工程熱力學知識點

1、工程熱力學復習知識點一、知識點基本概念的理解和應用 （約占 40%），基本原理的應用和熱力學 分析能力的考核（約占 60%）。1. 基本概念掌握和理解： 熱力學系統(tǒng) （包括熱力系，邊界，工質(zhì)的概念。熱 力系的分類：開口系，閉口系，孤立系統(tǒng) ）。掌握和理解： 狀態(tài)及平衡狀態(tài) ,實現(xiàn)平衡狀態(tài)的充要條件。狀態(tài) 參數(shù)及其特性。制冷循環(huán)和熱泵循環(huán)的概念區(qū)別。理解并會簡單計算： 系統(tǒng)的能量， 熱量和功（與熱力學兩個定律 結(jié)合）。2. 熱力學第一定律掌握和理解： 熱力學第一定律的實質(zhì)。理解并會應用基本公式計算 ：熱力學第一定律的基本表達式。 閉 口系能量方程。 熱力學第一定律應用于開口熱力系的一般表達式。

2、穩(wěn) 態(tài)穩(wěn)流的能量方程。理解并掌握： 焓、技術(shù)功及幾種功的關(guān)系（包括體積變化功、流 動功、軸功、技術(shù)功）。3. 熱力學第二定律掌握和理解： 可逆過程與不可逆過程 （包括可逆過程的熱量和功 的計算 ）。掌握和理解： 熱力學第二定律及其表述（克勞修斯表述， 開爾文 表述等）?？ㄖZ循環(huán)和卡諾定理。掌握和理解： 熵（熵參數(shù)的引入，克勞修斯不等式，熵的狀態(tài)參 數(shù)特性）。理解并會分析 ：熵產(chǎn)原理與孤立系熵增原理， 以及它們的數(shù)學表 達式。熱力系的熵方程（閉口系熵方程，開口系熵方程）。溫 -熵圖 的分析及應用。理解并會計算 ：學會應用熱力學第二定律各類數(shù)學表達式來判定 熱力過程的不可逆性。4. 理想氣體的熱力

3、性質(zhì)熟悉和了解： 理想氣體模型。理解并掌握： 理想氣體狀態(tài)方程及通用氣體常數(shù)。 理想氣體的比 熱。理解并會計算 ：理想氣體的內(nèi)能、焓、熵及其計算。理想氣體可 逆過程中，定容過程，定壓過程，定溫過程和定熵過程的過程特點， 過程功，技術(shù)功和熱量計算。5. 實際氣體及蒸氣的熱力性質(zhì)及流動問題 理解并掌握：蒸汽的熱力性質(zhì) （包括有關(guān)蒸汽的各種術(shù)語及其意 義。例如： 汽化、凝結(jié)、飽和狀態(tài)、飽和蒸汽、飽和溫度、 飽和壓力、 三相點、臨界點、汽化潛熱等）。蒸汽的定壓發(fā)生過程（包括其在 p-v 和 T-s 圖上的一點、二線、三區(qū)和五態(tài)）。理解并掌握： 絕熱節(jié)流的現(xiàn)象及特點6. 蒸汽動力循環(huán)理解計算：蒸氣動力裝

4、置流程、朗肯循環(huán)熱力計算及其效率分析。能夠在T-S圖上表示出過程，提高蒸汽動力裝置循環(huán)熱效率的各種途 徑（包括改變初蒸汽參數(shù)和降低背壓、再熱和回熱循環(huán)）。7、制冷與熱泵循環(huán)理解、掌握并會計算：空氣壓縮制冷循環(huán)，蒸汽壓縮制冷循環(huán)的 熱力計算及制冷系數(shù)分析。能夠在T-S圖上表示出過程，提高制冷系 數(shù)和熱泵系數(shù)的途徑，分析熱泵循環(huán)和制冷循環(huán)的區(qū)別和聯(lián)系。二、典型題解概念題：1、過熱蒸汽的溫度是否一定很高？未飽和水的溫度是否一定很低？ 答：過熱蒸汽、未飽和水是這樣定義的，當蒸汽的溫度高于其壓力對 應的飽和溫度時稱作過熱蒸汽，其壓力下 t ts ;當溫度低于其壓力 對應的飽和溫度t ts時，則工質(zhì)的相態(tài)

