【正文】 定壓過程，所以循環(huán)的放熱量為： 所以循環(huán)的熱效率為：之所以不采用此循環(huán)，是因?yàn)閷?shí)現(xiàn)氣體定容放熱過程較難。C，所以效率比較低。3. 蒸汽動力裝置循環(huán)熱效率不高的原因是冷凝器放熱損失太大，如取消冷凝器而用壓縮機(jī)將乏氣直接升壓送回鍋爐是否可以？答：乏氣如果是水汽混合的，則不能進(jìn)行壓縮。11. 早晨有霧，為什么往往是好天氣？答：早晨有霧，說明濕空氣中含有許多小水滴，濕空氣為飽和濕空氣，當(dāng)溫度逐漸上升后，小水滴逐漸汽化，所以往往是好天氣。5. 適用于任何工質(zhì)的定壓過程。5. 若工質(zhì)從同一初態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)歷可逆絕熱過程與不可逆絕熱過程膨脹到相同的終壓力，兩過程終態(tài)的熵哪個(gè)大？對外作的功哪個(gè)大？試用坐標(biāo)圖進(jìn)行分析.答：不可逆過程熵大，可逆過程作功大6. 如果工質(zhì)從同一初態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)歷可逆定壓過程與不可逆定壓過程，從同一熱源吸收了相同的熱量，工質(zhì)終態(tài)的熵是否相同？為什么？答： 不相同，因?yàn)槎邔ν馑鞯墓Σ煌鼈儚耐粺嵩次樟讼嗤臒崃?，所以最終二者內(nèi)能的變化不同，故此二者的終態(tài)不同，由于熵是狀態(tài)參數(shù)，它們從同一初態(tài)出發(fā)，故終態(tài)的熵不同。在相同的初態(tài)和終態(tài)下，不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率。終態(tài)時(shí)，兩側(cè)的壓力相同，即，對兩側(cè)分別寫出狀態(tài)方程，聯(lián)立求解可得到終態(tài)時(shí)的壓力為：34 解：由于Ar可看作理想氣體，理想氣體的內(nèi)能時(shí)溫度的單值函數(shù)，過程中內(nèi)能不變，故終溫，由狀態(tài)方程可求出終壓為：熵的變化為：35 解：由于活塞和氫氣側(cè)氣缸均是絕熱的，所以氫氣在過程中沒有從外界吸入熱量，可看可逆絕熱過程，所以氫氣的終溫為：根據(jù)狀態(tài)方程可得到終態(tài)時(shí)氫氣的體積：所以，空氣終態(tài)的體積為：故空氣的終溫為：把空氣和氧氣作為熱力學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得到外界加入的熱量為：36 解：選取氣缸中的空氣作為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)的初壓為：當(dāng)去掉一部分負(fù)載，系統(tǒng)重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，其終壓為：過程可看作可逆絕熱膨脹過程，所以：所以，活塞的上升距離為：37 解：⑴ 定溫：，由理想氣體的狀態(tài)方程可得到初終態(tài)的體積：所以氣體對外所作的功和吸收的熱量分別為：⑵ 定熵：相當(dāng)于可逆絕熱過程，氣體對外所作的功和熱量分別為： 終溫為：⑶ n=：為多方過程，根據(jù)過程方程可得到氣體的終溫為：氣體對外所作的功和熱量分別為：3－7解：（1）如果放氣過程很快，瓶內(nèi)氣體來不及和外界交換熱量，同時(shí)假設(shè)容器內(nèi)的氣體在放氣過程中，時(shí)時(shí)處于準(zhǔn)平衡態(tài)，過程可看作可逆絕熱過程，所以氣體終溫為：瓶內(nèi)原來的氣體質(zhì)量為：放氣后瓶內(nèi)氣體的質(zhì)量為：所以放出的氧氣質(zhì)量為：（2）閥門關(guān)閉后，瓶內(nèi)氣體將升溫，直到和環(huán)境溫度相同，即,壓力將升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得到，最終平衡時(shí)的壓力為：（3）如果放氣極為緩慢，以至瓶內(nèi)氣體與外界隨時(shí)處于熱平衡，即放氣過程為定溫過程，所以放氣后瓶內(nèi)的氣體質(zhì)量為：故所放的氧氣比的一種情況多。因?yàn)槔硐牖旌蠚怏w的比熱力學(xué)能為：其中xi是摩爾組分，而ui是溫度的單值函數(shù)，所以理想混合氣體的比熱力學(xué)能不僅是溫度的函數(shù)，還是成分的函數(shù)，或者說對于成分固定的混合理想氣體，其內(nèi)能僅是溫度的單值函數(shù)。