【正文】 解: 由查表得到: , 所以： 當(dāng)冷卻到300C時(shí),比容仍為,此時(shí)為濕蒸汽: 查表得: 總傳熱量為 環(huán)境的熵變?yōu)? 蒸汽熵變?yōu)? 金屬球的熵變?yōu)? 總熵變?yōu)?第六章思考題1. 試畫出簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置的系統(tǒng)圖、簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力循環(huán)的pv圖與Ts圖。如果全部是氣體進(jìn)行壓縮，則體積流量太大，需要采用大尺寸的機(jī)器設(shè)備，是不利的。6. 今有兩個(gè)內(nèi)燃機(jī)的混合加熱循環(huán)，它們的壓縮比、初態(tài)、總的加熱量相同，但兩者的定容升壓比λ不同，（1）請(qǐng)?jiān)趐v圖與Ts圖上表示出這兩個(gè)循環(huán)的相對(duì)位置；（2）利用Ts圖定性地比較這兩個(gè)循環(huán)的熱效率。8. 試述動(dòng)力循環(huán)的共同特點(diǎn)。C 查表得：h1=, s1=() 2點(diǎn)：由s2=s1=(), P2=4kPa 查表得：h2=, x= 3(4)點(diǎn)：由P3=4kPa, 查表得: h3= 吸熱量：q1=h1－h(huán)3=－= 凈功量：wnet=h1－h(huán)2== 熱效率：h===%干度：x= 62 解： 1點(diǎn)：由P1=13MPa, t1=535176。66 解: (1)k=循環(huán)熱效率為：壓縮過程為可逆絕熱過程，所以有：(2)k= 循環(huán)熱效率為：壓縮過程為可逆絕熱過程，所以有： 67 解: 循環(huán)熱效率為：每kg空氣對(duì)外所作的功為：所以輸出功率為：68 解:1到2為可逆絕熱過程，所以有：2到3為定容過程，所以有：所以定容增壓比為：3到4為定壓過程，所以有：所以預(yù)脹比為：所以循環(huán)熱效率為： 所以循環(huán)的凈功為： 69 解：首先求出壓縮比、定容增壓比和預(yù)脹比： 1到2為絕熱壓縮過程，所以有： 2到3為定容加熱過程，所以有： 5到1為定容過程，所以有： 3到4為定壓過程，所以有： 所以循環(huán)熱效率為：相同溫度范圍卡諾循環(huán)的熱效率為： 610 解:(1) l=由1到2的壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有：由2到3的過程為定容加熱過程，所以：由于循環(huán)的加熱量已知，所以有：由3到4為定壓過程，所以有：所以預(yù)脹比為：所以熱效率為： (2) l=由1到2的壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有：由2到3的過程為定容加熱過程，所以：由于循環(huán)的加熱量已知，所以有：由3到4為定壓過程，所以有：所以預(yù)脹比為：所以熱效率為： (3) l=由1到2的壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有：由2到3的過程為定容加熱過程，所以：由于循環(huán)的加熱量已知，所以有：由3到4為定壓過程，所以有：所以預(yù)脹比為：所以熱效率為：611 解:壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有：612 解: 根據(jù)理想絕熱過程得過程方程，可得： 所以壓氣機(jī)所耗軸功： 燃?xì)廨啓C(jī)所作軸功： 輸出凈功： 熱效率：613 解: 根據(jù)理想絕熱過程得過程方程，可得： 所以有： 熱效率為： 第七章思考題1. 什么情況下必須采用多級(jí)壓縮？多級(jí)活塞式壓縮機(jī)為什么必須采用級(jí)間冷卻？答：為進(jìn)一步提高終壓和限制終溫,必須采用多級(jí)壓縮。同時(shí)至于使氣缸里面的潤(rùn)滑油升溫過高而碳化變質(zhì),必須采用級(jí)間冷卻。 5. 絕熱節(jié)流過程有什么特點(diǎn)？答：縮口附近流動(dòng)情況復(fù)雜且不穩(wěn)定，但在縮口前后一定距離的截面處，流體的流態(tài)保持不變，兩個(gè)截面的焓相等。但熱泵為供熱，而制冷裝置是為制冷。習(xí)題71 解：(1)絕熱壓縮： (2)定溫壓縮：(3)多變壓縮：72 解：(1) 絕熱壓縮：(2) 等溫壓縮： (3)多變壓縮： 73 解：首先求多變指數(shù) 每秒鐘帶走的熱量=74 解：如果采用一級(jí)壓縮，則壓氣機(jī)的排氣溫度為：所以必須采用多級(jí)壓縮，中間冷卻的方法。