——自然过程的方向性是一致的，只要一种表述可能，则另一种也可能。假设热量Q2能够从温度T2的低温热源自动传给温度为T1的高温热源。现有一循环热机在两热源间工作，并且它放给低温热源的热量恰好等于Q2。整个系统在完成一个循环时，所产生的唯一效果是热机从单一热源（T1）取得热量Q1-Q2，并全部转变为对外输出的功W。低温热源的自动传热Q2给高温热源，又从热机处接受Q2，故并未受任何影响。这就成了第二类永动机。违反了克劳修斯说法，必须违反了开尔文说法。反之，承认了开尔文说法，克劳修斯说法也就必然成立。5.（1）（×）（2）（×）（3）（×）6.答：这两个公式不相同。适用于任何工质，任何循环。适用于任何工质，卡诺循环7.答：不违反热力学第二定律，对于理想气体的定温过程，从单一热源吸热并膨胀做功，工质的状态发生了变化，所以不违反热力学第二定律8.

（1）（×）（2）（×）（3）（×）9（1）熵增大的过程必为不可逆过程（×）（2）使系统熵增大的过程必为不可逆过程（×）（3）熵产的过程必为不可逆过程（√）（4）不可逆过程的熵变无法计算（×）（5）如果从同一初始态到同一终态有两条途径，一为可逆，另一为不可逆，则，，是否正确？答：、、（6）不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵，S2>S1，不可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵S2<S1?答：不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵S2>S1不可逆绝热压缩的终态熵也大于初态熵S2>S1。（7）工质经过不可逆循环有？答：工质经过不可逆循环有10.答：由图5-2可知为1-a-b-2-1的面积；为1-a-c-2-1的面积

11.答：由同一初态经可逆绝热压缩和不可逆绝热压缩两种过程到相同终压如5-3图所示。

由5-4图可知，可逆绝热压缩过程的技术功为面积1-2T-j-m-1，不可逆绝热压缩过程的技术功为面积1-2’T12.答：若系统内进行的是不可逆过程则系统的总能不变，总熵增加，总火用减小第六章气体与蒸汽的流动1.答：改变气流速度主要是气流本身状态变化。2.答：气流速度为亚声速时图6-1中的1图宜于作喷管，2图宜于作扩压管，3图宜于作喷管。当声速达到超声速时时1图宜于作扩压管，2图宜于作喷管，3图宜于作扩压管。4图不改变声速也不改变压强。3.答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。摩擦引起出口速度变小，出口动能的减小引起出口焓值的增大。4.答：1）若两喷管的最小截面面积相等，两喷管的流量相等，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。2)若截取一段，渐缩喷管最小截面面积大于缩放喷管最小截面面积，则渐缩喷管的流量小于缩放喷管的流量，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。5.答：定焓线并不是节流过程线。在节流口附近流体发生强烈的扰动及涡流，不能用平衡态热力学方法分析，不能确定各截面的焓值。但是在距孔口较远的地方流体仍处于平衡态，忽略速度影响后节流前和节流后焓值相等。尽管节流前和节流后焓值相等，但不能把节流过程看作定焓过程。距孔口较远的地方属于焓值不变的过程所以=0第七章压气机的压气过程1.答：分级压缩主要是减小余隙容积对产气量的影响，冷却作用只是减小消耗功。所以仍然需要采用分级压缩。2.答：绝热压缩时压气机不向外放热，热量完全转化为工质的内能，使工质的温度升高不利于进一步压缩容易对压气机造成损伤，耗功大。等温压缩压气机向外放热，工质的温度不变，有利于进一步压缩耗功小，所以等温压缩更为经济。3.答：由第一定律能量方程式，定温过程，所以，同时则有多变过程绝热压缩过程，所以等温过程所作的功为图7-1中面积1-2T-m-n-1，绝热过程所作的功为图中面积1--f-n-1

多变过程所作的功为图中面积1-2’n-j-g-2n-.

答：多消耗的功量并不就是损失的做功能力损失。因为为图9-2上面积1-7-n-m所示。

5.答：若压缩过程1-2是可逆的，则为升温升压吸热过程。它与不可逆绝热压缩过程的区别是：该过程没有不可逆因素的影响，所消耗的功是最小的，且可以在T-s图上把该过程的吸热量表示出来。对于不可逆绝热压缩过程，，而可逆绝热压缩过程，所以不可逆过程消耗的功大，数值为第八章气体动力循环

答：分析动力循环的一般方法：首先把实际过程的不可逆过程简化为可逆过程。找到影响热效率的主要因素和提高热效率的可能措施。然后分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际损失的部位、大小、原因以及改进办法。2.答：若两者初态相同，压缩比相同，它们的热效率相等。因为而对于定压加热理想循环带入效率公式可知二者相等。若卡诺循环的压缩比与他们相同，则有，他们的效率都相等。3.答：理论上可以利用回热来提高热效率。在实际中也得到适当的应用。如果采用极限回热，可以提高热效率但所需的回热器换热面积趋于无穷大，无法实现。4.答：采用定温压缩增加了循环净功。而在此过程中不变，变小，所以其热效率降低。答：定温膨胀增大膨胀过程作出的功，增加循环净功，但在此过程中变大，不变，所以其热效率降低。6.答：该理论循环热效率比定压燃烧喷气式发动机循

环的热效率降低。因为当利用喷油嘴喷出燃油进行加力燃烧时，虽然多做了功增大了推力，但是功的增加是在吸收了大量的热的基础上获得的。由图可知获得的功与需要的热的比值小于定压燃烧喷气式发动机循环的比值，导致整体的理论循环的热效率比定压燃烧喷气式发动机循环的热效率降低。7.答：原方案：