此過程為放熱，對外做功，內(nèi)能減少。因?yàn)榭赡娑ㄈ菁訜徇^程容積v不變，過程中系統(tǒng)內(nèi)能增加，所以為曲線1，從下向上。105 kJ，所以必須外加取暖設(shè)備，供熱量為：210 解：取容器內(nèi)的氣體作為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程可得到系統(tǒng)終態(tài)體積為：過程中系統(tǒng)對外所作的功為：所以過程中系統(tǒng)和外界交換的熱量為：為吸熱。(2)一樣大。 ⑷ 氣體邊膨脹邊放熱是可能的。 （2）空氣對外不做功。不可逆過程是指不論用任何曲折復(fù)雜的方法都不能在外界不遺留任何變化的情況下使系統(tǒng)回復(fù)到初態(tài)，并不是不能回復(fù)到初態(tài)。而穩(wěn)定狀態(tài)則是不論有無外界影響，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。3． 當(dāng)真空表指示數(shù)值愈大時(shí)，表明被測對象的實(shí)際壓力愈大還是愈小？答：真空表指示數(shù)值愈大時(shí)，表明被測對象的實(shí)際壓力愈小。由于有引風(fēng)機(jī)的抽吸，鍋爐設(shè) 備的煙道中的壓力將略低于大氣壓力。對，因?yàn)楦鶕?jù)熱力學(xué)第二定律，氣體是不可能自壓縮的，要想壓縮體積，必須借助于外功。錯(cuò)，比如多變過程，當(dāng)n大于1，小于k時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對工質(zhì)加熱，其溫度反而降低。對于穩(wěn)定流動，工質(zhì)的技術(shù)功等于膨脹功與流動功差值的代數(shù)和。由比熱容的定義，并考慮到工質(zhì)的物態(tài)方程可得到：由此可以看出，如果工質(zhì)的內(nèi)能不僅僅是溫度的函數(shù)時(shí)，則此工質(zhì)的比熱容也就不僅僅是溫度的函數(shù)了。答：（1）空氣升溫、升壓、又放熱有：此多變過程如圖所示，在p－v圖上，此過程為沿著幾條曲線的交點(diǎn)A向上，即沿壓力和溫度增加的方向；在Ts圖上此過程為沿著幾條曲線的交點(diǎn)A向上。7. 凡質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的組元?dú)怏w，其摩爾分?jǐn)?shù)是否也一定較大？試舉例說明之。習(xí) 題31 解：設(shè)定熵壓縮過程的終態(tài)參數(shù)為，而定溫壓縮過程的終態(tài)參數(shù)為,根據(jù)給定的條件可知：又因?yàn)閮蓚€(gè)終態(tài)的熵差為，固有：所以有：對于定熵壓縮過程有：所以：32 解：設(shè)氣體的初態(tài)參數(shù)為，閥門開啟時(shí)氣體的參數(shù)為，閥門重新關(guān)閉時(shí)氣體的參數(shù)為，考慮到剛性容器有：，且。計(jì)算噴管出口截面面積，首先要知道噴管出口截面的參數(shù)，所以噴管的出口截面面積為：328 解：當(dāng)被壓取臨界壓力時(shí)可達(dá)到最大質(zhì)量流量，根據(jù)臨界壓力與初壓的關(guān)系可得：最大質(zhì)量流量為：329 解：首先計(jì)算入口參數(shù)所以臨界壓力，即被壓為：最大質(zhì)量流量為：由絕熱過程方程可得到出口比容為：所以出口流速為：330 解：溫度計(jì)測量的是空氣的滯止溫度，所以空氣實(shí)際溫度為：331 解：如果在噴管中氣體是理想的流動，即為可逆絕熱穩(wěn)定流動，則根據(jù)過程方程，可得到理論出口參數(shù)為：所以理論出口流速為：所以實(shí)際出口流速為：所以實(shí)際出口溫度為：由理想氣體的狀態(tài)方程可得到：所以噴管中氣體的流量為：332 解：滯止溫度分別為： 滯止壓力分別為：第四章思考題1. 循環(huán)的熱效率公式 和 有何區(qū)別？各適用什么場合？ 答：前式適用于各種可逆和不可逆的循環(huán)，后式只適用于可逆的卡諾循環(huán)。（5）不對，比如系統(tǒng)的理想氣體的可逆定溫壓縮過程，系統(tǒng)對外放熱，熵減小。2. 鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣在定溫過程中是否滿足的關(guān)系？為什么？答：不對，因?yàn)樗魵獠荒芸醋魇抢硐霘怏w，其內(nèi)能不僅是溫度的函數(shù)，還是壓力的函數(shù)，故此定溫過程內(nèi)能是改變的，不等于0。