C。K) ，熱流密度為W/m2，試求管壁溫度及熱流量。K)，試求玻璃窗的散熱損失及玻璃的導(dǎo)熱熱阻、兩側(cè)的對(duì)流換熱熱阻。解：對(duì)流換熱計(jì)算公式： 空氣夾層的導(dǎo)熱熱阻為：85. 有一厚度為400mm的房屋外墻，熱導(dǎo)率為 W/(m室外空氣溫度為10℃，和外墻之間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 W/(m2 K)，其它條件和題15相同，并假設(shè)室內(nèi)空氣只通過外墻與室外有熱量交換，試問：要保持室內(nèi)空氣溫度不變，需要多大功率的電暖氣?解：傳熱系數(shù) 熱流通量為： 為了維持室內(nèi)溫度不變。C，冷庫(kù)內(nèi)、外壁面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為2 W/(m2K)和3 W/(m2K)。C不變。C和50 176。試件邊緣絕熱良好。C。已測(cè)得壁面溫度 176。C。C，要求保溫層外壁面溫度不超過50 176。蒸汽管道內(nèi)壁面溫度為400 176。解： 根據(jù)圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計(jì)算公式： 由得到： 98 有一直徑為d、長(zhǎng)度為l的細(xì)長(zhǎng)金屬圓桿，其材料熱導(dǎo)率為常數(shù)，圓桿兩端分別與溫度為的表面緊密接觸，如圖244所示。C、 176。解：對(duì)上題的計(jì)算公式進(jìn)行積分計(jì)算，可以得到： 其中：有：代入計(jì)算即可得解。C。解：解: 忽略測(cè)溫套管橫截面上的溫度變化，并認(rèn)為套管端部絕熱，則套管可以看成是等截面直肋，測(cè)溫誤差為 根據(jù)（2－47） 套管截面面積，套管換熱周長(zhǎng)， 查附錄13得到： 方法如上。C的氣流中，熱電偶表面與氣流間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為90 W/(m2K)，試求：（1）熱電偶的時(shí)間常數(shù)；（2）熱電偶的過余溫度達(dá)到初始過余溫度的1%時(shí)所需的時(shí)間。C。C的大鋼板突然放置于溫度為20 176。 由得到: 計(jì)算得到: 由得到: 計(jì)算得到: 915 一直徑為50 mm的細(xì)長(zhǎng)鋼棒，在加熱爐中均勻加熱到溫度為400 176。試求：（1）10分鐘后鋼棒的中心和表面溫度；（2）鋼棒中心溫度達(dá)到180 176。C；下邊被常熱流加熱，熱流密度為1500 W/m2。C，突然一側(cè)壁面以每小時(shí)溫升5 176。101水和空氣都以速度 m/s分別平行流過平板，邊界層的平均溫度都為50 176。C，速度為 m/s，平板的壁面溫度 176。解：由查附錄2空氣的物性表得到： ， 當(dāng)時(shí)， 平均表面換熱系數(shù)為 單位平板寬度的換熱量為： 104 如果用特征長(zhǎng)度為原型1／5的模型來(lái)模擬原型中速度為6 m/s、溫度為200 176。解：由附錄2得到： 當(dāng)空氣溫度為200C時(shí)， ， 當(dāng)空氣溫度為2000C時(shí)， ， (1)由相似原理：， 所以有 (2)由相似原理：， 所以有105 水在換熱器管內(nèi)被加熱，管內(nèi)徑為 14 mm，管長(zhǎng)為 m，管壁溫度保持為110 176。C ， m/s，管外用保溫材料保溫，忽略熱損失。C，試求管內(nèi)對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解： 查附錄空氣的物性表有: , , ， , 為過渡流， 采用過渡流換熱關(guān)系式： 所以，109 水以2 m/s的速度流過長(zhǎng)度為5 m、內(nèi)徑為20 mm、壁面溫度均勻的直管，水溫從25 176。C，內(nèi)管壁溫 176。C，來(lái)流空氣溫度為20 176。 校核計(jì)算換熱量校核計(jì)算獲得熱量偏差1012 在一鍋爐煙道中有一6排管順排構(gòu)成的換熱器。試求管束外壁面和煙氣間對(duì)流換熱的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。C。