【正文】 4. 歲月是無情的，假如你丟給它的是一片空白，它還給你的也是一片空白。） 解：顯然，薄板頂端處的溫度為最高。C，水平段長度為5 m，壁面平均溫度為100 176。解：本題采用試算法進(jìn)行，具體計(jì)算過程如下表：(本題缺少條件，需要知道空氣的流量，才可以進(jìn)行計(jì)算)（定性溫度為主流溫度，不用進(jìn)行試算；但不可求電加熱器功率）計(jì)算項(xiàng)目空氣平均溫度空氣物性數(shù)據(jù)解：(精確的可用對(duì)數(shù)平均溫差) 查附錄水的物性表有: , , ， , 為紊流， 采用紊流換熱關(guān)系式： 所以，1010一套管式換熱器，內(nèi)管外徑mm，外管內(nèi)徑 mm，管長為400 mm，在內(nèi)外管之間的環(huán)形通道內(nèi)水的流速 m/s、平均溫度176。C，管壁溫度為58 176。試問模型中空氣的速度應(yīng)為多少？如果測得模型中對(duì)流換熱的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為200 W/(m2K)，求原型中的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)值。己知水的來流溫度為20 176。917 一塊厚度為200 mm的大平壁，初始溫度為30 176。已知鋼棒材料的密度 kg/m比熱容 J/(kgK)、熱導(dǎo)率 W/(mK)。 由得到: 計(jì)算得到: 914 將一塊厚度為5 cm、初始溫度為250 176。C，突然將其放入120 176。C，套管另一端與儲(chǔ)氣罐連接處的溫度為40 176。解：邊界條件： 換熱方程： 99 已知98題中的 mm、 mm、 W/(mK)、 176。管道外包兩層保溫材料：第一層厚度為40 mm， W/(mK)；第二層厚度為50 mm， W/(mK)。C 及 176。C、 176。已知復(fù)合墻壁內(nèi)外兩側(cè)壁面溫度分別為800 176。C和30 176。K)。K)和 W/(m2 C：查表得到：h2=550kJ/kgh3=h4=240kJ/kg 所以，應(yīng)該保持室內(nèi)溫度為20176。7. 熱泵與制冷裝置有何區(qū)別？答：熱泵和制冷裝置都是從低溫?zé)嵩次鼰?，向高溫?zé)嵩捶艧?。理論上，分?jí)越多，就越趨向于定溫壓縮，但是無限分級(jí)會(huì)使系統(tǒng)太復(fù)雜，實(shí)際上通常采用2－4級(jí)。C查表得：h1=, s1=() 2點(diǎn)：s2=s1=(), P2=4KPa 查表得：h2=, x =3(4)點(diǎn)：由P3=P2=4KPa 查表得：h3= 吸熱量：q1=h1h3=－= 凈功量：wnet=h1h2=－=熱效率：h===% 干度：x=②1點(diǎn)：由P1=4MPa, t1=550176。 5. 如果柴油機(jī)在使用過程中，噴油嘴保養(yǎng)不好，致使燃油霧化不良，燃燒延遲，問此時(shí)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性如何？答：燃燒延遲，沒有充分膨脹便開始排氣，這將使熱效率顯著降低，且排氣冒黑煙，這是很不好的。 傳出的熱量為： 55 解：查表得到：時(shí)1 MPa2 Mpa7. 對(duì)未飽和濕空氣與飽和濕空氣分別判斷干球溫度、濕球溫度、露點(diǎn)溫度三者的大小。習(xí) 題4－1 解: 由熱量守恒 由克勞休斯不等式： 它的設(shè)計(jì)是不合理的4－2 解：采用電爐取暖時(shí)，當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)卡諾熱泵時(shí)，43 解： （1）熱效率為 （2） 吸熱 放熱 （3）性能系數(shù) 得到 所以 4－4 解： 對(duì)于制冷機(jī) 對(duì)于熱機(jī)4－5 解：理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，氣體向真空的膨脹過程系統(tǒng)對(duì)外不作功，且過程絕熱，系統(tǒng)的內(nèi)能不變，故氣體溫度不變：由得到熱力學(xué)能變化為 熵的變化為46 解： （1）氣體熵變?yōu)? 熱源熵變?yōu)? 總熵變?yōu)? （2）氣體熵變?yōu)? 熱源熵變?yōu)? 總熵變?yōu)? （3）氣體熵變?yōu)? 熱源熵變?yōu)? 總熵變?yōu)?4－7 解： （1）由孤立系統(tǒng)熵增原理： 所以有： （2）總功量為： （3）所以 總熵變?yōu)椋? 4－8 解：選取兩個(gè)容器中的氣體為熱力學(xué)系統(tǒng)，過程中系統(tǒng)絕熱且無外功，所以 設(shè)終態(tài)容積分別為, 聯(lián)立求解所以有：左側(cè)氣體熵變：右側(cè)氣體熵變：總熵變?yōu)? 