作业习题

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NO2?0.08,NN2?0.65,NCO2?0.3

求混合气体的容积成分,质量成分以及在p =400kPa,t =27℃下混合气体的比容。

yi间有关系式: xii和摩尔成分/Mi 9.试证明理想气体混合物质量成分xyi??(xi/Mi)

11.湿饱和蒸汽,p =0.9kPa,x?0.85,试由水蒸气表求ts,h,v,s和u。

12.过热蒸汽,p1 =3.0kPa,t =425℃,根据水蒸气表求v,h, s,u和过热度,再用h-s图求上述参数。

x?0.86的蒸汽与t =20℃及同压下的水混合,13.开水房烧开水用p =0.1kPa,

试问欲得5t的开水,需要多少蒸汽和水?

15.1㎏的蒸汽,p1 =2.0kPa,x1=0.95,定温膨胀至p2 =0.1kPa,求终态v,h, s及过程中对外所作的膨胀功。

18.空气的参数为pb =0.1kPa,t1=20℃,?1=30%。在加热器中加热到t2=85℃后送入烘箱去烘干物体。从烘箱出来时空气温度t3=35℃,试求从烘干物体中吸收1㎏水分所消耗的干空气质量和热量。

19.设大气压力为0.1kPa,温度为30℃,相对湿度为0.8。如果利用空气调节设备使温度降低到10℃去湿,然后再加热到20℃,试求所得空气的相对湿度。

四.工质的热力过程习题:P89

1.某理想气体初温T1 =470K,质量为2.5㎏,经可逆定容过程,其内能变化为△U=295.4kJ,求过程功、过程热量以及熵的变化。设该气体R=0.4KJ/(㎏·K),κ=1.35,并假定比热为定值。

2.一氧化碳的初态为p1=4.5MPa,T1=493K。定压冷却到T2=293K。试计算

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1kmol的一氧化碳在冷却过程中的内能和焓的变化量,以及对外放出的热量。比热取定值。

3.氧气由t1=30℃, p1=0.1MPa被定温压缩至p2=0.3MPa。 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,初态和终压与上述相同,试计算压缩单位质量氧气所消耗的技术功;

③ 将它们表示在同一幅p-v图和T-s图上,试在图上比较两者的耗功。

6.某单级活塞式压气机每小时吸入的空气量V1=120m3/h,吸入空气的温度t1=17℃,压力p1=0.1MPa,输出空气的压力为p2=0.64MPa。试按下列三种情况计算压气机所需的理想功率:①定温压缩;②绝热压缩;③多变压缩(n =1.2)。

9.燃气经过燃气轮机中渐缩喷管绝热膨胀,流量m?0.6kg/s,燃气初参数p1=0.6MPa,t1=600℃,燃气在喷管出口处的压力p2=0.4MPa,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。设燃气热力性质与空气相同,取定值为比热。

五.热量传递的基本定律及应用分析习题:P144

2.有一厚为20mm的平面墙,导热系数为1.3W/(m·℃)。为使每平方米墙的热损失不超过1 500W,在外表面上覆盖了一层导热系数为0.2W/(m·℃)的保温材料。已知复合壁两侧的温度分别为750℃及55℃,试确定此保温层的厚度。

5.冷藏箱壁由两层铝板中间夹一层厚100mm的矿棉组成,内外壁面的温度分别为-5℃和25℃,矿棉的导热系数为0.06W/(m·℃)。求散冷损失的热流密度q。如大气温度为30℃,相对湿度为70%,由于水分渗透使矿棉变湿,且内层结冰。设含水层和结冰层的导热系数分别为0.2W/(m·℃)和0.5W/(m·℃),问冷藏箱的冷损失增加多少?

6.某炉墙由耐火砖层、硅藻土焙烧板层和金属密封板所构成(见图5-62),

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1各层的导热系数分别为λ1lw=0.7+0.000 58tW/(m·℃)、λ2=0.047+0.000 lw2201tW/(m·℃)和λ3=45 W/(m·℃);厚度分别为?1?115mm,?2?185mm和

?3?3mm;炉墙内外表面的温度分别为t=542℃和t=54℃。试求通过炉墙的

W1W4

lw3lw4热流密度。

图5-62

t0管道壁7.现有一热电偶测量管道内高温气流的温度。已知热电偶的δ(参见图5-63)读数为t1=650℃,热电偶套管的基部温度t0=500℃,套管插入深度l?100mm,套l管壁厚??1mm,套管外径d?10mm,套管材料的导热系数λ=25 W/(m·℃),套

热电偶套管管外侧与气流的换热系数α=50tW/(m·℃)。试求:气流的真实温度tf和测量误差?l=?

f热电偶丝tld

图5-63

8.为了增强传热,在外直径为40mm的管道外表面上装置纵肋12片,如图δ=0.8mm5-64所示,肋厚0.8mm,肋高20mm,肋的导热系数为116W/(m·℃)。若管道的壁温为140℃,周围介质的温度为20℃,换热系数为20W/(m·℃),求单位管长的散热量。

(本题除考虑肋片的散热以外,还要考虑肋片与肋长之间的管道外表面的散热。)

图5-64

10.设有一块厚为2δ的金属板,初始温度为t0,突然将它置于温度为t1的流体中进行冷却。试针对下列两种情况,画出不同时刻金属板中及板表面附近流体的温度分布曲线:

① 金属板导热热阻δ/λ≤1/α(表面换热热阻); ② δ/λ≥1/α。

l=20mm乐学考研—快乐学习,轻松考研 中国研究生考试书店http://www.exbook.cn

11.有两块同样材料的平板A及B,A的厚度为B的两倍,从同一高温中取出置于冷流体中淬火。流体与各表面间的换热系数均可视为无限大。已知板中心总的过余温度下降到初值的一半需要20min,问A板达到同样温度工况需多少时间?

12.一块初始温度t0 =250℃、厚度2δ=5cm、导热系数λ=215W/(m·℃),热扩散率α=8.4×10-5/m2/s、密度ρ=2700㎏/m3、比热容cp=900J/(㎏·℃)的铝板,将其突然置入30℃的冷水中冷却。若表面换热系数α=350 W/(m·℃),试求5分钟后板中心的温度、距壁面1.5cm深处的温度以及这段时间内平板每平方米面积的散热损失。

14.一钢球直径为10㎝,初始温度250℃,后将其置于温度为10℃的油浴中。设冷却过程中的换热系数可取为200 W/(m·℃),问欲使球心温度降低到150℃需要经过多长时间,此时球表面的温度为多少?球的导热系数为44.8 W/(m·℃),热扩散率为1.229×10-5m2/s。

21.水以0.8㎏/s的流量在内径d =2.5cm的管内流动,管子内表面温度为90℃,进口处水的温度为20℃。试求水被加热至40℃时所需的管长。

27.在1个大气压下,温度为30℃的空气以45m/s的速度掠过长为0.6m、壁温为250℃的平板。试计算单位宽度的平板传给空气的总热量、层流边界层区域的换热量和紊流边界层区域的换热量。

31.空气横向掠过一外径为d=22mm、s1=44mm、s2=22mm、N=12排的叉排管束,空气的平均温度t1 =50℃,umax=8m/s。试求换热系数。

35.在冬季,采暖房间的天花板表面温度为13℃,室内空气温度为25℃,天花板面积为4×5㎡,求它的自然对流换热系数及散热量。

38.一冷凝器的水平管束由直径d =20mm的圆管组成,管壁温度tw=15℃。

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