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b热工基础习题 p一．热能转换的基本概念习题：P12 L1．锅炉烟道中的烟气压力常用上部开口的斜管测量，如图1-9所示。若已
3a?知斜管倾角a?30；压力计中使用??0.8/cm的煤油，斜管中液柱长度L?200mm，当地大气压力pb?0.1MPa。求烟气的绝对压力（用MPa表示）。
图1-9
A2．一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有压力表，如图1-10所示。表
C上读数分别为pB=75kPa、pc=110 kPa。若当地大气压pb=97 kPa，求压力表A的读数，以kPa表示。
B 图1-10
3．如果气压计压力为83kPa，试完成以下计算： ① 绝对压力为0.15MPa时的表压力； ② 真空计上读数为70kPa时气体的绝对压力； ③ 绝对压力为50kPa时的相应真空度（kPa）； ④ 表压力为0.25MPa时的绝对压力（kPa）。
4．摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0℃和100℃，而华氏温标则相应地取为32F和212F。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（0K或-273.15℃）所对应的华氏温度。
5．气体进行可逆过程，满足pV=C，试导出该气体从状态1变化到状态2时膨胀功的表达式，并在p-V图上定性地画出过程线并示出膨胀功。
6．若某种气体的状态方程式为pv=R，试导出： ① 定温下气体p、v间的关系； ② 定压下气体v、T间的关系； ③ 定容下气体p、T间的关系。
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7．一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量D =180×103㎏/h，输出功率W = 55 000kW，全厂耗煤G =19.5t/h，煤的发热量QH =30×103kJ/㎏。蒸汽在锅炉中吸热量q = 2 680 kJ/㎏。
① 求该动力厂的热效率?t；
② 锅炉的效率?H（蒸汽总吸热量/煤的总发热量）。 二．热力学基本定律习题：P36
3．闭口系中实施以下过程，试填补表中空缺数据 过程序号 1 2 3 4
4．如图2-26所示，某封闭系统沿a—c—b途径由状态a变化到b，吸入热量90kJ，对外作功40kJ，试问：
① 系统从a经d至b，若对外作功10 kJ，则吸收热量是多少？
p② 系统由b经曲线所示过程返回a，若外界对系统作功23 kJ，吸收热量为
cbQ，J 25 -8 18 W，J -12 17 -11 U1，J -13 U2，J -9 58 7 △U，J -16 21 多少？
③ 设Ua = 5kJ，Ud = 45kJ，那么过程a—d和d—b中系统吸收热量各为多少？
adv 图2-26
p5．绝热封闭的气缸中装有完全不可压缩的流体，如图2-27所示。试问：
① 活塞是否对流体作功？
② 通过对活塞加压，把流体压力从p1=0.2MPa提高到p2=3MPa，内能变化多少？焓变化多少？
图2-27
7．某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40t/h，汽轮机进口处压力表读数为9MPa，进口比焓为3 440kJ/kg，汽轮机出口比焓为2 240 kJ/kg，真空表读数为
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95.06kPa，当时当地大气压力为98.66kPa，汽轮机对环境放热为6.3×10kJ/h，试求：
① 汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？ ② 单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？ ③ 汽轮机的功率是多少？
④ 若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时，对汽轮机输出功有多大影响？
9．某活塞式氮气压气机，压缩前后氮气的参数分别为：p1=0.1MPa，v1=0.88m3/㎏；p2=1.0MPa，v2 =0.16m3/㎏。设在压缩过程中每千克氮气内能增加180kJ，同时向外放出热量60kJ。压气机每分钟生产压缩氮气18㎏，试求：
① 压缩过程对每千克氮气所作的功； ② 生产每千克压缩氮气所需的功； ③ 带动此压气机至少要多大的电动机？
10．某系统经历了四个热力过程组成的循环，试填下表所缺之数据。
热力过程 1—2 2—3 3—4 4—1 Q,kJ 1 210 0 -980 0 热效率
T3
W,kJ 0 250 0 △U,kJ 11．说法“自发过程是不可逆过程，那么非自发过程是可逆过程”对吗？为TH什么？
TLABAB13．试利用T H和T L表示图2-28△所示的两循环的热效率比。已知△sA=△sB。 △ssS
图2-28
14．某制冷循环，工质从温度为-23℃的冷源吸热100kJ，并将热量203 kJ传给温度为17℃的热源（环境），此循环满足克劳修斯不等式吗？
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15．某热机循环，工质从温度为T H =2 000K的热源吸热Q H，并向温度为T L =300K的冷源放热Q L。在下列条件下，试根据孤立系熵增原理确定该机循环可能否？可逆否？
① QH=1 500J，QL=800J； ② QH=2 000J，净功Wo=1 700J。
17．冷油器中油进口温度为80℃，出口温度为35℃，油的流量为每分钟5㎏。冷却水的进口温度为20℃，出口温度为40℃，试求：[油的比热容为coi =2.022(kJ/㎏·K)]
① 冷却水的流量；
②油和水之间不等温传热引起的熵产。
18．将5㎏0℃的冰投入到20㎏温度为40的水容器中。假定容器绝热，试求冰完全融化且与水温度达到热平衡时的系统的熵产。已知冰的融解热为333kJ/㎏。
三．工质的热力性质习题：P63
4．在容积为0.3m3的封闭容器内装有氧气，其压力为300kPa，温度为15℃，问应加入多少热量可使氧气温度上升到800℃？
① 按定值比热容计算； ② 按平均比热容计算。
5．每摩尔质量为30g的某理想气体，在定容下由275℃加热到845℃，若内能变化为400kJ/㎏，问焓变化了多少？
7．2㎏的CO2，由p1 =800kPa，t1 =900℃膨胀到p2 =120kPa，t2 =600℃，试利用定值比热求其内能、焓和熵的变化。
8．由氧气、氮气和二氧化碳组成的混合气体，各组元的千摩尔数为