5、一定是液態(tài)，則稱其為未飽 和 水。因此，過熱蒸汽不一定溫度很高，未飽和水未必溫度很低， 它們都是相對于其環(huán)境壓力所對應的飽和溫度而言的狀態(tài)。2、 在h s圖上，能否標出下列水和蒸汽的狀態(tài)點？（ 1）焓為hl的 未飽和水；（2）焓為h2的飽和水；（3）參數(shù)為pl、t1的濕蒸汽；（4）壓力為p的干蒸汽；（5）水、汽性質(zhì)相同的狀態(tài)。不能。因為只有一個熱力學參數(shù).無法確定系統(tǒng)的狀態(tài)。2自霊因為此時有E已知，且飽利水的冥=6不能。因為混蒸汽R利茁是對應的.只有一個獨立 單位M J/mo I K 0質(zhì)量熱容s摩爾熱容J與容積熱容之間的換算關(guān)系為:= Me = 22.414 x10電有關(guān),與溫度肴關(guān)。對于理

6、想氣體，dU-cvdT, dhc_dT,它們的適用條件分別 是;理想氣休的任何工質(zhì)、任何過罐o4、判斷下列過程中那些是可逆的；不可逆的；可以是可逆的。并扼 要說明不可逆原因。 對剛性容器內(nèi)的水加熱，使其在恒溫下蒸發(fā)。 對剛性容器內(nèi)的水作功，使其在恒溫下蒸發(fā)。 對剛性容器中的空氣緩慢加熱，使其從 50C升溫到100C 解：(1)可以是可逆過程，也可以是不可逆過程，取決于熱源溫度 與溫是否相等。水若兩者不等，則存在外部的傳熱不可逆因素，便是不可逆過程。(2) 對剛性容器的水作功，只可能是攪拌功，伴有摩擦擾動，因而 有內(nèi)不可逆因素，是不可逆過程。(3) 可以是可逆的，也可以是不可逆的，取決于熱源溫度

7、與空氣溫 度是否隨時相等或保持無限小的溫差。5、絕熱容器內(nèi)有一定氣體，外界通過容器內(nèi)的葉輪向氣體加入w kJ的功。若氣體視為理想氣體，試分析氣體內(nèi)能的內(nèi)能，焓，溫度，熵 如何變化？Cf”答：根據(jù)熱力學第一定律，外界所做的功全部轉(zhuǎn)化成為內(nèi)能的增量， 因而內(nèi)能，焓，溫度均增加；該過程不可逆，熵也增加。6、對與有活塞的封閉系統(tǒng)，下列說法是否正確 ?1）氣體吸熱后一定膨脹，內(nèi)能一定增加。答：根據(jù)熱力學第一定律，氣體吸熱可能使內(nèi)能增加，也可能 對外做功，或者兩者同時進行；關(guān)鍵是吸熱量能否完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，?于氣體的定溫膨脹過程可使得吸收的熱量完全轉(zhuǎn)化為功，內(nèi)能不增 加，所以說法錯誤。2）氣體膨脹時一定對外

8、做功。答： 一般情況下，氣體膨脹時候要對外做功，但當氣體向真空 中膨脹時候，由于外力為零，所以功也為零。3）氣體對外做功，內(nèi)能一定減少。答：根據(jù)熱力學第一定律，在定溫條件下，氣體可以吸收熱量并 全部轉(zhuǎn)化為功，從而保持內(nèi)能不變。7、焓的物理意義是什么？答：焓的定義式 :焓=內(nèi)能 +流動功 H=U+pV焓的物理意義：1. 對流動工質(zhì)（開口系統(tǒng)）工質(zhì)流動時與外界傳遞與其熱力狀 態(tài)有關(guān)的總能量。2. 對不流動工質(zhì)（閉口系統(tǒng)）仍然存在但僅是一個復合的狀態(tài) 參數(shù)。8、熵的物理含義？答：定義：熵dS （-Q）可逆過程物理意義：熵的變化反應可逆過程熱交換的方向和大小。系統(tǒng)可 逆的從外界吸熱，系統(tǒng)熵增加；系統(tǒng)可

9、逆的向外界放熱，系統(tǒng)熵減少； 可逆絕熱過程，系統(tǒng)熵不變。9、判斷下列說法對嗎？系統(tǒng)吸熱，其熵一定增大；系統(tǒng)放熱，其熵 一定減小。答：熵變二熵流+熵產(chǎn)，所以，前半句對，后半句錯誤。10、孤立系熵增原理是什么？怎么應用？答：孤立系統(tǒng)熵增原理：孤立系統(tǒng)內(nèi)所進行的一切實際過程（不可逆 過程）都朝著使系統(tǒng)熵增加的方向進行；在極限情況下（可逆過程）， 系統(tǒng)的熵維持不變；任何使系統(tǒng)熵減小的過程是不肯能。 即過程進行 到某一階段，再不能使熵增大了，也就是系統(tǒng)的熵值達到了最大值， 就是過程進行的限度。dSiso dSf dSg dSg 0等號適用于可逆過程，大于號適用于不可逆過程。表明孤立系統(tǒng)的熵 變化只取決于

