【文章內(nèi)容簡介】 提高背壓，則循環(huán)熱效率將 降低 ，膨脹終態(tài)干度將 增大 。 10．蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)凈功等于 汽輪機(jī)作功 和 給水泵耗功 之差。 第十二章 1．對于壓縮空氣制冷循環(huán)，在制冷量相同的條件下，有回?zé)釙r(shí)的增壓比比無回?zé)釙r(shí)的增壓比小得多 。 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 。 3．壓縮蒸 汽制冷循環(huán)中，工質(zhì)進(jìn)、出壓縮機(jī)時(shí)的焓分別為 h h2， 進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)為 h5，則制冷系數(shù)ε = (h1h5)/(h2h1) ，制冷量 q2= h1h5 。 4．用壓縮蒸汽制冷循環(huán)供暖，工質(zhì)進(jìn)、出壓縮機(jī)時(shí)的焓為 h h2，工質(zhì)流出冷凝器時(shí)的焓為 h4，則熱泵系數(shù)ε 39。= (h2h4)/(h2h1) ，耗功 W0= h2h1 。 5．制冷循環(huán)中，低溫?zé)嵩词?q2，外界對系統(tǒng)作循環(huán)功 w0，高溫?zé)嵩吹脽?q1，則制冷循環(huán)的制冷系數(shù) ε =q2/(q1q2) 。 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 。 7．壓縮空氣制冷循環(huán)的制冷系數(shù)隨著循環(huán)增壓比增大而 減小 。 二選擇題 第一章 B； D 第二章 C； C 第三章 C； A； B； B； D； C； A； C。 第四章 D； C； C； B； D； B； A； D。 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。 1 A； 1 A； 1 B；1 B； 1 A； 1 A； 1 B； 1 C； 1 D； B； 2 D； 2 A； 2 A； 2 A； 2C。 第九章 A； B； B； B； D； B； A； D。 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(shí)間而變化的狀態(tài)。 第二章 １．焓的定義式 h=u+pv 中的 pv 是不是儲(chǔ)存能？為什么？在什么情況下 pv 項(xiàng)會(huì)出現(xiàn)在能量方程式中？ PV 不是儲(chǔ)存能，因?yàn)橥苿?dòng)功 PV 只有在工質(zhì)移動(dòng)布置時(shí)才起作用； PV 項(xiàng)可出現(xiàn)于開口系統(tǒng)的能量方程式中； 3．為什么熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)？ 1)熱力學(xué)能是儲(chǔ)存于物體內(nèi)部的能量； 2)包括內(nèi)動(dòng)能與 T 有關(guān)，內(nèi)位能與 T， v 有關(guān)，所以u=f(v,T)； 3)由于 u 僅與 v,T 兩個(gè)狀態(tài)參數(shù)有關(guān)， u 是狀態(tài)參數(shù)。 第三章 １．為什么理想氣體的定壓比熱僅與溫度有關(guān)？ 因?yàn)?Cp=dh/dT， h=u+pv=u+RT， u=f(T)；所以，定壓比熱僅與溫度有關(guān)。 2 第四章 １．為什么在Ｔ－Ｓ圖上定壓線比定容線平坦些？ 因?yàn)?( / ) /? ?T S T CP p? ,( / ) /? ?T S T Cvv ? ,而且 CpCv； 2．當(dāng)雙原子理想氣體經(jīng)歷一個(gè) n= 的膨脹過程時(shí)，其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系如何？ q0,W0,Δ u0； 3．當(dāng)閉系中的理想氣體進(jìn)行多變膨脹過程時(shí)，若膨脹功多于吸熱量，則多變指數(shù) n 的取值范圍 如何？為什么？ 多變指數(shù) n 的取值范圍為 1nk，這可由為 w/q=(k1)/(kn)分析之。 4．當(dāng)雙原子理想氣體經(jīng)歷一個(gè) n= 的壓縮過程，其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系如何？ 功和熱量之比等于多少？ q0,Δ u0,W0,W/q=2。 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。 6．理想氣體膨脹時(shí)是否必須吸熱？被壓縮時(shí)是否必須向外界放熱？為什么？ 不一定，根據(jù) q=Δ u+w 說明； 7．