1-1倘若容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗? 解:
由pg?p?pb可知,压力表的读数会随着大气压力的变化而变化。 1-2系统的状态变化在系统与外界没有能量的交换时是否会发生? 解: 不会。
1-3 用气压计测得大气压力为pb=105Pa,求某气体:(1)表压力为1MPa时的绝对压力;(2)真空度为5kPa时的绝对压力;(3)绝对压力为10kPa时的真空度;(4)绝对压力为1.2MPa时的表压力。
解: (1)1.1MPa (2)95kPa (3)90kPa (4)1.1MPa
1-4 已知N2的分子量M=28,求 (1)N2的气体常数R; (2)标准状态下1m3N2的质量; (3)标准状态下N2的比容v0和密度ρ0; (4)p=0.1MPa、t=500℃时N2的比容v和密度ρ; (5)上述状态下的摩尔容积Vm。 解:
(1)297J/(kg·K) (2)1.25kg
(3)0.801m3/kg,1.25kg/m3 (4)2.3 m3/kg,0.44kg/m3 (5)0.0644 m3/mol
1-5一容积为4m3的刚性容器内充有压力p=1.01325MPa、温度t=20℃的空气,抽气后容器的真空度为700mmHg,当时当地大气压力为756mmHg,求:(1)抽气后容器内气体的绝对压力;(2)抽气后容器内空气质量?必须抽走多少空气,才能保证容器的真空度为700mmHg?
解:(1)7.466kPa
(2)47.818kg
1-6 2.5m3的刚性容器中贮有1kmolN2,当N2的温度为100℃时,其质量、压力和比容为多少?若将N2冷却至30℃时,其终压力为多少?
解:m=28kg P=1.24MPa v=0.089m3/kg p=1.008MPa
2-1 一定量的蒸汽,在活塞式气缸内经过了状态变化,其内能增加了3771kJ,如果过程中吸收了3980.5kJ的热量,问涉及的功量为多少?(209.5kJ)
2-3 已知汽轮机中蒸汽的流量为qm=40T/h,汽轮机进出口蒸汽的焓值分别为h1=3442KJ/kg ,h2=2448 KJ/kg。
(1)试计算汽轮机的功率;(11044.44kW)
(2)如考虑汽轮机每小时散热量Q=5×105KJ/h,则功率为多少?(10905.57kW) (3)如进口处蒸汽速度为70m/s,出口处蒸汽速度为140m/s,对汽轮机功率影响有多大?(10962.78kW)
(4)进出口的高度差为1.6m,对汽轮机功率影响有多大?(11044.61kW)
3-1 空气压缩机每分钟从大气中吸取温度t0=17℃,压力等于当地大气压力
pb=750mmHg的空气0.2m3,充入容积为V=1m3的贮气罐中。气罐中原有空气的温度
t1=17℃,表压力为0.5bar,问经过多少分钟才能使贮气罐中气体压力提高到p2=7bar、温度t2=50℃?(24min)
3-3 有一种理想气体,初始时p1=520kPa,V1=0.142m3,经过某种状态变化过程,终态p2=170 kPa,V2=0.274 m3,过程中焓值降低了,△H=-67.95kJ。设该气体的定容比热为定值,cv=3.123Kj/(kg·K),求:(1)过程中内能的变化△U;(2)定压比热cp;(3)气体常数R。
(1)△U=-40.69kJ (2)cp=5.215kJ/(kg·K) (3)
R=2.092kJ/(kg·K)
3-4 氧气O2由t1=40℃、p1=1bar被定温压缩到p2=4bar。(1)试计算压缩每1kg氧气所消耗的技术功;(2)如果按绝热过程压缩,初始状态和终压与上述相同,试计算压缩每1kg氧气所消耗的技术功;(3)将它们表示在同一个p-v图和T-s图上,试比较两种情况技术功的大小。 (1)-112.79kJ
(2)(氧气为双原子分子,k=1.40。)w=-138.39kJ
3-5 某气体在定压下从安装温40℃加热至750℃,并作了容积变化功w=184.6kJ/kg,设比热为定值,试确定该气体的R值,并求其内能的变化、吸热量和熵的变化。
