【文章內(nèi)容簡介】 度較低，故即使實現(xiàn)卡諾循環(huán)其熱效率也不高。 答：通過對熱機(jī)的效率進(jìn)行分析后知道，提高蒸汽的過 熱溫度和蒸汽的壓力，都能使熱機(jī)效率提高。在本世紀(jì)二三十年代，材料的耐熱性較差，通過提高蒸汽的溫度而提高熱機(jī)的效率比較困難，因此采用再熱循環(huán)來提高蒸汽初壓。隨著耐熱材料的研究通過提高蒸汽的溫度而提高熱機(jī)的效率就可以滿足工業(yè)要求。因此很長一段時期不再設(shè)計制造再熱循環(huán)工作設(shè)備。近年來要求使用的蒸汽初壓提高，由于初壓的提高使得乏氣干度迅速降低，引起氣輪機(jī)內(nèi)部效率降低，另外還會侵蝕汽輪機(jī)葉片縮短汽輪機(jī)壽命，所以乏氣干度不宜太低，必須提高乏氣溫度，就要使用再熱循環(huán)。 答：計算回?zé)嵫h(huán)主要是計算抽氣量。 1）對于混合 式回?zé)峒訜崞鲗θ鐖D 114 所示的 N 級抽汽回?zé)岬牡?j 級加熱器，列出質(zhì)量守恒方程為 ? ? ? ??? ????? ???? 111 11 jN k kjNk kj ??? 能量守恒方程為 ? ? ? ? 39。01139。 1,010 11 jjN k kjjNk kjj hhh ?? ?????? ???? ??? 解得第 j 級抽氣量為 39。 1,0039。 1,039。011???? ?????????? ?? ?jjjjjNk kj hhhh?? 2）對于表面式回?zé)峒訜崞?，其抽氣量仍是通過熱平衡方程求取 ? ? ? ?39。 1,039。039。00 ???? jjjjj hhhh? 39。0039。 1,039。0jjjjj hh hh ??? ?? 答：這與卡諾定理并不矛盾?？ㄖZ定理當(dāng)中的可逆循環(huán)忽略了循環(huán)當(dāng)中所有的不可逆因素，不存在任何不可逆損失，所以這時熱能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化只由熱源的條件所決定。而實際循環(huán)中存在各種不可逆損失，由于工質(zhì)性質(zhì)不同，不可逆因素和不可逆程度是各不相同的，因此其熱效率與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。 答：這樣的想法是不對的。因為從熱力學(xué)第二定律 來講一個非自發(fā)過程的進(jìn)行必定要有一個自發(fā)過程的進(jìn)行來作為補(bǔ)充條件。乏氣向冷取水排熱就是這樣一個補(bǔ)充條件，是不可缺少的。 答：柴油機(jī)的汽缸壁因為有冷卻水和進(jìn)入氣缸的空氣冷卻，燃燒室和葉片都可以冷卻，其材料可以承受較高燃?xì)鉁囟?，燃?xì)鉁囟韧ǔ？筛哌_(dá) 18002300K，而蒸汽循環(huán)蒸汽過熱器外面是高溫燃?xì)饫锩媸钦羝赃^熱器壁面溫度必定高于蒸汽溫度，這與柴油機(jī)是不同的，蒸汽循環(huán)的最高蒸汽溫度很少超過 600K.。因此蒸汽循環(huán)的熱效率較低。 答：這種想法是不正確的?；?zé)嵫h(huán)是是通過減少了溫差傳熱不可逆因素，從 而使熱效率提高，使該循環(huán)向思考題 卡諾循環(huán)靠近了一步。而該題中的想法恰恰是又增加了 溫差傳熱不可逆因素。因此對效率提高是沒有好處的。 答：熱量利用系數(shù)說明了全部熱量的利用程度，但是不能完善的衡量循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。能量分為可用能與不可用能，能量的品位是不同的。在實際工程應(yīng)用中用的是可用能。可用能在各個部分各個過程的損失是不能用熱量利用系數(shù)來說明的。 答：提高循環(huán)熱效率的共同原則是：提高工質(zhì)的平均吸熱溫度。 第十二章 答：壓縮空氣制冷循環(huán)不能采用節(jié)流閥來代替膨脹機(jī)。工質(zhì)在節(jié)流閥中的過程是不可逆絕熱過程，不可逆絕熱節(jié)流熵增大，所以不但減少了制冷量也損失了可逆絕熱膨脹可以帶來的功量。而壓縮蒸汽制冷循環(huán)在膨脹過程中，因為工質(zhì)的干度很小，所以能得到的膨脹功也極小。