循环吸热量：Q1=cmΔt，循环净功：w0=wT-wc=m[(h3-h4)-(h2-h1)]

(1)第2方案：

循环吸热量：Q1=cmAΔt+cmBΔt=cmΔt

(2)

循环净功：w0=wTB=mB(h3-h4)

(3)对于第2方案，wTA=wc，即：mA(h3-h4)=m(h2-h1)或(m-mB)(h3-h4)=m(h2-h1)

(4)由(3)、(4)解得：w0=m[(h3-h4)-(h2-h1)]结论：两种方案循环吸热量与循环净功均相同，因而热力学效果相同，热效率w0/Q1必相同。第九章实际气体答：理想气体模型中忽略了气体分子间的作用力和气体分子所占据的体积。实际气体只有在高温低压状态下，其性质和理想气体相近。或者在常温常压下，那些不易液化的气体，如氧气、氦气、空气等的性质与理想气体相似，可以将它们看作理想气体，使研究的问题简化。2.答：压缩因子为温度、压力相同时的实际气体比体积与理想气体比体积之比。压缩因子不仅随气体的种类而且随其状态而异，故每种气体应有不同的曲线。因此不能取常数。3.答：范德瓦尔方程其计算精度虽然不高，但范德瓦尔方程式的价值在于能近似地反映实际气体性质方面的特征，并为实际气体状态方程式的研究开拓了道路，因此具有较高的地位。4.答：当需要较高的精度时应采用实验数据拟和得到a、b。利用临界压力和临界温度计算得到的a、b值是近似的。5.答：在相同的压力与温度下，不同气体的比体积是不同的，但是只要他们的和分别相同，他们的必定相同这就是对应态原理，。对应态原理并不是十分精确，但大致是正确的。它可以使我们在缺乏详细资料的情况下，能借助某一资料充分的参考流体的热力性质来估算其他流体的性质。相对于临界参数的对比值叫做对比参数。对比温度，对比压力，对比比体积。6.答：对简单可压缩的系统，任意一个状态参数都可以表示成另外两个独立参数的函数。其中，某些状态参数若表示成特定的两个独立参数的函数时，只需一个状态函数就可以确定系统的其它参数，这样的函数就称为“特性函数”由函数知且将两公式进行对比则有，但是对于比容无法用该函数表示出来，所以此函数不是特性函数。7.答：将状态方程进行求导，然后带入热力学能、焓或熵的一般关系式，在进行积分。8.答：以为独立变量时,将第二方程代入同时，得到同理：以为独立变量时,将第三方程代入，得到以为独立变量时，将第一方程代入得以为独立变量时，将第三方程代入得9.答：热力学能、焓、熵都是状态参数，计算两个平衡状态之间的变量可任意选择其过程。所以同样适用于不可逆过程。10.答：比热容一般关系式：对于液态水，在压力不变条件下，比容随温度的变化很小，因而cp-cv≈0。即：液态和固态物质一般不区分定压比热与定容比热，而气体cp≠cv，要区分。11.答：与水的相图比较，显著的差别是固液二相平衡线的倾斜方向不同，由于液态水凝固时容积增大，依据克拉贝隆-克劳修斯方程固液相平衡曲线的斜率为负。而其他物质则相反。第十章水蒸气及动力循环1.答：水的三相点状态参数不是唯一的，其中温度、压力是定值而比体积不是定值；临界点是唯一的，其比体积、温度、压力都是确定的；三相点是三相共存的点，临界点是饱和水线与饱和蒸汽线的交点，在该点饱和水线与饱和蒸汽线不再有分别。2.答：水的集态为高压水，若有裂缝则会产生爆裂事故。3.答：这种说法是不对的。因为温度不变不表示热力学能不变。这里分析的是水，定压汽化有相变，不能作为理想气体来处理，所以。不能得到这样的结果。4.答：适用于理想气体，不能应用于水定压汽化过程，水不能作为理想气体来处理。5.答：图10-1中循环6-7-3-4-5-6局限于饱和区，上限温度受制于临界温度，导致其平均吸热温度较低，故即使实现卡诺循环其热效率也不高。6.答：通过对热机的效率进行分析后知道，提高蒸汽的过热温度和蒸汽的压力，都能使热机效率提高。在本世纪二三十年代，材料的耐热性较差，通过提高蒸汽的温度而提高热机的效率比较困难，因此采用再热循环来提高蒸汽初压。随着耐热材料的研究通过提高蒸汽的温度而提高热机的效率就可以满足工业要求。因此很长一段时期不再设计制造再热循环工作设备。近年来要求使用的蒸汽初压提高，由于初压的提高使得乏气干度迅速降低，引起气轮机内部效率降低，另外还会侵蚀汽轮机叶片缩短汽轮机寿命，所以乏气干度不宜太低，必须提高乏气温度，就要使用再热循环。7.答：计算回热循环主要是计算抽气量。1）对于混合式回热加热器对如图11-4所示的N级抽汽回热的第j级加热器，列出质量守恒方程为能量守恒方程为解得第j级抽气量为2）对于表面式回热加热器，其抽气量仍是通过热平衡方程求取8.答：这与卡诺定理并不矛盾。卡诺定理当中的可逆循环忽略了循环当中所有的不可逆因素，不存在任何不可逆损失，所以这时热能向机械能转化只由热源的条件所决定。而实际循环中存在各种不可逆损失，由于工质性质不同，不可逆因素和不可逆程度是各不相同的，因此其热效率与工质性质有关。9.答：这样的想法是不对的。因为从热力学第二定律来讲一个非自发过程的进行必定要有一个自发过程的进行来作为补充条件。乏气向冷取水排热就是这样一个补充条件，是不可缺少的。10.答：柴油机的汽缸壁因为有冷却水和进入气缸的空气冷却，燃烧室和叶片都可以冷却，其材料可以承受较高燃气温度，燃气温度通常可高达1800-2300K，而蒸汽循环蒸汽过热器外面是高温燃气里面是蒸汽，所以过热器壁面温度必定高于蒸汽温度，这与柴油机是不同的，蒸汽循环的最高蒸汽温度很少超过600K.。因此蒸汽循环的热效率较低。11.答：这种想法是不正确的。回热循环是是通过减少了温差传热不可逆因素，从而使热效率提高，使该循环向卡诺循环靠近了一步。而该题中的想法恰恰是又增加了

