【正文】 所以熱效率為： (3) l=由1到2的壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有：由2到3的過程為定容加熱過程，所以：由于循環(huán)的加熱量已知，所以有：由3到4為定壓過程，所以有：所以預(yù)脹比為：所以熱效率為：611 解:壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有：612 解: 根據(jù)理想絕熱過程得過程方程，可得： 所以壓氣機所耗軸功： 燃?xì)廨啓C所作軸功： 輸出凈功： 熱效率：613 解: 根據(jù)理想絕熱過程得過程方程，可得： 所以有： 熱效率為： 第七章思考題1. 什么情況下必須采用多級壓縮？多級活塞式壓縮機為什么必須采用級間冷卻？答：為進(jìn)一步提高終壓和限制終溫,必須采用多級壓縮。C 得：h1=, s1=()2點：由s2=s1, P2=6kPa 得：h2=, x=3(4)點：由P3=P2 得：h3=吸熱量 ：q1=h1－h(huán)3=－=凈功量：wnet=h1h2==熱效率：64 解： 1點：由P1=10MPa, t1=400176。C 查表得：h1=, s1=() 2點：由s2=s1=(), P2=4kPa 查表得：h2=, x= 3(4)點：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：由P1=13MPa, t1=535176。習(xí)題61 解：①1點：P1=4MPa, t1=400176。8. 試述動力循環(huán)的共同特點。但要保持燃?xì)廨啓C長期安全運行，必須限制燃?xì)膺M(jìn)燃?xì)廨啓C時的最高溫度，目前為700—800176。6. 今有兩個內(nèi)燃機的混合加熱循環(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）請在pv圖與Ts圖上表示出這兩個循環(huán)的相對位置；（2）利用Ts圖定性地比較這兩個循環(huán)的熱效率。那么，能否利用飽和區(qū)（氣液兩相區(qū)）定溫定壓的特性形成飽和區(qū)的卡諾循環(huán)，從原理上看是可能的，但是實施起來，有兩個關(guān)鍵問題，一是，汽輪機出口位于飽和區(qū)干度不高處，濕度太大使得高速運轉(zhuǎn)的汽輪機不能安全運行，同時不可逆損失增大，其二，這樣的卡諾循環(huán)，壓縮過程將在濕蒸汽區(qū)進(jìn)行，氣液混和工質(zhì)的壓縮會給泵的設(shè)計和制造帶來難以克服的困難，因此迄今蒸汽動力循環(huán)未采用卡諾循環(huán)。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器設(shè)備，是不利的。但抽汽量不是越多越好，是根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒的原則確定的。MPa(kJ/kg)(kJ/)理想的絕熱過程，熵不變，所以有：,查表得到P2時的參數(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， 所以： 查表得到：當(dāng)時 過熱蒸汽在汽輪機中的理想絕熱膨脹過程，熵不變，所以有： 查圖得到：當(dāng)，時， 所以：5—8 解：查表得到： 當(dāng)飽和壓力為時， 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， 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,比容仍為,此時為濕蒸汽: 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。 傳出的熱量為： 54 解：查表得： 所以： 時， 所以為濕飽和蒸汽。習(xí) 題52 解：用水蒸氣表：，所以為濕飽和蒸汽。10. 若兩種濕空氣的總壓力和相對濕度相同，問：溫度高的濕空氣含濕量大還是溫度低的濕空氣含濕量大？為什么？答：由，在相同相對濕度的情況下，溫度高，Ps大，所以，溫度高含濕量大。答：未飽和濕空氣：干球溫度濕球溫度露點溫度飽和濕空氣： 干球溫度濕球溫度＝露點溫度8. 在相同的溫度及壓力下，濕空氣與干空氣相比，那個密度大？答：干空氣的密度大。答：濕空氣：含水蒸汽的空氣；濕蒸汽：含有液態(tài)水的水蒸氣；飽和濕空氣：相對濕度為100％的濕空氣。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，此結(jié)論是否正確？為什么？答：不正確，因為定壓汽化過程中發(fā)生了相變，上式只適用于不發(fā)生相變的過程。4. 25MPa的水，是否也象1MPa的水那樣經(jīng)歷汽化過程？為什么？答：不可以，故此，當(dāng)壓力高于臨界壓力時，它的汽化不經(jīng)過氣液兩相區(qū)，而是由液相連續(xù)的到達(dá)氣相。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，因為水蒸氣不能看作是理想氣體，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。9. 閉口系統(tǒng)經(jīng)歷了一不可逆過程對外作功10 kJ，同時放出熱量5 kJ，問系統(tǒng)的熵變是正、是負(fù)還是不能確定？ 答：熵是狀態(tài)參數(shù)，功和熱量都是過程量，所以不能確定系統(tǒng)的熵變。