解：垂直段換熱量為： 特征溫度為：由 查附錄2空氣的物性表得到： , , 所以， 垂直管段一小時(shí)的換熱量： 水平段換熱量為： 特征溫度為：由 查附錄2空氣的物性表得到： , , 所以， 水平管段一小時(shí)的換熱量： 1015一塊面積為 m2的正方形薄板垂直置于室內(nèi)空氣溫度為20 176。 假定特征溫度為，則： 查附錄2空氣的物性表得到： , , 所以， 由熱平衡計(jì)算得到實(shí)際的壁面溫度為： 計(jì)算得到： 所以原假設(shè)正確，最高壁溫為88。（提示：在常熱流條件下壁面溫度是不均勻的，首先應(yīng)判斷何處溫度最高；由于壁面溫度未知，定性溫度無(wú)法確定，可采用試算法，首先假設(shè)一定性溫度。C。解：特征溫度為：由 查附錄2空氣的物性表得到： , , 所以， 單位管長(zhǎng)的換熱量：1014 室內(nèi)火爐上煙囪的外徑為15 cm， m，壁面平均溫度為150 176。C，煙氣平均溫度 176。試計(jì)算圓管外壁面對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和電加熱器的功率。解：1011有一外徑為25 mm、長(zhǎng)為200 mm的水平圓管橫置在風(fēng)洞之中進(jìn)行空氣橫掠的對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)，管內(nèi)用電加熱器加熱。C，試求管內(nèi)對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。C，管壁溫度為90 176。解：假定出口溫度為400C，則有： ， 查附錄水的物性表有: , , , 采用紊流換熱關(guān)系式： 所以， 校核： 可見Q1和Q2相差很小，所以107 m/s速度在內(nèi)徑為22 mm、 176。C， m/s，試求水通過換熱器后的溫度。C。解：由查附錄3水的物性表得到： ， 當(dāng)x=，為旺盛湍流，不應(yīng)再用那個(gè)公式。解：對(duì)水：由查附錄3水的物性表得到： ， 對(duì)空氣：由查附錄2空氣的物性表得到： ， 102 m的平板時(shí)沿程m處的局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。已知平壁的熱擴(kuò)散率為 m2/s，試計(jì)算平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱進(jìn)入正規(guī)狀況階段時(shí)平壁內(nèi)的溫度分布。采用均勻網(wǎng)格， mm，試用數(shù)值方法計(jì)算該物體的溫度分布。解：（1）由得到: 查圖表得到： 即 即 （2）由查表得到： 由計(jì)算得到916 如圖245所示，一個(gè)橫截面尺寸為200 mm的二維導(dǎo)熱物體，邊界條件分別為：左邊絕熱；右邊與接觸的流體對(duì)流換熱，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為50 W/(m2K)，流體溫度為20 176。C的油浴中，鋼棒表面與油之間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為500 W/(m2K)。C時(shí)所需的時(shí)間。解: 由得到: ，可以用集總參數(shù)法計(jì)算。C、直徑為20 mm的紫銅棒突然橫置于溫度位20 176。熱電偶的初始溫度為25 176。試求由于套管導(dǎo)熱引起的測(cè)溫誤差。溫度計(jì)指示套管的端部溫度為80 176。C、 W/(m2K)。試寫出圓桿內(nèi)溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)描述。C。解：根據(jù)圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計(jì)算公式： 解得 所以保溫層厚度為97 某過熱蒸汽管道的內(nèi)、外直徑分別為150 mm和160 mm ，管壁材料的熱導(dǎo)率為45 W/(mK)。解：根據(jù)題意： 得到： 即96 熱電廠有一外徑為100 mm的過熱蒸汽管道（鋼管），用熱導(dǎo)率為 W/(mK)的玻璃綿保溫。C 、 176。試求待測(cè)試件的熱導(dǎo)率。C、 176。解：根據(jù)多層復(fù)壁導(dǎo)熱計(jì)算公式: 得到： 94 圖243為比較法測(cè)量材料熱導(dǎo)率的裝置示意