答：未飽和濕空氣：干球溫度濕球溫度露點(diǎn)溫度飽和濕空氣： 干球溫度濕球溫度＝露點(diǎn)溫度8. 在相同的溫度及壓力下，濕空氣與干空氣相比，那個(gè)密度大？答：干空氣的密度大。MPa(kJ/kg)(kJ/)理想的絕熱過程，熵不變，所以有：,查表得到P2時(shí)的參數(shù)：,所以干度為：所以出口乏氣的焓為：根據(jù)穩(wěn)定流動的過程方程，可得：5－6 解：查表并插值得到：, 吸熱量為： 需要媒量為：5－7 解：查表得到： 當(dāng)飽和壓力為時(shí)， 所以： 查表得到：當(dāng)時(shí) 過熱蒸汽在汽輪機(jī)中的理想絕熱膨脹過程，熵不變，所以有： 查圖得到：當(dāng)，時(shí)， 所以：5—8 解：查表得到： 當(dāng)飽和壓力為時(shí)， 所以： 加熱后為的干飽和蒸汽 吸熱過程為定容過程，所以吸熱量為 所需時(shí)間為59 解：MPa、℃的蒸汽處于過熱狀態(tài)，k＝： 所以 查圖表并插值得到：理想絕熱過程熵不變，所以有：查表可得： 所以出口速度為：510 解： 查表得到：時(shí)， 所以：511 解：由查表得到： 加熱過程比濕度不變，沿定d線到，在干燥器中經(jīng)歷的是絕熱加濕過程，其焓值近似不變，沿定h線到， 所以干空氣的流量為 濕空氣的流量為 所消耗的熱量為：512 解：由查表得到： 沿定d線到在沿定到得到 析出水量為： 沿定d線到得到 加熱量為：513 解：查表知對應(yīng)的飽和壓力為 對應(yīng)的飽和壓力為 所以514 解：由查表得到： 加入的水蒸氣的量為： 由及得到：515 解：查表知對應(yīng)的飽和壓力為 對應(yīng)的飽和壓力為 所以相對濕度為： 加熱到40oC,絕對濕度不變，查表得到：516 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. 試畫出簡單蒸汽動力裝置的系統(tǒng)圖、簡單蒸汽動力循環(huán)的pv圖與Ts圖。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?jiān)趐v圖與Ts圖上表示出這兩個(gè)循環(huán)的相對位置；（2）利用Ts圖定性地比較這兩個(gè)循環(huán)的熱效率。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。同時(shí)至于使氣缸里面的潤滑油升溫過高而碳化變質(zhì),必須采用級間冷卻。但熱泵為供熱，而制冷裝置是為制冷。C。K)，試求玻璃窗的散熱損失及玻璃的導(dǎo)熱熱阻、兩側(cè)的對流換熱熱阻。室外空氣溫度為10℃，和外墻之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 W/(m2 C，冷庫內(nèi)、外壁面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為2 W/(m2K)和3 W/(m2K)。C和50 176。C。C。蒸汽管道內(nèi)壁面溫度為400 176。C、 176。C。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的大鋼板突然放置于溫度為20 176。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，突然一側(cè)壁面以每小時(shí)溫升5 176。C，速度為 m/s，平板的壁面溫度 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，管長為 m，管壁溫度保持為110 176。C，試求管內(nèi)對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。C，內(nèi)管壁溫 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。C。 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。C。C，煙氣平均溫度 176。解：1011有一外徑為25 mm、長為200 mm的水平圓管橫置在風(fēng)洞之中進(jìn)行空氣橫掠的對流換熱實(shí)驗(yàn)，管內(nèi)用電加熱器加熱。C，管壁溫度為90 176。C， m/s，試求水通過換熱器后的溫度。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。已知平壁的熱擴(kuò)散率為 m2/s，試計(jì)算