【正文】 k),Cv=(Kg 6．工質(zhì)從溫度為 300K 的熱源吸熱 6000KJ 后，工質(zhì)的熵增為 25KJ/K， 試通過計算說明此過程是否可逆。 K),Cp=(Kg假定留在瓶中的空氣 進行的是可逆絕熱膨脹。試求 1)整個過程對外作的膨脹功？ 2)該氣體在絕熱膨脹過程的絕熱指數(shù) K？ 1)W123=Q123Δ u123=Q123=Q12=48KJ 2)K= 20． 1Kg 空氣從 v1=℃，又定壓冷卻到初始溫度， 如果放熱量比加熱時的吸熱量多 60KJ/Kg，求氣體 的初壓 P1？ (R=(Kg ( Cv= (Kg ( Cp= 1 .004KJ/(KgK) 、絕熱指數(shù)κ = ) 由狀態(tài)方程求得用去的空氣為 ；當空氣溫度回升到 27℃時，由定容過程的初、終態(tài)參數(shù)關(guān)系得空氣壓力為 。 設(shè)氣體 Cp=(Kg 5．一千克空氣（可視為雙原子理想氣體）先等溫膨脹到初態(tài)容積的 倍，并對外作功，然后定容吸熱到初態(tài)壓力，已知 Cv=(Kg K)，求全過程的功。求 1)過程中內(nèi)能的變化量Δ U； 2)定壓比熱 Cp； 3)氣體常數(shù) R。 P1=151bar P2=153bar 由 1， 2 狀態(tài)氣體狀態(tài)方程得：Δ m=m1m2= R=() 2．壓氣機每分鐘從大氣中吸取 tb=17℃、 Pb=1bar 的空氣 ，充進 v=2m3的貯氣罐中。 若在壓縮過程中每 Kg 空氣的內(nèi)能增加 并向外放熱 50KJ，求壓縮過程中對每 Kg 氣體所作的功及每生產(chǎn) 1Kg 壓縮空氣所需的功。 4．試畫 Ts 圖說明：對于蒸 汽動力裝置朗肯循環(huán)，在相同的初壓及背壓下， 提高初溫可使熱效率增大。 T－ S 圖參見熱力學(xué) P288圖 10－ 19，不可逆絕熱膨脹比可逆絕熱膨脹少作的功為定壓線44’ 下方的面積，不可逆絕熱壓縮比可逆絕熱壓縮多耗的功為定壓線 22’ 下方的面積。 T－ s 圖見沈維道的《工程熱力學(xué)》 P280 圖 10－ 11； 由圖知， q1v=q1m=q1p q2pq2mq2v 由熱效率公式 η trη tmη tp 4．畫出內(nèi)燃機混合加熱理想循環(huán)的Ｐ－Ｖ和Ｔ－Ｓ圖，指出循環(huán)的特性參數(shù)，在Ｔ－Ｓ圖上比較初態(tài)相同，壓縮比相同，最高溫度相同時，三種內(nèi)燃機理想循環(huán)熱效率大小。 第九章 １．壓氣機把初態(tài)為 (p1,v1)的空氣按多變過程 (1nk)壓縮到終壓 P3，試在 P v 圖上用面積表示不分級壓縮比分兩級壓縮且級間定壓冷卻多耗的功。煙氣在定壓下從 1500℃降至 250℃，生產(chǎn) 1Kg 過熱蒸汽所需煙氣的熵降│Δ s│ =，查得蒸汽的飽和溫度 ts=℃，設(shè)環(huán)境溫度 t0=17℃，試在Ｔ－Ｓ圖上定性地畫出煙氣和形成過熱蒸汽的過程線， 并用面積表示由于不可逆?zhèn)鳠岫鸬拿可a(chǎn)1Kg 過熱蒸汽的作功能力損失。 先由 w/q=(k1)/(kn)知 nk， Kn+∞，則可由 W0和 q0 畫出 pv 圖和 Ts 圖，能量轉(zhuǎn)換關(guān)系為：內(nèi)能的減小轉(zhuǎn)化為對外作功和放熱。 類似工程熱力學(xué)一書思考題 9(P141) 4．