4－9解：把閉口系統(tǒng)和熱源取為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，為孤立系，根據(jù)孤立系統(tǒng)熵增原理：所以該過程是不可能的4－10 解：（1）根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)方程，煙氣放熱： （2）Q2取最小時(shí)，此過程可逆，取煙氣、工質(zhì)和低溫?zé)嵩礊橄到y(tǒng)，此系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，孤立系統(tǒng)的可逆過程熵不變 （3）411 解：此過程為等容過程，所以取空氣和螺旋槳為研究的系統(tǒng)，此系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，假設(shè)空氣為理想氣體，并假設(shè)螺旋槳為功源，過程中熵不變，此孤立系統(tǒng)的熵變等于熵產(chǎn)，所以有：所以做功能力的損失為： 假設(shè)環(huán)境溫度為20度，所以：412 解：根據(jù)溫度流動(dòng)的過程方程有：所以空氣在壓縮過程中的熵變?yōu)椋核宰龉δ芰Φ膿p失為：413 解：混合后的溫度為： 熵變?yōu)椋? 414 解：依題意： 故制冷機(jī)得到的功為： 又 所以415 解：（1）根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)的過程方程可得： （2）進(jìn)口處 出口處 （3） 所以壓氣機(jī)所需的最小有用功為：（4） 作功能力損失為：416 解：依題意：所以：417 解： （1）冬季 所以 （2）夏季 即 所以 418 解：因?yàn)? 所以該過程為放熱過程419 解：根據(jù)熱力學(xué)第一定律有：環(huán)境的熵變?yōu)椋哼x取氣缸中的氣體和環(huán)境為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，此系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，其熵變等于熵產(chǎn)所以：第五章思考題1. 熱水泵必須安裝在熱水容器下面距容器有一定高度的地方，而不能安裝在熱水容器上面，為什么？答：保證其壓力。 答： （1）不正確，只有孤立系統(tǒng)才可以這樣說；（2）不正確，S為狀態(tài)參數(shù)，和過程無關(guān)，知道初態(tài)和終態(tài)就可以計(jì)算；（3）不對(duì)，S為狀態(tài)參數(shù)，和過程無關(guān)，相等；（4）不對(duì)，工質(zhì)經(jīng)歷可逆和不可逆循環(huán)后都回到初態(tài)，所以熵變?yōu)榱恪４诉^程系統(tǒng)對(duì)外所作的功無法計(jì)算，如果過程終態(tài)為平衡態(tài)，則系統(tǒng)熵變依然為：327 解：要想判斷噴管的形狀，必須計(jì)算臨界壓力Pcr，MPa可見被壓大于臨界壓力，故在出口處沒有達(dá)到當(dāng)?shù)芈曀?，所以此噴管為漸縮噴管。所以對(duì)于亞聲速氣流，漸縮管適用于做噴管，漸擴(kuò)管適用于做擴(kuò)壓管，縮放管適用于做噴管；對(duì)于超聲速氣流，漸縮管適用于做擴(kuò)壓管，漸擴(kuò)管適用于做噴管。答：理想氣體的內(nèi)能和焓都是溫度的單值函數(shù)，因此在圖上，定內(nèi)能和定焓線為一條平行于T軸的直線，只要知道初態(tài)和終態(tài)的溫度，分別在圖上找到對(duì)應(yīng)溫度下的定內(nèi)能和定焓直線，就可以確定內(nèi)能和焓的變化值。5. 將滿足空氣下列要求的多變過程表示在圖圖上 ⑴ 空氣升壓，升溫，又放熱； ⑵ 空氣膨脹，升溫，又放熱；( 此過程不可能) ⑶ 的膨脹過程，并判斷、的正負(fù)；⑷ 的壓縮過程，判斷、的正負(fù)。這種物質(zhì)的比熱容不一定僅是溫度的函數(shù)。對(duì)于有工質(zhì)組成的簡單可壓縮系統(tǒng)，工質(zhì)在穩(wěn)定流動(dòng)過程中所作的膨脹功包括三部分，一部分消耗于維持工質(zhì)進(jìn)出開口系統(tǒng)時(shí)的流動(dòng)功的代數(shù)和，一部分用于增加工質(zhì)的宏觀動(dòng)能和勢能，最后一部分是作為熱力設(shè)備的軸功。 ⑹ 對(duì)工質(zhì)加熱，其溫度反而降低，這種情況不可能。 ⑵ 氣體被壓縮時(shí)一定消耗外功。習(xí) 題11 解：1. 2. 3. 4. 12 圖18表示常用的斜管式微壓計(jì)的工作原理。若工質(zhì)的壓力不變，測量其壓力的壓力表或真空計(jì)的讀數(shù)可能變化，因?yàn)闇y量所處的環(huán)境壓力可能發(fā)生變化?？梢娖胶獗胤€(wěn)定，而穩(wěn)定未必平衡。6. 沒有盛滿水的熱水瓶，其瓶塞有時(shí)被自動(dòng)頂開，有時(shí)被自動(dòng)吸緊，這是什幺原因？答：水溫較高時(shí)，水對(duì)熱水瓶中的空氣進(jìn)行加熱，空氣壓力升高，大于環(huán)境壓力，瓶塞被自動(dòng)頂開。 （3）不能在坐標(biāo)圖上表示此過程，因?yàn)椴皇菧?zhǔn)靜態(tài)過程。