10、系統(tǒng)內(nèi)各過程的不可逆程度。注意：如果涉及環(huán)境溫度，由于環(huán)境是一個很大的熱源，無論它吸收 或者放出多少熱量，都認為環(huán)境溫度是不變的。11、討論使熱由低溫熱源傳向高溫熱源的過程能否實現(xiàn)?解：取高溫熱源和低溫熱源為孤立系統(tǒng)，如圖SI所示，其總 燒變?yōu)閮蓚€熱源怖變的代數(shù)和。設低溫熱源放熱歿.其 燔變可按可逆過程計算，即t2麗謐普加高溫熱源吸熱翅，其爛變?yōu)榍?型、 孤立系統(tǒng)爛變?yōu)? TtrOSrT11 L#11M處喚=鷗十 dS2 = (- ) n BC. n A n BD.不能確定.（4）、在閉口絕熱系中進行的一切過程，必定使系統(tǒng)的熵（D ）A增大.B減少.C.不變D.不能確定（5） 、在房間內(nèi)溫度與

11、環(huán)境溫度一定的條件下，冬天用熱泵取暖和用電爐取暖相比，從熱力學觀點看（A ）A.熱泵取暖合理B.電爐取暖合理C.二者效果一樣D.不能確定（6）、閉口系能量方程為（D ）A. Q+ U+W=OB. Q+ U W=0C. Q U+W=0D. Q厶 U W=0（7） 、理想氣體的 是兩個相互獨立的狀態(tài)參數(shù)。（C ）A.溫度與熱力學能B.溫度與焓C.溫度與熵D.熱力學能與焓（8） 、已知一理想氣體可逆過程中，wt=w,此過程的特性為（ B ）A.定壓B.定溫C.定容D.絕熱(9) 、可逆絕熱穩(wěn)定流動過程中，氣流焓的變化與壓力變化的關(guān)系為( B )A. dh= vdpB.dh=vdpC.dh= pdvD

12、.dh=pdv(10) 、水蒸汽動力循環(huán)的下列設備中，作功損失最大的設備是(A )A.鍋爐B.汽輪機C.凝汽器D.水泵(11) 外界(或)環(huán)境的定義是指(D )。A系統(tǒng)邊界之外的一切物體B與系統(tǒng)發(fā)生熱交換的熱源C與系統(tǒng)發(fā)生功交換的功源D系統(tǒng)邊界之外與系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系的一切物體(12) 系統(tǒng)平衡時的廣延性參數(shù)(廣延量)的特點是(D )。A其值的大小與質(zhì)量多少無關(guān)B不具有可加性C整個系統(tǒng)的廣延量與局部的廣延量一樣D與質(zhì)量多少有關(guān)，具有可加性(13) 理想氣體多變指數(shù) n0 , U0 , W0B Q0 , U0C Q0 , U0 D Q0 , W0(14) 卡諾定理表明：所有工作于兩個不同恒溫熱源之間的

13、一切熱機的熱效率 (B )。A都相等，可以采用任何循環(huán)B不相等，以可逆熱機的熱效率為最高C均相等，僅僅取決于熱源和冷源的溫度D不相等，與所采用的工質(zhì)有關(guān)系。(15) 壓力為4 bar的氣體流入1bar的環(huán)境中，為使其在噴管中充分膨脹，宜采用(D )。A漸縮噴管B漸擴噴管C直管D縮放噴管(16) 一個橡皮氣球在太陽下被照曬，氣球在吸熱過程中膨脹，氣球內(nèi)的壓力正比于氣 球的容積。則氣球內(nèi)的氣體進行的是(B )多變過程C定溫過程D 定容過程S Cv ln 空(17)熵變計算式Rln V2V只適用于(D)。一切工質(zhì)的不可逆過程 理想氣體的一切過程A 一切工質(zhì)的可逆過程C理想氣體的可逆過程(18) 析一

14、個有工質(zhì)流入與流出的研究對象，將熱力系統(tǒng)選為(A閉口系統(tǒng)；C孤立系統(tǒng)；(19) 熱力系的儲存能包括(A內(nèi)部儲存能與外部儲存能C內(nèi)動能與內(nèi)位能B開口系統(tǒng)；D A , B , C都可以。A )。B熱力學能與動能D熱力學能與宏觀勢能)。A定壓過程B(20)工質(zhì)熵的增加，意味著工質(zhì)的(D )。(A) Q0( B) Qv 0( C) Q = 0(D)不一定(21)貯有空氣的絕熱剛性密閉容器中，按裝有電加熱絲通電后，如取空氣為系統(tǒng)，則過程中的能量關(guān)系有(C)A Q0, U0 , W0BQ=0, U0 , W0, U0 , W=0DQ=0, U=0 , W=0t1(22)循環(huán)熱效率q 1q1T2適用于(D)