温差传热不可逆因素。因此对效率提高是没有好处的。12.答：热量利用系数说明了全部热量的利用程度，但是不能完善的衡量循环的经济性。能量分为可用能与不可用能，能量的品位是不同的。在实际工程应用中用的是可用能。可用能在各个部分各个过程的损失是不能用热量利用系数来说明的。13.答：提高循环热效率的共同原则是：提高工质的平均吸热温度。第十一章制冷循环答：压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。而压缩蒸汽制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降低了系统工作的可靠性。因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。2.答：采用回热后没有提高其理论制冷系数但能够提高其实际制冷系数。因为采用回热后工质的压缩比减小，使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小，因此提高实际制冷系数。3.答：过程4-8熵减，必须放热才能实现。而4点工质温度为环境温度T0，要想放热达到温度Tc（8点），必须有温度低于Tc的冷源，这是不存在的。(如果有，就不必压缩制冷了)。4.答：制冷剂应具备的性质：对应于装置的工作温度，要有适中的压力；在工作温度下气化潜热要大；临界温度应高于环境温度；制冷剂在T-s图上的上下界限线要陡峭；工质的三相点温度要低于制冷循环的下限温度；比体积要小；传热特性要好；溶油性好；无毒等。限产直至禁用R11和R12时十分必要的，因为这类物质进入大气后在紫外线作用下破坏臭氧层使得紫外线直接照射到地面，破坏原有的生态平衡。5.答：各种制冷循环都有共同点。从热力学第二定律的角度来看，无论是消耗机械能还是热能都是使熵增大，以弥补热量从低温物体传到高温物体造成的熵的减小，从而使孤立系统保持熵增大。6.答：因为热泵循环与制冷循环的本质都是消耗高质能以实现热量从低温热源向高温热元的传输。热泵循环和制冷循环的热力学原理相同。第十二章湿空气答：阴雨天空气的湿度大，吸取水蒸气的能力差，所以晒衣服不易干。晴天则恰恰相反，所以容易感。2.答：人呼出的气体是未饱和湿空气。当进入外界环境时，外界环境的温度很低使得呼出的气体得到冷却。在冷却过程中，湿空气保持含湿量不变，温度降低。当低于露点温度时就有水蒸气不断凝结析出，这就形成了白色雾状气体。冬季室内有供暖装置时，温度较高，使空气含湿量减小。因此会觉得干燥。放一壶水的目的就是使水加热变成水蒸气散发到空气中增加空气的含湿量。3.答：露点：湿空气中水蒸气的分压力所对应的饱和温度称为湿空气的露点温度，或简称露点。a)

雾是近地面空气中的水蒸气发生的凝结现象。

白天温度比较高，空气中可容纳较多的水汽。但是到了夜间，地面温度较低，空气把自身的热量传给地面，空气温度下降，这时湿空气随温度降低呈现出过饱和状态，就会发生凝结，当当足够多的水分子与空气中微小的灰尘颗粒结合在一起，同时水分子本身也会相互粘结，就变成小水滴或冰晶，这就形成了雾。雾的形成基本条件，一是近地面空气中的水蒸气含量充沛，二是地面气温低。三是在凝结时必须有一个凝聚核，如尘埃等。b)

露是水蒸气遇到冷的物体凝结成的水珠。露的形成有两个基本条件：一是水汽条件好，二是温度比较低的物体（低，指与露点温度比较）。，温度逐渐降低且保持含湿量不变，。当温度低于露点温度时就有水珠析出，这就形成露。c)