理想氣體從狀態(tài) 1 可逆絕熱壓縮到狀態(tài) 2， 再可逆定容加熱到狀態(tài) 3， 再可逆定溫膨脹到狀態(tài) 4，最后經(jīng)可逆定壓放熱過程回到初態(tài) 1。 優(yōu)點：減少余隙容積影響；能得到一定生產(chǎn)量高壓氣體，節(jié)省壓縮耗功，降低了終溫有利于潤滑；有利于軸力平衡； 缺點：增加了一個冷卻裝置。 9．亞音速理想氣體可逆絕熱流過漸縮截面管道時，氣體溫度、壓力、流速如何變化？為什么？ T、 P 下降， C 增大。因為要使 q=w 成立，必須有 ?u?0 ，水蒸汽不是理想氣體，故對于水蒸汽的定溫過程 ?u?0 。這種說法對嗎？為什么？ 不對，熵是狀態(tài)參數(shù)，與過程無關(guān)。問兩者的吸熱量和內(nèi)能變化量。 2．理想氣體由某一初態(tài)，分別經(jīng)可逆絕熱過程 12 和不可逆絕熱過程 1239。 第十章 D； C； D； B； A； D； B； 第十一章 B； C； C 第十二章 B 三、問答題 第一章 １．平衡狀態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)有什么區(qū)別？ 平衡狀態(tài)是指：在不受外界影響的條件下，熱力系統(tǒng)的狀態(tài)能夠始終保持不變；穩(wěn)定狀態(tài)是指：不隨時間而變化的狀態(tài)。 5．制冷循環(huán)中，低溫熱源失熱 q2，外界對系統(tǒng)作循環(huán)功 w0，高溫熱源得熱 q1，則制冷循環(huán)的制冷系數(shù) ε =q2/(q1q2) 。 8． 影響蒸汽動力裝置朗肯循環(huán)熱效率的蒸汽參數(shù)是 P t P2 。 21．對于 燃氣輪機裝置定壓加熱理想循環(huán)，當進氣狀態(tài)不變時，若壓氣機的出口溫度升高，則該循環(huán)的熱效率將 提高 。 13．若壓縮比減小，則活塞式內(nèi)燃機定容加熱理想循環(huán)熱效率將 減小 。 ５．在內(nèi)燃機定容加熱理想循環(huán)中，空氣自 T2=680K 被加熱至 1600K，設(shè)比熱為定值，該循環(huán)的平均吸熱溫度為 1075K 。 14．當初態(tài) 和增壓比相同時，活塞式壓氣機在定溫、多變、絕熱三種壓縮方式中， 定溫 壓縮的耗功最小， 絕熱 壓縮的溫升最大。 6．活塞式壓氣機的容積效率定義為 有效吸氣容積與氣缸排量之比 。 12．理想氣體穩(wěn)定地流過漸縮噴管時，背壓低于臨界壓力，若提高初壓，則噴管出口壓力將 提高 。 ４．工質(zhì)經(jīng)絕熱節(jié)流后，壓力 降低 ，熵 增大 ，焓 不變 。 14．把過冷水定 壓加熱到飽和水時溫度 升高 ，熵 增加 。則該濕蒸汽的比容 vx = (1x)v’+xv’’ 。=，其干度應(yīng)為 x= 。39。 考慮到 分子間的相互作用力所產(chǎn)生的影響 。 21．逆向卡諾循環(huán)制冷系數(shù)的表達式為ε = 。 13．若可逆過程與不可逆過程有相同的初、終態(tài)，則前者的熵變 等于 后者的熵變。 5．卡諾定理說明：在相同溫度的高溫熱源和相同溫度的低溫熱源之間工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率 都相等 ， 與可逆循環(huán)的種類 無關(guān)，與 采用哪一種工質(zhì) 也無關(guān)。 8．