R=260J/(kg·K) △u=461.17kJ/kg q=645.77kJ/kg △s=1.077kJ/(kg·K)
3-6 已知工质的两个状态点,求经此两点所进行的多变过程的多变指数。已知状态参数:(1)p1=10200mmH2O,p2=12500mmH2O,t1=20℃,t2=350℃;(2)p1=80000mmH2O,p2=160000mmH2O,v1=0.080m3/kg,v2=0.20 m3/kg。
(1)n=-0.369 (2)n=-0.756
3-7 空气的容积V1=2m3,由p1=0.2MPa,t1=40℃压缩至p2=1MPa,V2=0.5m3。求过程的多变指数、压缩功、气体在过程中所放出的热量,以及气体熵的变化。设空气定容比热为定值cv=0.717kJ/(kg·K)。(n=1.16,W=-625kJ,Q=-372.16kJ,△S=-1.06kJ/K) 4-1 按卡诺循环工作的内燃机,每一循环所作的静功为1373J,供给的热量为3100J,高温热源的温度为250℃,求低温热源的温度为多少?(291.45K)
13.高、低温热源的温差愈大,卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大,愈有利?试证明你的结论。
14.有报告说一台热机工,作于 t1=427℃和 t2=227℃两恒温热源之间,当工质从高温吸热为 5×104 kJ时,对外作功 10kW·h,而排给低温热源的热量恰为两者之差。试分析其可能性。
15.气缸中,在承受一定质量的活塞下盛有0.2kg的空气,其温度t1=20℃,占据的容积V1=0.1m3,当加入20kJ热量后,问空气的温度t2、压力p2,容积v2为多少?气体做功多少?并求内能、焓、熵的变化量?设空气的比热容为定值。 传热学
1.炉墙由保温材料组成,一层是耐火砖,一层是红砖,厚度均为250mm,导热率分别在0.6W/(m·K)和0.4 W/(m·K),炉墙内外墙温度分别为700℃和80℃不变,试求:(1)通过炉墙的热通量(590W/m2)
(2)如果用导热系数为0.76 W/(m·K)的珍珠岩混凝土层代替红砖并保持炉墙的热通量及其他条件不变,试确定该保温层的厚度。
2.三层平壁,中间层是铜板,两侧是不锈钢板,?2?3mm,?2?380W/(m?K);
?1??3?2mm,?1??3?16W/(m?K),内外两侧壁面的温度分别为
tw1?400?C,tw4?100?C。试求热通量q,并确定忽略铜板热阻时的热通量。
(1)q=1.163?10(W/m2) (2)q=1.2?10(W/m2)
3.蒸气管道的内直径为160mm,外直径为170mm,热导率为50 W/( m·K),管道外包有两层保温材料,第一层保温材料厚度为30mm,热导率为0.15 W/(m·K),第二层保温材料
66厚度为50mm,热导率为0.08 W/(m·K),蒸汽管外壁温度为300℃,两保温层交界面处的温度为223℃,试求(1)单位管长蒸汽管的热损失及蒸汽管内壁和保温层最外表面的温度。 (2)若将两保温材料互换位置,保持原来的厚度,蒸汽管的内壁面及保温层最外表面的温度维持不变,此时的热损失又为多少?
4.有三层平壁,已测得各表面和交界面温度分别为873K,653K,473K和333K,在定态导热情况下,问各层的导热热阻在总热阻中所占的比例各为多少?
5.直径为?60?3mm的钢管用30mm厚的软木包扎,其外又敷以保温灰作为保温层。现已知钢管外壁面温度为163K,工程要求绝热层外表面的温度不得高于283K。软木和保温灰的热导率分别为0.048W/(m·K)和0.07 W/( m·K)。试确定每米管长冷量损失不高于22W时保温灰层的厚度。
P24.思考题,习题1~4,6~16,27,28 P54.思考题,习题7,9,12~18,20~23,26,27 P68.思考题,习题1~5,7,8,11,12,15~19,21