霜是近地面空气中的水蒸气在物体上的凝华现象。霜的形成有两个基本条件，一是空气中含有较多的水蒸气，二是有冷(O℃以下)的物体。，湿空气与温度较低物体接触达到水汽过饱和的时候多余的水汽就会析出。如果温度在0°4.答：对于未饱和空气，干球温度数值较大。对于饱和空气三者的大小相等。5.答：含湿量d：1千克干空气所带有的的水蒸汽的质量。相对湿度是湿空气中实际包含的水蒸汽量与同温度下最多能包含的水蒸汽量的百分比。相对湿度是一个比值，不能简单的地说相对湿度愈大含湿量愈高，他与同温度下最多能包含的水蒸汽量是相关的。6.答：减小，减小，减小7.答：减小，不变，变大习题及部分解答第一篇工程热力学第一章基本概念指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量：答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。若水柱高，水银柱高，如图2-26所示。已知大气压力为Hg，试求容器中气体的绝对压力为多少？解：根据压力单位换算锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角，压力计中使用的煤油，斜管液体长度，当地大气压力，求烟气的绝对压力（用表示）解：5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中为压力表，读数为，为真空表，读数为。若当地大气压，求压力表的读数（用表示）6.试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。（1）.取水为系统；（2）.取电阻丝、容器和水为系统；（3）.取图中虚线内空间为系统。答案略。7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为。若大气压力为，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（用表示）8.测得容器的真空度，大气压力，求容器内的绝对压力。若大气压变为，求此时真空表上的读数为多少？9.如果气压计压力为，试完成以下计算：（1）.绝对压力为时的表压力；（2）.真空计上的读数为时气体的绝对压力；（3）.绝对压力为时的相应真空度（）；（4）.表压力为时的绝对压力（）。（1）.；（2）.；（3）.；（4）.。10.摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为℃和℃，而华氏温标则相应地取为℉和℉。试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系，并求出绝对零度所对应的华氏温度。将水在标准大气压下的冰点值℃，以及沸点值℃代入，得解该二元一次方程组，得：。从而有当℃时，有11.气体进行可逆过程，满足（为常数），试导出该气体从状态变化到状态时膨胀功的表达式，并在图上定性画出过程线、示出膨胀功。答案：略12.某气体的状态方程为，试导出：（1）.定稳下气体之间的关系；（2）.定压下气体之间的关系；（3）.定容下气体之间的关系。答案：（1）.；（2）.；（3）.。第二章热力学第一定律1.一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量为，输出功率为，全厂耗煤，煤的发热量为。蒸汽在锅炉中吸热量。试求：（1）.该动力厂的热效率；（2）.锅炉的效率（蒸汽总吸热量煤的总发热量）。解：（1）.锅炉中蒸汽吸热量热效率（2）.锅炉效率2.系统经一热力过程，放热对外做功。为使其返回原状态，对系统加热，问需对系统作功多少？解：由得对于返回初态的过程故需对系统做功。3.气体在某一过程只能感吸收了的热量，同时热力学能增加了。此过程是膨胀过程还是压缩过程？系统与外界交换的功是多少？答案：此过程为压缩过程；此过程中系统与外界交换的功是。4.空气由膨胀到℃，得到热量，对外做膨胀功。接着又从终态被压缩到初态，热出热量，试求：（1）.[膨胀过程空气热力学能的增量；（2）.压缩过空气热力学能的增量；（3）.压缩过程外界消耗的功。答案：（1）.；（2）.；（3）.。5.闭口系统中实施以下过程，试填补表中的空缺数据。过程序号125-12-92-858-16317-13（8）21418-117表中括号内的数为答案。过程序号125-12（-46）-9（37）2-8（8）（74）58-163（38）17-13（8）21418-11（-22）7（29）6.如图所示，某封闭系统沿途径由状态变化到，吸入热量，对外做功，试问：（1）.系统从经至，若对外做功，则吸收热量是多少？（2）.系统由经曲线所示过程返回，若外界对系统左贡，吸收热量为多少？（3）.设，那么过程和中系统吸收的热量各为多少？答案（1）.；（2）.；（2）.；（4）.。7.容积为的绝热封闭的气缸中装有完全不可压缩的流体，如图2-31所示。试问：（1）.活塞是否对流体做功？（2）.通过对活塞加压，把流体压力从提高到，热力学能变化多少？焓变化多少？答案（1）.；（2）.。8.一质量为的汽车沿坡度为的山坡下行，车速为。在距山脚处开始刹车，且在山脚处刚好刹住。若不计其它力，求因刹车而产生的热量。。9.