在 Pv 圖上， 定容 過程線斜率最大， 定壓 過程線斜率絕對值最小。 第 四章 1． TS 圖上可逆定容過程線下方的面積可代表 絕熱 過程的容積變化功。 24．理想氣體進行一個定壓過程后，其比熱力學(xué)能的變化量可用 Δ u=CvmΔ T 計算。 17．通用氣體常數(shù) R= (Kmol 9．道爾頓分壓定律可表述為 混合氣體的總壓力等于各組成氣體的分壓力之和 。 K)，則其定壓比熱 Cp= 1008J/(Kg 15．在可逆過程中，技術(shù)功的計算式為 ??? 21 vdpwt 。 7．熱力學(xué)第一定律是 能量守恒與轉(zhuǎn)化定律 在熱現(xiàn)象上的應(yīng)用。 25．熱動力循環(huán)是將熱能轉(zhuǎn)化為 機械能 的循環(huán)。 18．熱力系統(tǒng)中稱 僅與外界有能量交換而無質(zhì)量交換 為閉口系統(tǒng)。 10．可逆過程是指 工質(zhì)能經(jīng)原過程路徑逆向進行恢復(fù)到初態(tài)，并在外界不留下任何改變的過程 。 2．熱量的負值代表 工質(zhì)向外放熱 。 7．如果工質(zhì)的某一熱力學(xué)量的變化量與過程路徑無關(guān)，而只與過程的初態(tài)和終態(tài)有關(guān)，則該熱 力學(xué)量必是一個 狀態(tài) 參數(shù)。 15．熱力系統(tǒng)中稱 與外界有質(zhì)量交換 為開口系統(tǒng)。 23．供暖系數(shù)ε 39。 4．用焓變化量和技術(shù)功表示的穩(wěn)定流動能量方程式為 q=? h+ +wt 。 12．焓的定義式 h=u+pv 。 K) ， 其 氣 體 常 數(shù) 為 () 。 三者之間的數(shù)量關(guān)系是 Cm=M c=‘ 。 14．理想氣體的兩個假設(shè)是 分子有質(zhì)量無體積，分子間無作用力 。 20．理想氣體的熱力學(xué)能僅是 溫度 的函數(shù)。 29．不同熱力過程的比熱容是不相同的，所以比熱容是與 過程 有關(guān)的量。 若為可逆絕熱膨脹，則 wt是 w 的 k 倍。 2．熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達式可寫為 ds≥ dq/T 或 ∮ dq/T≤ 0。 10．當孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生不可逆變化時，系統(tǒng)內(nèi)作功能力的損失 I 和系統(tǒng)熵增Δ S0間的關(guān)系為 I=T0Δ S 孤 。 18．卡諾定理說明在兩個熱源間工作的不可逆循環(huán)熱效率 小于 可逆循環(huán)的熱效率。 ３．壓縮因子 Z 的定義式為 Z=Pv/(RT) ， Z 值的大小反映了 實際氣體偏離理想氣體 的程度。 2．濕蒸汽的干度 x 定義為 在 1 千克濕蒸汽中包含 x 千克飽和蒸汽，而余下的 (1x)千克則為飽為水 。 7 ． p=30bar 的 濕 蒸 氣 v=， 由 水 蒸 汽 表 查 得 v39。 9．在一定壓力下，濕蒸汽的干度為 x，若從蒸汽表中查得 v39。39。 第八章 1．空氣流過漸縮噴管，初壓一定，背壓逐漸下降，當流量達到最大值時，出口 壓力是初壓的 。 9．對于漸縮噴管，如果初壓一定，當背壓低于臨界壓力時，該噴管的出口速度 達到音速 。 3．