而增加一臺膨脹機(jī)，既增加了系統(tǒng)的投資，又降低了系統(tǒng)工作的可靠性。因此，為了裝置的簡化及運(yùn)行的可靠性等實際原因采用節(jié)流閥作絕熱節(jié)流。 答：采用回?zé)岷鬀]有提高其理論制冷系數(shù)但能夠提高其實際制冷系數(shù)。因為采用回?zé)岷蠊べ|(zhì)的壓縮比減小，使壓縮過程和膨脹過程的不可逆損失的影響減小，因此提高實際制冷系數(shù)。 答：過程 48 熵減，必須放熱才能實現(xiàn)。而 4 點(diǎn)工質(zhì)溫度為環(huán)境溫度 T0，要想放熱達(dá)到溫度 Tc（ 8 點(diǎn)），必須有溫度低于 Tc 的冷源，這是不存在的。 (如果有，就不必壓縮制冷了 )。 答：制冷劑應(yīng)具備的性質(zhì)：對應(yīng)于裝置的工作溫度，要有適中的壓力；在工作溫度下氣化潛熱要大；臨界溫度應(yīng)高于環(huán)境溫度；制冷劑在 Ts 圖上的上下界限線要陡峭；工質(zhì)的三相點(diǎn)溫度要低于制冷循環(huán)的下限溫度；比體積要??；傳熱特性要好；溶油性好；無毒等。限產(chǎn)直至禁用 R11 和 R12 時十分必要的，因為這類物質(zhì)進(jìn)入大氣后在紫外線作用下破壞臭氧層使得紫外線直接照射到地面，破壞原有的生態(tài)平衡。 答：各種制冷循環(huán)都有共同點(diǎn) 。從熱力學(xué)第二定律的角度來看，無論是消耗機(jī)械能還是熱能都是使熵增大，以彌補(bǔ)熱量從低溫物體傳到高溫物體造成的熵的減小，從而使孤立系統(tǒng)保持熵增大。 答：因為熱泵循環(huán)與制冷循環(huán)的本質(zhì)都是消耗高質(zhì)能以實現(xiàn)熱量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩膫鬏敗岜醚h(huán)和制冷循環(huán)的熱力學(xué)原理相同 。 第十三章 答：陰雨天空氣的濕度大，吸取水蒸氣的能力差，所以曬衣服不易干。晴天則恰恰相反，所以容易感。 答：人呼出的氣體是未飽和濕空氣。當(dāng)進(jìn)入外界環(huán)境時，外界環(huán)境的溫度很低使得呼出的氣體得到冷卻。在冷卻過程中，濕空氣保持含濕量不變，溫 度降低。當(dāng)?shù)陀诼饵c(diǎn)溫度時就有水蒸氣不斷凝結(jié)析出，這就形成了白色霧狀氣體。 冬季室內(nèi)有供暖裝置時，溫度較高，使空氣含濕量減小。因此會覺得干燥。放一壺水的目的就是使水加熱變成水蒸氣散發(fā)到空氣中增加空氣的含濕量。 答：露點(diǎn)：濕空氣中水蒸氣的分壓力所對應(yīng)的飽和溫度稱為濕空氣的露點(diǎn)溫度，或簡稱露點(diǎn)。 a)霧是近地面空氣中的水蒸氣發(fā)生的凝結(jié)現(xiàn)象。 白天溫度比較高，空氣中可容納較多的水汽。但是到了夜間，地面溫度較低，空氣把自身的熱量傳給地面，空氣溫度下降，這時濕空氣隨溫度降低呈現(xiàn)出過飽和狀態(tài)，就會發(fā)生凝結(jié)，當(dāng)當(dāng)足夠多 的水分子與空氣中微小的灰塵顆粒結(jié)合在一起，同時水分子本身也會相互粘結(jié)，就變成小水滴或冰晶，這就形成了霧。霧的形成基本條件，一是近地面空氣中的水蒸氣含量充沛，二是地面氣溫低。三是在凝結(jié)時必須有一個凝聚核，如塵埃等。 b)露是水蒸氣遇到冷的物體凝結(jié)成的水珠。露的形成有兩個基本條件：一是水汽條件好，二是溫度比較低的物體（低，指與露點(diǎn)溫度比較）。溫度逐漸降低且保持含濕量不變，當(dāng)溫度低于露點(diǎn)溫度時就有水珠析出，這就形成露。 c)霜是近地面空氣中的水蒸氣在物體上的凝華現(xiàn)象。霜的形成有兩個基本條件，一是空氣中含有較多的水 蒸氣，二是有冷 (O℃ 以下 )的物體。，濕空氣與溫度較低物體接觸達(dá)到水汽過飽和的時候多余的水汽就會析出。如果溫度在 0176。C 以下，則多余的水汽就在物體表面上凝華為冰晶，形成霜。 答：對于未飽和空氣，干球溫度數(shù)值較大。對于飽和空氣三者的大小相等。 答：含濕量 d： 1 千克干空氣所帶有的的水蒸汽的質(zhì)量。相對濕度是濕空氣中實際包含的水蒸汽量與同溫度下最多能包含的水蒸汽量的百分比。相對濕度是一個比值，不能簡單的地說相對濕度愈大含濕量愈高，他與同溫度下最多能包含的水蒸汽量是相關(guān)的。 