某蒸汽动力装置，蒸汽流量为，汽轮机进出口处压力表读数为，进口比为，汽轮机出口比焓为，真空表读数为，当时当地大气压力为，汽轮机对环境放热为。试求：（1）.汽轮机进出口蒸汽的绝压各为多少？（2）.单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？（3）.汽轮机的功率为多少？答案（1）.（2）.（3）.（4）.考虑进出口动能差后的相对偏差10.进入冷凝器的泛汽的蒸汽为，比焓，出口为同压下的水，比焓为,若蒸汽流量为，进入冷凝器的冷却水温为℃，冷却水出口温度为℃，试求冷却水流量为多少？水的比热容为。答案11.某活塞式氮气压气机，压缩的氮气的参数分别为：，；，。设在压缩过程中每氮气热力学能增加，同时向外放出热量。压气机每生产压缩氮气，试求：（1）.压缩过程对每氮气所做的功；（2）.生产每压缩氮气所需的功；（3）.带动比压气机至少要多大的电动机。答案（1）.；（2）.；（3）.。12.流速为的高速空气突然受阻停止流动，即，称为滞止。如滞止过程进行迅速，以致气流受阻过程中与外界的热交换可以忽略，问滞止过程空气的焓变化了多少？答案第三章理想气体及其混合物1.把压送到体积为的贮气罐内。压送前贮气罐上的压力表读数为，温度为，压送终了时压力表读数为，温度为。试求压送到罐内的的质量。大气压力为。解由2.体积为的某钢性容器内盛有了的氮气。瓶上装有一排气阀，压力达到时发门开启，压力降到时关闭。若由于外界加热的原因造成阀门开启，问：(1)阀门开启时瓶内气体温度为多少？(2)因加热造成阀门开闭一次期间瓶内氮气失去多少？设瓶内空气温度在排气过程中保持不变。答案（1）℃；（2）3.氧气瓶的容积瓶中氧气的表压力为。问瓶中盛有多少氧气？若气焊时用去一半氧气，温度降为，试问此时氧气的表压力为多少（当地大气压力）答案4.某锅炉每小时燃煤需要的空气量折合表准状况时为。鼓风机实际送入的热空气温度为，表压力为，当地大气压为，求实际送风量。解由得5.某理想气体比热比，定压比热容，求该气体的摩尔质量。解由及得6.在容积为的封闭容器内装有氧气，其压力为，温度为，问应加入多少热量可使氧气温度上升到？(1)按定值比热容计算；(2)按平均比热容计算。解（1）（2）查得7.摩尔质量为的某理想气体，在定容下由，加热到，若热力学能变化为，问焓变化了多少？答案8.将氮气由定压加热到，分别用定值比热容，平均比热容（表）计算其热力学能和焓的变化。用定值比热容计算用平均比热容计算9.的，由膨胀到，试利用定值比热容求其热力学能、焓和熵的变化。解10.在体积为的钢性容器内装有氮气。初态表压力为，温度为，问应加入多少热量才可使氮气的温度上升到？其焓值变化是多少？大气压力为。(1)按定值比热容计算；(2)按真实比热容的多项式计算；(3)按平均比热容表计算；(4)按平均比热容的直线关系式计算。解（1）（2）查得（3）查得（4）查得11.某氢冷却发电机的氢气入口参数为，出口参数为。若每分钟入口处体积流量为，试求氢气经过发电机后的热力学能增量、焓增量和熵增量。设大气压力为。(1)按定值比热容计算；(2)按平均比热容直线关系式计算。解按定值比热（2）按平均比热容的直线关系式12.利用内燃机排气加热水的余热加热器中，进入加热器的排气（按空气处理）温度为，出口温度为。不计流经加热器的排气压力变化，试求排气经过加热器的比热力学能变化，比焓变化和比熵的变化。(1)按定值比热容计算；(2)按平均比热容（表）计算。答案（1）（2）13.进入气轮机的空气状态为，绝热膨胀到，略去动能、位能变化，并设大气温度为，试求：(1)每千克空气通过气轮机输出的轴功；(2)过程的熵产及有效能损失，并表示在图上；(3)过程可逆膨胀到输出的轴功。解（1）（2）熵产及有效能损失如图3-36中阴影面积所示。（3）14.由氧气、氮气和二氧化碳组成的混合气体，各组元的摩尔数为试求混合气体的体积分数、质量分数和在时的比体积。解15.试证明：对于理想气体的绝热过程，若比热容为定值，则无论过程是否可逆，恒有式中：和分别为过程初终态的温度。证明对于理想气体的绝热过程，有又得故证毕第四章理想气体的热力过程1.某理想气体初温，质量为，经可逆定容过程，其热力学能变化为，求过程功、过程热量以及熵的变化。设气体，并假定比热容为定值。解由得2.一氧化碳的初态为。定压冷却到。试计算的一氧化碳在冷却过程中的热力学能和焓的变化量，以及对外放出的热量。比热容取定值。答案3.氧气由被定温压缩至。(1)试计算压缩单位质量氧气所消耗的技术功；(2)若按绝热过程压缩，初态与终态与上述相同，试计算压缩单位质量氧气所消耗的技术功；(3)将它们表示在同一副图和图上，试在图上比较两者的耗功。解（1）（2）（3）两过程在图和图上的表示分别如图3-37（a）和3-37（b）所示。图中过程线为定温过程，为绝热过程线。从图中可以看到，绝热过程耗功比定温过程耗功多出曲边三角形面积。4.使将满足以下要求的理想气体多变过程在和图上表示出来（先画出4个基本热力过程）：(1)气体受压缩、升温和放热；(2)气体的多变指数，膨胀；(3)气体受压缩、降温又降压；(4)气体的多变指数，受压缩；(5)气体膨胀、将压且放热。答案如图3-38（a）和图3-38（b）所示的图和图上，1-1，1-2，1-3，1-4和1-5分别为满足（1），（2），（3），（4）和（5）要求的多变过程线。5.