空氣進(jìn)行多變比熱 Cn0 的放 熱過程時(shí)，能量轉(zhuǎn)換關(guān)系如何？ 由 Cn n kn Cv? ?? ?1 0知 1nk Δ u0， q0， w0 第五章 １．借助逆向循環(huán)可使熱量從低溫物體傳到高溫物體，這與熱力學(xué)第二定律 的克勞修斯說法是否矛盾？為什么？ 不矛盾。因?yàn)槟嫦蜓h(huán)之所以能把熱量從低溫物體傳到高溫物體，是因?yàn)槟嫦蜓h(huán)以消耗循環(huán)凈功為代價(jià)。 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。 膨脹到同一終溫，試問這兩個(gè)過程的功有何關(guān)系？為什么？ 這兩個(gè)過程的功相等，因?yàn)槔硐霘怏w絕熱過程 的功只與初、終態(tài)溫度有關(guān)可逆功)( 21 TTcuw v ????? ，不可逆 )39。(39。39。 21 TTcuw v ????? 。 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。 4．為什么說“工質(zhì)經(jīng)過一個(gè)絕熱過程其熵變量只能是大于或等于零，而經(jīng)過一個(gè)放熱過程其熵可增可減或不變”？ 由 ds≥ dq/T，絕熱 dq=0，所以 ds≥ 0 放熱 dq0， T0，所以 dq/T0，所以滿足 ds≥ dq/T ，可有 ds0， ds=0， ds0。 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。問兩者的吸熱量和內(nèi)能變化量。兩過程的吸熱平均溫度有何關(guān)系？ q C Tp p? ? qv=CvΔ T ? C C q qp v p v? ? ? 因?yàn)?T2V=T2P ，所以內(nèi)能變化相等 TqST TlnTTTqST TlnTTwvv2 1211ppp2 121? ??? ???? 7．當(dāng)孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生不可逆變化，其總熵量必然增大。以孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生 有溫差的傳熱過程為例，簡單說明之。 兩物體溫度為 T1， T2(T1T2)，傳熱量為 Q， Δ S 孤 ＝ Q/T1+Q/T2=Q(1/T21/T1)0 8．為什么“熱力系統(tǒng)經(jīng)過一個(gè)不可逆過程后，其熵的變化量無法計(jì)算”的說法是錯(cuò)誤的？那么不可逆過程的熵變量又應(yīng)該通過什么途徑來計(jì)算呢？ 熵是狀態(tài)參數(shù)，熵變量僅決定于熱力系統(tǒng)的初終狀態(tài)，不論過程可逆與否，與路徑無關(guān)，由于過程有 ?S dQT12 12??，故熵變不能通過不可逆過程計(jì)算，但可通過初終態(tài)相同的任意可逆過程計(jì)算。 10． Pv 圖上兩條定熵線 為什么不可能相交？試根據(jù)熱力學(xué)第二定律證明之。 假設(shè)兩條定熵線相交，用反證法證明。 11．“不可逆過程的熵差無法計(jì)算”，該說法對不對？為什么？ 不對，熵是狀態(tài)參數(shù)，與過程無關(guān)。 12．“如果從同一始態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑，一為可逆，一為不可逆，那么不可逆的熵差必大于可逆途徑的熵差”。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)。只要有相同的初終態(tài)，熵差就相等。 13．為什么單熱源熱機(jī)不能實(shí)現(xiàn)？（試用孤立系統(tǒng)的熵增原理進(jìn)行分析） 如單熱源熱機(jī)能實(shí)現(xiàn)則從高溫?zé)嵩次M(jìn)熱量 Q1 全部變?yōu)楣Γ?Q1=W0，取 孤立系Δ S 孤=Q1/T1=W/T10，不能實(shí)現(xiàn)。 14．為什么熱量不能自發(fā)地、不負(fù)代價(jià)地從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩矗? 用反證法，如果熱量能自發(fā)從低溫流向高溫，將違反熱力學(xué)第二定律。 取孤立系，Δ S 孤 =Q(1/T11/T2)，因 T1T2，所以Δ S 孤 0，不能實(shí)現(xiàn)。 15．根據(jù)熱力學(xué)第二定律分析，為什么完成一個(gè)正向循環(huán)后熱能不能 100%地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？ 如果完成一個(gè)循環(huán)熱能 100％轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，則相當(dāng)于只從一個(gè)熱源吸熱，對熱源和熱機(jī)取孤立系，則孤立系Δ S 孤 =Q1/T1=W/T10，不能實(shí)現(xiàn)。 １．何謂正向循環(huán)與逆向循環(huán)？這兩種循環(huán)所產(chǎn)生的效果有何不同？逆向循環(huán)與可逆循環(huán)又有何區(qū)別？ 正向循環(huán)是將高溫?zé)嵩捶懦鰺崃康囊徊糠洲D(zhuǎn)化為功的循環(huán)；逆向循環(huán)是消耗一定量的機(jī)械能使熱能從低溫?zé)嵩磦髦粮邷責(zé)嵩吹难h(huán)；可逆循環(huán)是全部由可逆過程組成的循環(huán)。 第七章 １．水蒸汽在定溫過程中是否滿足關(guān)系式 q=w？為什么？ 不滿足。因?yàn)橐?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 。 第八章 當(dāng)進(jìn)口 空氣流的馬赫數(shù) M＞ 1 時(shí)，截面漸縮的管道宜作噴管還是擴(kuò)壓管？為什么？ 宜作擴(kuò)壓管。因?yàn)橛蓭缀螚l件知：當(dāng) dA＜ 0、 M＞ 0 時(shí)， dc＜ 0，再由幾何條件知 dp＞ 0； 2．亞音速空氣流過漸縮噴管，初壓 P1=10bar，背壓 Pb=1bar，如其余條件都不變，只提高初溫，則出口流速、流量將如何改變？為什么？ C2=Ccr T1增大， C2增大 qmax， T1增大， qmax下降。 流速增大，流量減??； 3．亞音速空氣定熵流經(jīng)噴管，已知進(jìn)口截面上空氣壓力 P1=7bar， 試問當(dāng)出口背壓分別為5bar, 時(shí)，為使氣流充分膨脹，得到最大動(dòng)能，應(yīng)該分別采用什么形狀的噴管？為什么？ 5/7= 取漸縮形 取縮放形。 4．理想氣體流經(jīng)漸縮管道時(shí)，在什么條件下起噴管作用？什么條件下起擴(kuò)壓管作用？為什么？ dAA M dcc? ?( )2 1 dA0 M1 dc/c0，起噴管作用； M1 時(shí)， dc0 起擴(kuò)壓管作用； 5．對于管內(nèi)理想氣體的穩(wěn)定可逆流動(dòng)，促使流速改變的力學(xué)條件如何表達(dá)了流速與壓力的關(guān)系？ 由 KM2dC/C= dp/p dc0，所以 dp0。 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。 7．亞音速氣流流過漸縮噴管，背壓低于臨界壓力，若初溫 t1提高，而其它條件不變，則出口速度、壓力和流量有何變化？為什么？ 背壓低于臨界壓力，出口達(dá)到臨界狀態(tài) P2＝ Pcr不變 C2=Ccr T1增 大， C2增大 mmax， T1增大， mmax下降。 8．對亞音速氣流，要使流動(dòng)加速，管道截面應(yīng)如何變化？當(dāng)氣流加速時(shí)，氣流壓力如何變化？為什么？ 采用漸縮噴管，壓力減小 因?yàn)?dA/A=(M21)dc/c， M1，要使 dc0，必 dA0， 又由 (1/K)dp/P=M2dc/c， dc0，則 dp0，壓力減小。 9．亞音速理想氣體可逆絕熱流過漸縮截面管道時(shí)，氣體溫度、壓力、流速如何變化？為什么？ T、 P 下降， C 增大。由 dA/A=(M21)dc/c 知， dA0， M1，所以 dc0。 又由 (1/K)dp/p=M2dc/c，dc0， dq0。又由 cdc=dh=CpdT， dc0，所以 dT0。 第九章 １．壓氣機(jī)采用多級壓縮和級間冷卻的主要優(yōu)點(diǎn)有哪些？為什么？ 節(jié)省壓縮耗功，限制壓縮終溫，提高容積效率；可由兩級壓縮且級間定壓冷卻的 P－ V 圖和 T－ S 圖分析原因。 2．設(shè)計(jì)多級壓縮、級間冷卻的活塞式壓氣機(jī)時(shí)，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。 3．活塞式壓氣機(jī)在何種情況下要采用多級壓縮？分析采用多級壓縮、 級間冷卻方法的優(yōu)劣。 要求壓力較高氣體（也即增壓比高），為保證一定的生產(chǎn)量。 優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：增加了一個(gè)冷卻裝置。 4．采用兩級級間冷卻的壓氣機(jī)，若進(jìn)口壓力與出口壓力分別為 P1和 P3，則其最有利的中間壓力 P2與 P1和 P3的關(guān)系如何？這樣選取 P2有哪些好處？ 每級耗功相等，每級終溫相同，每級排熱相等。 p p p2 1 3? 第十章 １．內(nèi)燃機(jī)混合加熱理想循環(huán)有哪 些特性參數(shù)？它們對循環(huán)熱效率影響如何？ ε =v2/v1，λ =P3/P2，ρ =v4/v3 提高ε、λ和降低ρ可使η t提高。 第十一章 １．在蒸汽動(dòng)力裝置中，只要汽輪機(jī)葉片材料允許，為什么要同時(shí)提高過熱蒸汽的初壓