答： ? 減小， d 減小， vp 減小 思考題 答 ： ? 減小， d 不變， h 變大 第一章 答：不一定。穩(wěn)定流動開口系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量也可以保持恒定。 答：這種說法是不對的。工質(zhì)在越過邊界時，其熱力學(xué)能也越過了邊界。但熱力學(xué)能不是熱量，只要系統(tǒng)和外界沒有熱量地交換就是絕熱系。 答：只有在沒有外界影響的條件下，工質(zhì)的狀態(tài)不隨時間變化，這種狀態(tài)稱之為平衡狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)只要其工質(zhì)的狀態(tài)不隨時間變化，就稱之為穩(wěn)定狀態(tài)，不考慮是否在外界的影響下，這是他們的本質(zhì)區(qū)別。平衡狀態(tài)并非穩(wěn)定狀態(tài)之必要條件。物系內(nèi)部各處的性質(zhì)均勻一致的狀態(tài)為均勻狀態(tài)。平衡狀態(tài)不一定為均勻狀態(tài)，均 勻并非系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)之必要條件。 答：壓力表的讀數(shù)可能會改變，根據(jù)壓力儀表所處的環(huán)境壓力的改變而改變。當(dāng)?shù)卮髿鈮翰灰欢ㄊ黔h(huán)境大氣壓。環(huán)境大氣壓是指壓力儀表所處的環(huán)境的壓力。 答：溫度計隨物體的冷熱程度不同有顯著的變化。 答：任何一種經(jīng)驗溫標(biāo)不能作為度量溫度的標(biāo)準(zhǔn)。由于經(jīng)驗溫標(biāo)依賴于測溫物質(zhì)的性質(zhì)，當(dāng)選用不同測溫物質(zhì)的溫度計、采用不同的物理量作為溫度的標(biāo)志來測量溫度時，除選定為基準(zhǔn)點(diǎn)的溫度，其他溫度的測定值可能有微小的差異。 答：系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的傳熱和位移或系統(tǒng)與外界之間的熱量的交換與功 的交換都是促使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因。 答：（ 1）第一種情況如圖 11（ a） ,不作功（ 2）第二種情況如圖 11（ b） ,作功（ 3）第一種情況為不可逆過程不可以在 pv 圖上表示出來，第二種情況為可逆過程可以在 pv 圖上表示出來。 答：經(jīng)歷一個不可逆過程后系統(tǒng)可以恢復(fù)為原來狀態(tài)。系統(tǒng)和外界整個系統(tǒng)不能恢復(fù)原來狀態(tài)。 答：系統(tǒng)經(jīng)歷一可逆正向循環(huán)及其逆向可逆循環(huán)后，系統(tǒng)恢復(fù)到原來狀態(tài)，外界沒有變化；若存在不可逆因素，系統(tǒng)恢復(fù)到原狀態(tài)，外界產(chǎn)生變化。 1答：不一定。主要看輸出功的主要作用是什么，排斥大氣功 是否有用。 第二章 答：將隔板抽去，根據(jù)熱力學(xué)第一定律 wuq ??? 其中 0,0 ?? wq 所以容器中空氣的熱力學(xué)能不變。 若有一小孔，以 B為熱力系進(jìn)行分析 iffcv WmgzchmgzchdEQ ???? ????????? ??????????? ????112 11222 22 22 只有流體的流入沒有流出， 0,0 ?? iWQ ?? ，忽略動能、勢能 111111mhUmhdUmhdECV?????? B部分氣體的熱力學(xué)能增量為 U? ， A部分氣體的熱力學(xué)能減少量為 U? 。 答 :熱力學(xué)第一定律能量方程式不可以寫成題中所述的形式。對于 pvuq ??? 只有在特殊情況下，功 w 可以寫成 pv 。熱力學(xué)第一定律是一個針對任何情況的定律，不具有 w = pv 這樣一個必需條件。對于公式? ? ? ?121212 wwuuqq ????? ，功和熱量不是狀態(tài)參數(shù)所以不能寫成該式的形式。 思考題 答： wuq ??? 