【正文】 K) ， 求該循環(huán)的平均放熱溫度和熱效率。 K)，求全過程的功。 K) q=T0Δ S12= 16． 1Kg 空氣， P1=10bar,T1=900K，可逆絕熱膨脹到 P2=1bar，設比熱為定值， K=，試求⑴終點參數(shù) v2,T2；⑵過程功和技術功。 求終了空氣壓力和放出的熱量，定容比熱 Cv=(Kg 6．一千克空氣先不可逆絕熱膨脹到初容積的２倍，再可逆定壓壓縮到初始容積，膨脹功比壓縮過程功多 10KJ，初溫為 T1=800K，定容比熱 Cv=(Kg已知： A 中裝有 32Kg,2bar,25 ℃的空氣； B為真空。若在壓縮過程中氣體的內(nèi)能減小 15KJ，則此過程中有多少熱量被氣體吸入或放出？ 壓縮功 W= pdv12?==100KJ 由一律 Q=Δ U+W=115KJ 故放出 115KJ 熱量。 T－ S 圖見熱力學 P300 圖 11－ 4，將使熱效率增大，排汽干度降低。 η tp η tmη tv， T－ S 圖見熱力學 P281 圖 1012； 2．對內(nèi)燃機的三種理想循環(huán)，當初態(tài)、吸熱量和最高壓力相同時，試用 T S 圖比較三種理想循環(huán)熱效率的高低。在Ｔ－Ｓ圖上畫出循環(huán)， 并用面積表示作功能力損失。 四、作圖題 第四章 １．閉系里的雙原子理想氣體進行多變膨脹過程 (1nk)， 試在Ｔ－Ｓ圖上用面積表示該過程的膨脹功。 4．理想氣體流經(jīng)漸縮管道時，在什么條件下起噴管作用？什么條件下起擴壓管作用？為什么？ dAA M dcc? ?( )2 1 dA0 M1 dc/c0，起噴管作用； M1 時， dc0 起擴壓管作用； 5．對于管內(nèi)理想氣體的穩(wěn)定可逆流動，促使流速改變的力學條件如何表達了流速與壓力的關系？ 由 KM2dC/C= dp/p dc0，所以 dp0。 10． Pv 圖上兩條定熵線 為什么不可能相交？試根據(jù)熱力學第二定律證明之。 4．當雙原子理想氣體經(jīng)歷一個 n= 的壓縮過程，其能量轉(zhuǎn)換關系如何？ 功和熱量之比等于多少？ q0,Δ u0,W0,W/q=2。 2．對于逆向卡諾循環(huán)，在一定的環(huán)境溫度下，冷藏庫中的溫度愈低，制冷系數(shù) 愈小 。 17．提高燃氣輪機裝置循環(huán)功的主要方向是 提高進入燃氣輪機燃氣初溫 T3 。 2．內(nèi)燃機定容加熱理想循環(huán)的壓縮比愈高，其熱效率 愈高 。 2．若壓縮同量的氣體至同樣的增壓比，有余隙容積時的耗功與無余隙容積時的耗功 相同 。 18．在飽和水定壓加熱汽化為干飽和蒸汽的過程中，其溫度是 不變的 。值，其干度 x= (hxh’ )/( h’’ h’ ) 。則干度為 x 的濕蒸汽的焓為 hx=h’’x+(1 x)h’ 。 17．工質(zhì)經(jīng)歷一個不可逆循環(huán)后，其熵變 等于 0 。 第五章 1．熱力學第二定律的克勞修斯說法為 熱不可能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳至高溫物體 。 28． n 千摩爾理想氣體狀態(tài)方程式為 PV= 。 13．已知理想氣體在兩個狀態(tài)下的溫度和比容值 (T1,T2,v1,v2) 則狀態(tài)１至狀態(tài)２的比熵變化Δ S12= ? S C ln TT Rl n vv12 v 21 21? ? 。 第三章 1 ． 某 雙 原 子 理 想 氣 體 的 定 容 比 熱 為 (Kg 3．在一個閉口熱力系統(tǒng)中，若工質(zhì)向外放熱 5KJ 且對外作功 5KJ， 則內(nèi)能變化量為 10KJ 。 14． 被人為分割出來作為熱力學分析對象的有限物質(zhì)系統(tǒng) 叫做熱力系統(tǒng)。 3．功的正值代表 工質(zhì)膨脹對外作功 。 19．大氣壓力為 Pb，真空度為 Pv，系統(tǒng)絕對壓力 P 應該是 P= PbPv 。 8．技術功 Wt與膨脹功 W 的關系是 Wt=W+P1V1P2V2 。 K) 。 K) 。 2．Ｔ－Ｓ圖上 可逆定壓 過程線下方的面積可代表焓的變化量。 6．