柴油机汽缸吸入温度的空气，经可逆绝热压缩。空气的温度等于燃料的着火温度。若燃料的着火温度为，问空气应被压缩到多大的体积？答案6.有空气，初态为，分别经下列三种可逆过程膨胀到，试将各过程画在图和图上，并求各过程始态温度、做工量和熵的变化量：(1)定温过程；(2)的多变过程；(3)绝热过程。答案（1）（2）(3) 图和图如图3-39所示。7.一容积为的贮气罐，内装氮气，其初压力，温度。若对氮气加热，其压力、温度都升高。贮气罐上装有压力控制阀，当压力超过时，阀门便自动打开，防走部分氮气，即罐中维持最大压力为，问当贮气罐中氮气温度为时，对罐内氮气共加入多少热量？设氮气比热容为定值。解由开始过程是定容过程，则8.容积为的空气瓶内装有压力，温度为的压缩空气，打开压缩空气瓶上的阀门用以启动柴油机。假定留在瓶中的空气进行的是绝热膨胀。设空气的比热容为定值，。（1）.问过一段时间后，瓶中空气从室内空气吸热，温度有逐渐升高，最后重新达到与室温相等，即又恢复到，问这时空气瓶中压缩空气的压力为多大？答案（1）（2）9.是导出理想气体定值比热容的多变过程的初、终态熵变为解：主要步骤与公式由得10.压力为的空气，定容冷却到，空气放出的热量全部被温度为℃的大气环境所吸收。求空气所放出热量的饿有效能和传热过程、的有效能损失，并将有效能损失表示在图上。解由于放出的热量全部被环境吸收，使热量有效能全部变成了无效能，故有效能损失有效能损失如图3-40的图上阴影面积所示。11.空气进行可逆压缩的多变过程，多变指数耗功量为，求热量和热力学能变化。答案第六章水蒸气1.湿饱和蒸汽，，试由水蒸气表求。答案2.过热蒸汽，℃，根据水蒸气表求和过热度，再用图求上述参数。答案查表：查图：3.开水房用开水的蒸汽与℃同压下的水混合，试问欲得的开水，需要多少蒸汽和水？解设需蒸汽为，则水为。由，查得时，根据热力学第学一定律4.已知水蒸气，试求其。答案5.蒸汽，，定温膨胀至，求终态及过程中对外所做的功。解6.进汽轮机的蒸汽参数为℃。若经可逆膨胀绝热至，蒸汽流量为，求汽轮机的理想功率为多少千克：答案7.一刚性容器的容积为，其中为饱和水，其余为饱和蒸汽，容器中初压为。欲使饱和水全部汽化，问需要加入多少热量？终态压力为多少？若热源温度为℃，试求不可逆温差传热的有效能损失。设环境温度为℃。8.容积为的刚性容器中贮有℃的水蒸气，其压力表度数为。现容器对环境散热使压力下降到压力表度数为。试求：（1）.确定初始状态是什么状态？（2）.求水蒸气终态温度；（3）.求过程放出的热量和放热过程的有效能损失。设环境温度为℃，大气压力为。答案（1）过热蒸汽；（2）（此结果为利用教材《热工基础与应用》后附录A-7所得。利用较详细水蒸气热表或图答案应为）（3）（同上，）9.气轮机的乏汽在真空度为干度为的湿空气状态下进入冷凝器，被定压冷却凝结为饱和水。试计算乏汽体积是饱和水体积的多少倍，以及乏汽2在冷凝器中放出的热量。设大气压力为。答案10.一刚性绝热容器内刚性各班将容器分为容积相同的两部分。设的容积为，内盛有压力为、温度为℃的水蒸气；为真空。抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨胀达到新的平衡态。试求终态水蒸气的压力、温度和自由膨胀引起的不可逆有效能损失。设环境温度为℃，并假设该蒸汽的自由膨胀满足。解（1）由常数得由，查得由，查得11.利用空气冷却蒸汽轮机乏汽的装置称为干式冷却器。瑞哦流经干式冷却器的空气入口温度为环境温度℃，出口温度为℃。进入冷凝器的压力为，干度为，出口为相同压力的饱和水。设乏汽流量为，空气进出口压力不变，比热容为定值。试求：（1）.流经干式冷却器的焓增量和熵增；（2）.空气流经干式冷却器的熵变以及不可逆传热引起的熵产。解（1）由查算得对空气根据热力学第一定律有（2）(3)39.℃的水蒸汽进入气轮机中作绝热膨胀，终压为。汽轮机相对内效率式中——为定熵膨胀到时的焓。试求（1）.每蒸汽所做的功；（2）.由于不可逆引起熵产，并表示在图上。答案由查得由查得由得由查得过程如图所示。第七章湿空气1.设大气压力为，温度为℃，相对湿度为，试用分析法求湿空气的露点温度、含湿量及比焓，并查图校核之。答案解析法查图：2.空气的参数为，在加热器中加热到℃后送入烘箱取烘干物体/从烘箱出来时空气温度为℃，试求从烘干物体中吸收水分所消耗的赶空气质量和热量。解由查图得由得3.设大气压力为，温度为℃，相对湿度为。如果利用空气调节设备使温度降低到℃去湿，然后再加热到℃，试求所的空气的相对湿度。答案4.一房间内空气为，温度为℃，相对湿度为。由于暖气加热使房间温度升至℃。试求放暖气后房内空气的相对湿度。答案5.在容积为的封闭室内，空气的压力为，温度为℃，露点温度为℃，试求室内空气的含湿量，和相对湿度。若此时室内放置若干盛水的敞口容器，容器的加热装置使水能保持℃定温蒸发至空气达到室温下饱和空气状态。试求达到饱和空气状态的空气含湿量和水的蒸发量。解（1）由查得由查得所以（2）6.一股空气流压力为，温度为℃，相对湿度为，流量为每分钟。另一股空气流压力也为，温度为℃，相对湿度为，流量为每分钟。混合后压力仍为，试求混合后空气的温度、相对湿度和含湿量。解：水蒸气的由查得由查得由热力学第一定律由查得第八章气体和蒸汽的流动1.