當活塞式壓氣機的余隙容積比和多變指數(shù)一定時，增壓比越大， 容積效率 越低 。 11．當初態(tài)和增壓比相同時，活塞式壓氣機采用二級壓縮，級間冷卻比不分級壓縮的耗功 減少 。 ．在初態(tài)、壓縮比、吸 熱量相同的條件下，內(nèi)燃機的定容加熱理想循環(huán)的熱效率比定壓加熱理想循環(huán)的熱效率 高 。 10．內(nèi)燃機的奧圖 (Otto)循環(huán)是 定容 加熱方式循環(huán)，狄塞爾 (Diesel)循環(huán)是 定壓 加熱方式循環(huán)。 18．燃氣輪機裝置定壓加熱理想循環(huán)的熱效率只取決于 循環(huán)增壓比 。 ５．對于蒸汽動力裝置的朗肯循環(huán)，在相同的初溫和背壓下，若提高初壓，則乏汽的干度將 降低 。 3．壓縮蒸 汽制冷循環(huán)中，工質(zhì)進、出壓縮機時的焓分別為 h h2， 進入蒸發(fā)器時為 h5，則制冷系數(shù)ε = (h1h5)/(h2h1) ，制冷量 q2= h1h5 。 第五章 C； B； C； C； D； C； D； C； C； D 第七章 C； B； D 第八章 A； B； C； A； C； C； C； D； B； C。 5．若理想氣體多變壓縮過程的功多于氣體的放熱，則多變指數(shù) n 的取值范圍如何？為什么？ 由 W/q=(K1)/(Kn)， Kn1。 3．工質(zhì)經(jīng)不可逆循環(huán)，其∮ ds＝ 0，但又有關(guān)系式∮ dQ/T0，為什么？ 第二定律 ?S dQT??12 (不可逆 )， (dQ/T)不 ≠ ds 熵是狀參∮ ds=0，所以∮ (dQ/T)’ 不 0。 假設(shè)兩條定熵線相交，用反證法證明。 15．根據(jù)熱力學(xué)第二定律分析，為什么完成一個正向循環(huán)后熱能不能 100%地轉(zhuǎn)化為機械能？ 如果完成一個循環(huán)熱能 100％轉(zhuǎn)化為機械能，則相當于只從一個熱源吸熱，對熱源和熱機取孤立系，則孤立系Δ S 孤 =Q1/T1=W/T10，不能實現(xiàn)。 6．亞音速氣流穩(wěn)定、絕熱流過漸縮管道，壓力怎樣變化？為什么？ 對穩(wěn)定絕熱管流， dA/A=(M21)dC/C 因 dA0， M1，所以 dc0， 又 KM2dC/C=dp/p， dc0，所以 dp0，故壓力降低。 2．設(shè)計多級壓縮、級間冷卻的活塞式壓氣機時，采用各級的增壓比相同，這樣做可得到哪些有利結(jié)果？ 每級耗功相等，有利于曲軸的平衡；每級壓縮終溫相等；每級放熱相等。 由 q=Δ u+W 及 T－ S 圖上定容線下方的面積代表內(nèi)能變化量，可在 T－ S 圖用面積表示膨脹功 W。 6．在 PV 圖及 TS 圖上畫出雙原子理想氣體的 n= 的壓縮過程， 并指出能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。設(shè)環(huán)境溫度為T0(T0T1) I=T0Δ S 第七章 １．壓力為 P溫度為 t1的過熱水蒸汽定壓冷卻成干度為 x2的濕蒸汽，試在 hs 圖上表示該冷卻過程，并寫出該過程放熱量的計算式。h h2 2? =定壓線 2－ 2’下方的面積。 T－ S 圖略。 循環(huán) T－ S 圖略。 3．當忽略水泵功時，畫出蒸汽動力裝置朗肯循環(huán)的Ｔ－Ｓ圖，指出影響該循環(huán)熱效率蒸汽參數(shù)