不可能制造出從單一熱源吸熱，使之全部轉(zhuǎn)化為功 而不留下其它任何變化 的熱力發(fā)動機。 22．工質(zhì)進行一個不可逆放熱過程，其熵 可增、可減或 不變 (或不能確定 ) 。則汽化潛熱 r= h’’ h’ 。 10．汽化潛熱 r 的意義是 在定壓下使 1Kg 飽和液體汽 化為飽和蒸汽所需的熱量 ，其數(shù)值 r= h’’ h’ 或 Ts(S’’ S’) 。 5．當亞音速氣流流經(jīng)漸縮形噴管時，其出口的氣流馬赫數(shù)只 能是 ≤ 1 。 7．活塞式壓氣機的壓縮過程可有三種情況，分別為 定溫 壓縮 、 絕熱 壓縮和 多變 (1nk) 壓縮，其中 定溫 壓縮耗功最少。 6．按燃料著火的方式不同，內(nèi)燃機可分為點燃式 （如汽油機）與 壓燃式 （如柴油機）兩類。 第十一章 1．當初溫和背壓不變時，若提高初壓， 則蒸汽動力裝置朗肯循環(huán)的熱效率和乏汽的干度將分別 提高和降低 。 6．壓縮蒸汽制冷循環(huán)中，提高制冷系數(shù)ε的方法是 提高蒸發(fā)溫度，降低冷凝溫度 。 膨脹到同一終溫，試問這兩個過程的功有何關系？為什么？ 這兩個過程的功相等，因為理想氣體絕熱過程 的功只與初、終態(tài)溫度有關可逆功)( 21 TTcuw v ????? ，不可逆 )39。只要有相同的初終態(tài)，熵差就相等。由 dA/A=(M21)dc/c 知， dA0， M1，所以 dc0。試在 Pv 圖和 Ts 圖上畫出該可逆循環(huán)。 在 T－ S 圖上，煙氣的過程線是一條定壓放熱線，水的定壓加熱汽化過程線參見熱力學P215 圖 7－ 5；作功能力損失 I＝ T0? S 孤 ； 第八章 １．理想氣體穩(wěn)定絕熱地流過噴管，一為可逆流動 12， 另一為不可逆流動 1239。 η tvη tmη tp 5．在 TS 圖上比較初態(tài)相同，最高壓力和放熱量相同時， 內(nèi)燃機三種理想循環(huán)熱效率的高低。 見《工程熱力學》一書圖 113(P300) 5．當初態(tài)和絕熱膨脹終壓相同時，試在水蒸汽的 hs 圖上畫出汽輪機中的可逆絕熱膨脹過程和不可逆絕熱膨脹過程。氣罐中原有空氣的溫度 t1=17℃、表壓力 Pg=，問需經(jīng)過多少分鐘才能使貯氣罐中氣體的壓力提高到 P2=7bar，溫度升到 t2=50℃？ 先求出需充入的空氣量為 ，從而可求得所需時間為 32 分鐘。 由可逆絕熱壓縮過程求得 T2＝ ,P2=96611Pa(其中所需的 P1 由狀態(tài)方程求得 P1＝64582Pa，從而 W12＝ mcv(T2T1)= , W23=P2(V3V2)=,W123=W12＋ W23=18KJ； 2．初壓為 2bar、體積為 1m3，在定溫膨脹后容積為原來的兩倍，求空氣的終壓、吸熱量。 K),絕熱指數(shù) K=，求絕熱膨脹所作的功和定溫壓縮消耗的功。 k),R=(Kg K)) 60=Cp(T2T3)Cv(T2T1)=R(T2T1) T1=℃ P1= 21．定壓壓縮 1Kg 氧氣所需的壓縮功為 90KJ，此后氣體等溫膨脹， 而且膨脹功等于定壓壓縮功，在壓縮開始時，氣體 v1=， 膨脹終了時氣體溫度等于 30℃ ,R=(Kg K)，求該循環(huán)的平均吸熱溫度、 熱效率及作功能力損失。 K)，求該循環(huán)的熱效率。 根據(jù)熱力學第一定律和孤立系統(tǒng)的熵增原理，列出兩個方程，由此解得熱源 TB 與工質(zhì)的換熱量為 1260KJ（吸 熱）。 按可逆絕熱過程 1－ 2 得 T2= 由狀態(tài)方程 P2=P3= 由定壓過程 2－ 3 T3= Δ u13=Cv(T3T1)= q=q23=Cp(T3T2)=kCv(T3T2)= W=qΔ u=２．有一容積 V=，內(nèi)裝有 P1=10MPa,T1=300K 的壓縮空氣用來啟動柴油機，啟動后瓶中空氣壓力降低為 P2=，溫度 T2=300K，問用去了多少千摩爾空氣，相當于多少千克？（空氣的分子量μ =， 空氣可認為是理想氣體） Δ n=n1n2=(千摩爾 ) Δ m=μΔ n=(Kg) ２．容積 V= P1=120bar，溫度 T1=300K 的壓縮空氣， 打開壓縮空氣瓶上閥門用以啟動柴油機。 