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，故不能通過一個絕熱過程使其回到初態(tài)。如果是可逆過程，熵才一定減小。（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。4. 下列說法是否正確？為什么？⑴ 熵增大的過程為不可逆過程；⑵ 不可逆過程的熵變無法計算；⑶ 若工質(zhì)從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆途徑到達(dá)同一終態(tài)，則不可逆途徑的必大于可逆途徑的；⑷ 工質(zhì)經(jīng)歷不可逆循環(huán)后；⑸ 自然界的過程都是朝著熵增的方向進(jìn)行的，因此熵減小的過程不可能實現(xiàn)；⑹ 工質(zhì)被加熱熵一定增大，工質(zhì)放熱熵一定減小。3. 熱力學(xué)第二定律可否表述為“機械能可以全部變?yōu)闊崮?，而熱能不可能全部變?yōu)闄C械能”？答： 不對， 必須保證過程結(jié)束后對系統(tǒng)和外界沒有造成任何影響這一條件。不是所有的可逆循環(huán)的熱效率都相等，必須保證相同的條件下。計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：溫度計測量的是空氣的滯止溫度，所以空氣實際溫度為：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：所以實際出口流速為：所以實際出口溫度為：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)。323 解：根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，可求出初態(tài)和終態(tài)氣體的比容分別為：由cP和cV的關(guān)系，可得到：所以每千克氣體內(nèi)能和熵的變化分別為：324 解：可逆定壓過程系統(tǒng)從外界吸收的熱量等于系統(tǒng)焓的變化，所以有：系統(tǒng)內(nèi)能的變化為：所以系統(tǒng)對外所作的功為：325 解：設(shè)理想氣體的摩爾數(shù)為n，由理想氣體的狀態(tài)方程可得：由于過程的焓變已知，所以可得到該理想氣體的摩爾定壓熱容：所以氣體的摩爾定容熱容為：由此可求出該氣體的摩爾質(zhì)量：所以氣體的內(nèi)能變化為：氣體的定壓熱容為：326 解：⑴ 可逆膨脹；可逆定溫膨脹過程系統(tǒng)對外所作的功及熵變?yōu)椋孩?向真空膨脹；理想氣體的絕熱真空自由膨脹系統(tǒng)對外不作功W=0，熵變?yōu)椋孩?。38 解：理想氣體可逆多變過程對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：因為假定燃?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。⑵設(shè)氣缸一側(cè)氣體的初始參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為，另一側(cè)氣體的初始參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為，重新平衡時整個系統(tǒng)的總體積不變，所以先要求出氣缸的總體積。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：又因為兩個終態(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，閥門開啟時氣體的參數(shù)為，閥門重新關(guān)閉時氣體的參數(shù)為，考慮到剛性容器有：，且。10. 圖3－17所示的管段，在什么情況下適合作噴管？在什么情況下適合作擴(kuò)圖317 思考題11附圖壓管？答：當(dāng)時，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸減小，即漸縮噴管；而當(dāng)時，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸增加，即漸擴(kuò)噴；而對于先縮后擴(kuò)的縮放噴管（也稱拉戈爾噴管），在最小截面處氣流的流速恰好等于當(dāng)?shù)芈曀佟Ｆ淙宰裱~耶公式，因為：9. 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，因為對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對外作正功，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。8. 理想混合氣體的比熱力學(xué)能是否是溫度的單值函數(shù)？其是否仍遵循邁耶公式？答：不是。7. 凡質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的組元氣體，其摩爾分?jǐn)?shù)是否也一定較大？試舉例說明之。6. 在圖上，如何將理想氣體任意兩狀態(tài)間的熱力學(xué)能和焓的變化表示出來。（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A向上；在T－s圖上，過程從幾條曲線的交點A向上。