燃气经过燃气轮机中渐缩喷管绝热膨胀，流量为，燃气参数℃，压力，燃气在喷管出口的压力为，喷管进口流速及摩擦损失不计，试求燃气在喷管出口处的流速和出口截面积，设燃气的热力性质与空气相同，取定值比热容。答案：2.空气流经一出口截面积为的渐缩喷管，喷管进口的空气参数、为，背压为，试求喷管出口处的流速和流经喷管的空气流量。若喷管的速度系数为，喷管的出口流速和流量又为多少？解：（1）.所以（2）.3.水蒸气经汽轮机中的喷管绝热膨胀，进入喷管的水蒸气参数℃，喷管背压力为，若流经喷管的流量为，试进行喷管设计计算。解：由知喷管形状应选缩放型的。由图得由查得4.空气以的速度在管内流动，用水银温度计测得空气的温度为℃，假设气流在温度计壁面得到完全滞止，试求空气的实际温度。答案℃5.压力、温度为℃的空气，流经扩压管时压力提高到，问空气进入扩压管是至少有多大流速？这时进口马赫数是多少？答案6.某单级活塞式压气机每小时吸入温度℃、压力的空气，输出空气的压力为。试按下列三种情况计算压气机所许的理想功率：（1）.定温压缩；（2）.绝热压缩；（3）.多变压缩（）。答案（1）.；（2）.；（3）.7.一台两级压气机，几如压气机的空气温度是℃，压力为，压气机将空气压缩至，压气机的生产量为（标态下），两级压气机中的压缩过程均按多变指数进行。现以压气机耗功最小为条件，试求：（1）.空气在低压气缸中被压缩后的饿压力为；（2）.空气在气缸中压缩后的温度；（3）.压气机耗功量；（4）.空气在级间冷却器中放出的热量。解（1）.（2）.（3）.（4）.8.某轴式压气机，每秒生产压力为的压缩空气。若进入压气机的空气温度为℃，压力为，压气机的绝热效率，求出口处压缩空气的温度及该压气机的耗功率。解由得9.一离心式压气机每分钟吸入压力为℃的空气。空气离开压气机的温度为℃，出口截面上的流速为，空气的比热容，假定与外界无热量交换。试求压气机的耗功率。答案10.定容加热汽油机循环在每千克空气加入热量，压缩比，压缩过程的初参数为℃。试求：（1）.循环的最高压力和最高温度；（2）.循环的热效率。答案（1）.，；（2）.11.一混合加热理想内燃机循环，工质视为空气，已知，比热容为定值。试求在此循环中单位质量工质的吸热量、净功量和循环热效率。解循环图如右图所示。1点：2点：3点：4点：5点：12.在相同的初态及循环最高压力与最高温度相同的条件下，试在图上利用平均温度的概念比较定容加热、定压加热及混合加热的内燃机理想循环的热效率。答案图如图所示。若定容加热理想循环热效率为，定压加热理想循环热效率为，混合加热理想循环热效率为，则有13.在燃气轮机的定压循环中，工质视为空气，进入压气机的温度℃，压力，循环增压比。在燃烧事中加入热量，经绝热膨胀至。设比热为定值。（1）.画出循环的图；（2）.求循环的最高温度；（3）.求循环的净功量和热效率；（4）.若燃气轮机的相对内效率为，循环的热效率为多少？答案（1）.图如图所示；（2）.；（3）.；（4）.14.对于燃气轮机定压加热理想循环，若压气机进出口空气参数为，℃，燃气轮机进出口处燃气温度℃，试向增压比最高为多少时，循环净功为0？答案15.某锅炉每小时生产水蒸气。蒸汽出口的表压为，温度℃。设给水温度℃，锅炉效率，煤的发热量（热值），试求每小时锅炉的耗煤量。答案耗煤量16、填空题：（1）用水银温度计测量高速流动的气流温度，设温度计上读数为，气流温度为，则二者的大小关系为____________；（2）在喷管的气体流动中，气体压力不断__________,流速＿＿＿＿，马赫数＿＿＿＿＿＿；（3）有一减缩喷管，空气进口压力为，背压，册出口压力。（4）现设计一喷管，若进口过热蒸汽压为，背压为，此喷管的形状应选择。17、压力为、温度为的空气，分别以，，和的流速流动，当空气滞止时，问空气的滞止温度和滞止压力各为多少？18、某减缩喷管进口氮气压力为，温度，背压为试求出口截面流速。19.某减缩喷管出口截面积为，进口空气参数，初速，问背压为多大时达到最大质量流量？该值是多少？20.压力为，温度的空气经扩压管后压力升高至，问空气进入扩压管的初速是多少？21.压力、温度的水蒸气，经节流阀后压力降为，然后进入喷管作可逆膨胀至压力为。设环境温度为，流量问：（1）该喷管为何形状；（2）喷管出口流速及截面积为多少；（3）因节流引起的熵产及有效能损失为多少？第九章蒸汽动力循环1.蒸汽动力循环的主要设备是什么？各起什么作用？2.提高蒸汽动力循环热效率的主要措施与方法有那些？3.在蒸汽压缩制冷循环中，如果用膨胀代替节流阀，有何优缺点？4.试画出蒸汽再循环的图。5.某朗肯循环，水蒸气初参数为，背压为。试求循环吸热、放热量、汽轮机做功和循环热效率。6.某蒸汽动力循环，水蒸气的初参数为，背压为，汽轮机相对内效率，试求循环吸热量、放热量、汽轮机做功量和循环热效率。7.某蒸汽压缩制冷循环，制冷剂为氟里昂134a，蒸发器的出口温度为，冷凝器的出口温度。试求：（1）循环制冷量和压气机耗功量；（2）制冷系数；（3）循环热效率。8.某蒸汽动力循环装置为郎肯循环。蒸汽的初压为，背压为，若初温分别为℃和℃，试求蒸汽在不同初温下的循环热效率及蒸汽的终态干度。解：（1）.由，℃，查过热蒸汽表得由，查饱和水和饱和蒸汽表得由得又忽略泵功（2）.过程和上一问相同，最后结果是，9.某朗肯循环，水蒸气初温为℃，背压为，试求当初压分别为和时的循环热效率及排汽干度。答案℃39%39.5%0.8320.80810.