求過程最高溫度， 終了壓力及內(nèi)能改變量和膨脹功。 9．容 積 50bar、 27℃的壓縮空氣， 用以啟動柴油機后壓縮空氣的壓力降為 35bar，過程是在可逆絕熱條件下進行的，問用去多少千克空氣？過了一段時間，瓶內(nèi)壓縮空氣從環(huán)境吸熱，使壓縮空氣的溫度回升到 27℃，問此時壓縮空氣的壓力應為多少？（設壓縮空氣的氣體常數(shù) R = KJ/(Kg 已知 T1=T3=300K，由 Cp(T2T1)Cv(T2T3)=（ Cp Cv）（ T2T1） =5 求得 T2= K，從而膨脹終壓， 88 ?? vTRp g bar ， barpp ?? ， barTTpp k k )( 12323 ?? ? 。設比熱 為定值， Cv=()。 五、計算題 第二章 １． 空氣在壓氣機中被壓縮， 壓縮前后的參數(shù)分別為 p1= 1bar 、 v1= ，p2=8bar,v2=。 η tp η tmη tv 9．試在 T－ s 圖上畫出燃 氣輪機裝置的定壓加熱實際循環(huán)，（實際循環(huán)中只有壓縮過程和膨脹過程是不可逆絕熱過程，其余過程都是可逆的），并在 T－ s 圖上面積表示實際循環(huán)比理想循環(huán)少作的功。 由穩(wěn)定流動的能量方程知：氣流的動能增量等于 [q12(h2h1)]，根據(jù)噴管中氣流特征（即T2T1,P2P1）可得 n1，又因 q120，從而可在 T－ S 圖上畫出過程線 1－ 2，并畫出表示動能增量的面積。 7．在 PV 圖和 TS 圖上畫出理想氣體的可逆膨脹、放熱過程，指出 n 的范圍并說明能量轉(zhuǎn)換關系。 要求壓力較高氣體（也即增壓比高），為保證一定的生產(chǎn)量。 第七章 １．水蒸汽在定溫過程中是否滿足關系式 q=w？為什么？ 不滿足。 5．理想氣體從同一初態(tài)吸熱到相同的終溫，一為定壓吸熱，一為定容吸熱。 第九章 A； B； B； B； D； B； A； D。 7．在朗肯循環(huán)中，若泵入鍋爐的未飽和水的焓和熵為 h s4， 流出過熱器的過熱蒸汽的焓和熵為 h s1，則該循環(huán)的平均吸熱溫度 T1 = (h1h4)/(s1s4) 。 12．汽油機理想循環(huán)是 定容 加熱方式循環(huán)。 13．在活塞式壓氣機中，當余隙容積比和多變指數(shù) n 一定時，隨增壓比增大，其容積效率 變小 。 11．當來流氣流為超音速時，為了提高氣流的壓力，應選用 漸縮 形擴壓管。 13．在飽和水定壓加熱成為飽和蒸汽時，干度 增加 ，溫度 不變 。39。 5．與理想氣體的狀態(tài)方程相比 , 范德瓦爾方程該方程考慮到 氣體分子本身所占的體積 。 12．若吸熱溫度 提高 ，放熱溫度 降低 則卡諾循環(huán)的熱效率提高。 7．定容過程的熱力學能增加等于 吸熱量 ，定壓過程的焓增等于 吸熱量 。 22．熱力學中標準狀態(tài)定義為：壓力 P0= 105 Pa，溫度 T0= K 23．氮氣的氣體常數(shù) R= J/()。 8．在無化 學反應及原子核反應的過程中，熱力學能的變化只是 內(nèi)動能 和 內(nèi)勢能 的變化。 14．工質(zhì)進行穩(wěn)定絕熱流動過程時，進出口的比焓分別為 1h 和 2h ，若進出口的動能差和位能差可忽略不計，則 1kg 工質(zhì)對外作的技術功為 h1h2 。 24．循環(huán)的凈功 等于 循環(huán)的凈熱量。 9．不存在任何能量的不可逆損耗的準平衡過程是 可逆 過程。 8．如果可使工質(zhì)沿某一過程相同的途徑逆行回復到原態(tài)，并且 與之相關的外界也回復到原態(tài)、不留下任何變化 ，則該過程為可逆過程。定義為 在逆向循環(huán)中，高溫熱源得到的熱量與循環(huán)消耗 的凈功之比 。 13． 1Kg 工質(zhì)通過一定的界面流入熱力系統(tǒng)時，系統(tǒng)獲得的總能量是 焓 。 7．阿佛加德羅定律指出：在 同溫同壓 條件下，各種氣體的 摩爾容積 都相同。 21 比熱容比γ和氣體常數(shù) Rg 及定容比熱 Cv 三者之間關 系為 Cv=Rg/(γ 1) 。 6．理想氣體多變指數(shù)為 n 的多變過程，其技術功 Wt 和過程功 W