適用于任何過程，任何工質(zhì) ????21pdVuq 可逆過程，任何工質(zhì)。 答：推動功是由流進(jìn)（出）系統(tǒng)的工質(zhì)傳遞而由工質(zhì)后面的物質(zhì)系統(tǒng)作出的。對于閉口系統(tǒng)，不存在工質(zhì)的流進(jìn)（出）所以不存在這樣進(jìn)行傳遞的功。 答：可以。 穩(wěn)定流動能量方程式可應(yīng)用于任何穩(wěn)定流動過程，對于連續(xù)工作的周期性動作的能量轉(zhuǎn)換裝置，只要在平均單位時間所作的軸功、吸熱量以及工質(zhì)的平均流量為常量，雖然它內(nèi)部工質(zhì)的狀態(tài)及流動情況是變化的，但這種周期性的變化規(guī)律不隨時間而變，所以仍然可以利用穩(wěn)定流動能量方程式分析其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。 答：同時滿足。進(jìn)、出口工質(zhì)的流動動能及重力位能的變化可 以忽略不計時，穩(wěn)定流動的開口系統(tǒng)的軸功即等于技術(shù)功；膨脹功等于技術(shù)功與流動功的代數(shù)和。 答：忽略動能影響的穩(wěn)定流動、且混合過程為絕熱： iWHHHQ???? ??????? ??? 123 所以 322113221133213mmmmmmqhqhqhhqhqhqHHH?????????。 第三章 答：理想氣體：分子為不占體積的彈性質(zhì)點(diǎn)，除碰撞外分子間無作用力。理想氣體是實際氣體在低壓高溫時的抽象，是一種實際并不存在的假想氣體。 判斷所使用氣體是否為理想氣體 j 依據(jù)氣體所處的狀態(tài)（如：氣體的密度是否足夠小）估計作為理想氣體處理時可能引起的誤差； k 應(yīng)考慮計算所要求的精度。若為理想氣體則可使用理想氣體的公式。 答：氣體的摩爾體積在同溫同壓 下的情況下不會因氣體的種類而異；但因所處狀態(tài)不同而變化。只有在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下摩爾體積為 。 答：摩爾氣體常數(shù)不因氣體的種類及狀態(tài)的不同而變化。 答：一種氣體滿足理想氣體狀態(tài)方程則為理想氣體，那么其比熱容、熱力學(xué)能、焓都僅僅是溫度的函數(shù)。 答：對于確定的理想氣體在同一溫度下 vp cc ? 為定值， vpcc 為定值。在不同溫度下 vp cc ? 為定值， vpcc不是定值 。 答：麥耶公式的推導(dǎo)用到理想氣體方程，因此適用于理想氣體混合物不適合實際氣體。 答：在工程熱力學(xué)里，在無化學(xué)反應(yīng)及原子核反應(yīng)的過程中，化學(xué)能、原 子核能都不變化，可以不考慮，因此熱力學(xué)能包括內(nèi)動能和內(nèi)位能。內(nèi)動能由溫度決定，內(nèi)位能由 v 決定。這樣熱力學(xué)能由兩個狀態(tài)參數(shù)決定。所以熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)。由公式 pvuh ?? 可以看到，焓也是由狀態(tài)參數(shù)決定，所以也是狀態(tài)參數(shù)。對于理想氣體熱力學(xué)能和焓只是溫度的函數(shù)。 答：不矛盾。實際氣體有兩個獨(dú)立的參數(shù)。理想氣體忽略了分子間的作用力，所以只取決于溫度。 答：在工程熱力學(xué)里需要的是過程中熱力學(xué)能、焓、熵的變化量。熱力學(xué)能、焓、熵都只是溫度的單值函數(shù)，變化量的計算與基準(zhǔn)的選取無關(guān)。熱力學(xué)能或焓的參照狀態(tài)通常取 0K或 0℃ 時 焓值為 0，熱力學(xué)能值為 0。熵的基準(zhǔn)狀態(tài)取 0p =101325Pa、 0T =0K熵值為 0。 答：氣體熱力性質(zhì)表中的 hu、 及 0s 基準(zhǔn)是態(tài)是 ? ?00,pT ， KT 00? ， 0p =101325Pa。 思考題 1答：圖 32 中陰影部分面積為多變過程 12 的熱量。 對于多變過程其熱力學(xué)能變化量及焓變化量可由下面兩式計算得到： 21,139。212 )()( ??????? vvv qTT