某蒸汽动力厂按再热循环工作，锅炉出口蒸汽参数为℃，汽轮机排汽压力。蒸汽在进入汽轮机膨胀至时，被引出到锅炉再热器中再热至℃，然后又回到汽轮机继续膨胀至排汽压力。设汽轮机和水泵中的过程都是理想的定熵过程，试求：（1）.由于再热，使乏汽干度提高多少？（2）.由于再热，循环的热效率提高了多少？解：（1）.由查得由查得由℃查得由且由查得忽略泵功（2）忽略泵功==无再热时第十章制冷循环1.某蒸气压缩制冷装置如图5-26所示。制冷剂为氨，蒸发器出口氨的温度为，在冷凝器中冷凝后的氨为饱和液，温度。试求：蒸发器中氨的压力和冷凝器中氨的压力；循环的制冷量，循环净功和制冷系数；若该装置的制冷能力为，氨的流量为多大？解（1）T-s图参阅图5-26（b）由，查氨的图得由，查图得由,查得（2）（3）2．冬天室内取暖利用热泵。将氟里昂134a蒸气压缩式制冷机改为热泵，此时蒸发器放在室外，冷凝器放在室内。制冷机工作时可从室外大气环境吸收热量，氟里昂134a蒸气经压缩后在冷凝器中凝结为液体放出热量,供室内供暖。设蒸发器中氟里昂134a的温度为-10℃，冷凝器中氟里昂134a蒸气的温度为30℃，试求：热泵的供热系数；室内供热100000kJ/h时，用以带动热泵所需的理论功率；当用电炉直接供给室内相同的热量时，电炉的功率为多少？答案（1）；（2）；（3）第二篇传热学第二章导热基本原理及稳态导热1.两块不同材料的平板组成如图4-63所始的大平板。两板的面积分别为、，导热系数分别为和。如果该大平板的两表面积分别维持在均匀温度及，试导出通过该大平板的导热热量计算式。（答案）2、一炉子的炉墙厚，总面积，平均导热系数，内、外壁温分别为和。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃煤的发热值为，问每天因热损失要用掉多少千克煤？（答案每天耗煤）3.对置于水中的不锈钢管采用电加热的方法进行压力为的饱和水沸腾换热实验。测的加热功率为，不锈钢管外径，加热段长，表面平均温度为。试计算此时的沸腾表面换热系数。（答案））4.图4-64所示的的空腔由两个平行黑体表面组成，空腔内抽成真空，且空腔的厚度远小于其高度与宽度。其余以知条件如图所示。表面2是厚的平板的一侧面，其另一侧面表面3被高温物体加热，平板的导热系数。试问在稳态工况下表面3的温度是多少？5.有一厚为的平面墙，导热系数。为使每平方米墙的热损失。在外表面覆盖了一层导热系数为的保温材料。以知复合壁两侧的温度分别为及，试确定保温层此时的厚度。（答案）6.一钢管热风管。内径，外径，导热系数。热风管外包有两层保温材料，内层厚，导热系数；外层厚，导热系数。热风管内表面温度，外层保温材料的外表面温度。求热风管每米管长的热损失和各层间分界面的温度。（答案）7.用比较法测定材料导热系数的装置如图4-65所示，标准试件厚度，导热系数。待测试件为厚的玻璃板，且四周绝热良好。稳态时测得各壁面的温度分别为：、、，试求玻璃板的导热系数。（答案）图4-658.冷藏箱壁由两层铝板中间夹一层厚的矿渣棉组成。内、外壁面温度分别为和，矿渣棉的导热系数为。求跑冷损失的热流密度。如大气温度为，相对湿度。由于水分森透使矿渣棉变湿，且内层结冰。设含水层和结冰层的导热系数分别为和，问；冷藏箱的冷损失为多少？（答案）9.某炉墙由耐火砖层、硅藻土培烧板层和金属密封板所构成（见图4-66），各层的导热系数分别为和;厚度分别为；炉墙内、外表面温度为。试求通过炉墙的热流密度。（答案）10.现有一热电偶测量管道内高温气流的温度（参见图4-67）。以知热电偶的读数，热电偶套管的基部温度，套管插入深度，套管壁厚，套管材料的导热系数，套管外侧由与气流的表面传热系数，试求气流的真实温度和测量误差。（答案气流的真实温度，测量误差）11.为增强传热，在外径为的管道外表面上装置纵肋12片，如图4-68所示。肋厚，肋高，肋的导热系数为。若管道的壁温为，周围介质的温度为，表面传热系数，求每米管长散热量。（图）4-68解：计及肋端散热量，查双曲函数表，每片肋的散热量：圆柱部分的散热量：每米管长的散热量12.一实心燃气轮机叶片，高，横截面积，周长，导热系数。燃气有效温度，叶根温度，燃气对叶片的表面传热系数。假设叶片端面绝热，求叶片的温度分布和通过叶根的热流量。（答案叶片的温度；通过叶根的热流量）第三章对流换热1.的机油以的速度在内径为的管内流动，管壁温度为。试求以下两种情况的表面传热系数：（a）管长为；（b）管长为。的机油的物性为：，，时，。（答案管长：；管长：）2.一冷凝器内有1000根内径、长的管子管子内壁温度为。有初温为，流量为的冷却水在管内流动。求平均对流换热表面传热系数和水的温升。（答案平均表面传热系数：；水的温升：）3.冷却水在内径、壁温、长的冷凝器内流动。冷却水入口温度，出口温度。求冷却水的平均流速及管子的热流密度。（答案冷却水的流速：；管子的热流密度：）4.水以的平均流速流过内径为的长直管。(1)管子壁温，水从加热到：(2)管子壁温，水丛冷却到。试计算其它条件不变时，上述两种情况下的对流换热表面传热系数，并讨论造成差别的原因。（答案（。是因为水被加热时，近壁处的粘性降低，因此表面传热系数比冷却高。）5.为了减少重油的动力粘度，以降低泵功率的消耗，让重油通过一个由20块空心平板组成的换热器（见图4-71）。热水在空心平板内流动