對(duì)，比如多變過程，當(dāng)n大于k時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)邊膨脹邊放熱。 （3）Q1a2大。211 解：此過程為開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)過程，忽略進(jìn)出口工質(zhì)的宏觀動(dòng)能和勢能變化，則有：由穩(wěn)定流動(dòng)過程進(jìn)出口工質(zhì)的質(zhì)量守恒可得到：所以整個(gè)系統(tǒng)的能量平衡式為：故發(fā)電機(jī)的功率為：212 解：由于過程是穩(wěn)定流動(dòng)過程，氣體流過系統(tǒng)時(shí)重力位能的變化忽略不計(jì)，所以系統(tǒng)的能量平衡式為:其中，氣體在進(jìn)口處的比焓為：氣體在出口處的比焓為：氣體流過系統(tǒng)時(shí)對(duì)外作的軸功為：所以氣體流過系統(tǒng)時(shí)對(duì)外輸出的功率為：第三章思考題1. 理想氣體的和之差及和之比是否在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)？答：理想氣體的和之差在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)，而和之比不是?？赡娑▔杭訜徇^程有：所以此過程為過原點(diǎn)的射線2，且向上。（4）的壓縮過程，在p－v圖上，壓縮過程體積減小，過程從幾條曲線的交點(diǎn)A向上；在T－s圖上，過程從幾條曲線的交點(diǎn)A向上。其仍遵循邁耶公式，因?yàn)椋?. 有人認(rèn)為由理想氣體組成的封閉系統(tǒng)吸熱后，其溫度必定增加，這是否完全正確？你認(rèn)為哪一種狀態(tài)參數(shù)必定增加？答：不正確，因?yàn)閷?duì)于成分固定的混合理想氣體，其內(nèi)能是僅是溫度的單值函數(shù)，如果在過程中吸熱的同時(shí)對(duì)外作正功，當(dāng)作的正功大于吸熱量，其內(nèi)能必然減少，溫度必然降低。38 解：理想氣體可逆多變過程對(duì)外作的功和吸收的熱量分別為：兩式相除，并考慮到，可得到：由多方過程的過程方程可得到：所以有：把值帶入多方過程功的表達(dá)式中，可求出：所以有：3－10 解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，每小時(shí)產(chǎn)生煙氣的體積為：所以可得到煙囪出口處的內(nèi)直徑為：3－11解：因?yàn)榧俣ㄈ細(xì)饩哂欣硐霘怏w的性質(zhì)，查空氣平均比定壓熱容表得：所以過程中燃?xì)獾撵刈優(yōu)椋河捎陟販p少，對(duì)于可逆過程，熵減少意味著過程是放熱過程3－12 解：根據(jù)剛性容器A和彈性球B中氣體的初態(tài)參數(shù)，可求出A和B中包含的氣體質(zhì)量分別為：打開閥門，重新平衡后，氣體溫度依然保持不變，球內(nèi)壓力（也即總壓力）和球的直徑成正比，故設(shè)：帶入彈性球B的初始體積和壓力值可得到：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有：所以，球B終態(tài)的壓力和體積分別為：3－13 解：假設(shè)氣體的定壓和定容比熱容都是常數(shù)，首先計(jì)算此理想氣體的氣體常數(shù)和定壓、定容比熱容：所以其焓變和熵變分別為：314 解：設(shè)氣體的初態(tài)參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為。3. 熱力學(xué)第二定律可否表述為“機(jī)械能可以全部變?yōu)闊崮?，而熱能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能”？答： 不對(duì)， 必須保證過程結(jié)束后對(duì)系統(tǒng)和外界沒有造成任何影響這一條件。7. 工質(zhì)由初態(tài)經(jīng)過一不可逆絕熱過程膨脹到終態(tài)，問能否通過一個(gè)絕熱過程使工質(zhì)回到初態(tài)？答：不能，工質(zhì)由初態(tài)經(jīng)過一不可逆絕熱過程膨脹到終態(tài)，其熵增加，要想使其回到初態(tài)，過程的熵必須減少，而絕熱過程是不能使其熵減少的，故不能通過一個(gè)絕熱過程使其回到初態(tài)。水蒸氣定壓汽化過程中dT = 0，由此得出結(jié)論，水定壓汽化時(shí)，此結(jié)論是否正確？為什么？答：不正確，因?yàn)槎▔浩^程中發(fā)生了相變，上式只適用于不發(fā)生相變的過程。習(xí) 題52 解：用水蒸氣表：，所以為濕飽和蒸汽。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。8. 試述動(dòng)力循環(huán)的共同特點(diǎn)。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