15、。A 適用于任意循環(huán)；B 只適用于理想氣體可逆循環(huán)；C 適用于熱源溫度為 T1，冷源溫度為T2的不可逆循環(huán)；D 只適用于熱源溫度為 T1，冷源溫度為T2的可逆循環(huán)。(23) 氣流在充分膨脹的漸縮漸擴噴管的漸擴段(dA 0)中，流速( D )。A等于喉部臨界流速；B等于當?shù)匾羲?；C小于當?shù)匾羲?；D大于當?shù)匾羲佟?24) 孤立系統(tǒng)可以理解為(C )。A閉口的絕熱系統(tǒng)所組成；B 開口的絕熱系統(tǒng)所組成；C系統(tǒng)連同相互作用的外界所組成；D A , B, C,均是(25) 采用蒸汽再熱循環(huán)的目的在于(C )。(A)降低乏汽干度，提高汽輪機穩(wěn)定性；(B)提高平均放熱溫度，提高循環(huán)熱效率(C)提高乏汽干度，提

16、高循環(huán)熱效率；( D)提高乏汽干度，降低循環(huán)不可逆性15、請解釋何謂孤立系統(tǒng)熵增原理，該原理在熱力學分析中有什么用途？答：對于孤立系熵方程 小沐。dSsys dSg而熵產(chǎn)dSg總是非負的即dSg 0或dSiso 0,稱為孤立系的熵增原理。孤立系統(tǒng)內(nèi)部進行的一 切實際過程都是朝著熵增加的方向進行，極限情況維持不變。任何使孤立系統(tǒng)熵減小的過程都是不可能實現(xiàn)的。 判斷過程進行的方向與條件.16、請分別回答熱力學中所謂的第一類永動機與第二類永動機的物理意義。答：不消耗任何能量而源源不斷做功的機器為第一永動機；從單一熱 源吸熱，使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的熱力發(fā)動機為第 二永動機。17、理想氣

17、體熵變的計算式是由可逆過程導出的， 它是否可用于計算 不 可逆過程初、終態(tài)的熵變？為什么？答： 可以, 只和初末狀態(tài)有關(guān)系 , 熵為狀態(tài)參數(shù) .18、剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分， A 中存有高壓氮氣， B 中 保持真空。若將隔板抽去，分析容器中空氣的熱力學能如何變化？ 答：抽取隔板，以容器中的氮氣為熱力系，在剛性絕熱容器中，氮氣 和外界既無物質(zhì)的交換也無能量的交換，有熱力學第一定律知： q u w, q=0, w=0, 因此，隔板抽取前后 u=0.19、氣體吸熱后溫度一定升高嗎？液體吸熱后溫度一定升高嗎？并 給出理由。答：氣體吸熱后，溫度不一定升高，由 q= u+w若吸熱的同時對外 界做

18、功，而且此時，則熱力學能降低即 u 1c 當 Ti = T2時 n c= 023、如何用熱力學知識描述水的飽和狀態(tài) ? 答：在一定的溫度下， 容器內(nèi)的水蒸氣壓力總會自動穩(wěn)定在一個數(shù)值 上，此時進入水界面和脫離水界面的分子數(shù)相等， 水蒸氣和液態(tài)水處 于動態(tài)平衡狀態(tài)，即飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)下的液態(tài)水稱為飽和水；飽 和狀態(tài)下的水蒸氣稱為飽和水蒸氣；飽和蒸汽的壓力稱為飽和壓力； 與此相對應的溫度稱為飽和溫度。24、卡諾循環(huán)是理想循環(huán)， 為什么蒸汽動力循環(huán)利用了水蒸汽在兩相 區(qū)等壓等溫的特點，而不采用卡諾循環(huán)？ 答：采用卡諾循環(huán)必須要求工質(zhì)實現(xiàn)定溫加熱和放熱， 但是難以實現(xiàn)。而水蒸氣兩相區(qū)卻可滿足定溫加熱

19、和放熱。 而此時也是定壓過程。所 以實際蒸汽循環(huán)不采用卡諾循環(huán)。計算分析題1.某蒸汽壓縮制冷過程，制冷劑在2 5 0 K吸收熱量Ql,在3 0 0 K放 出熱量-Qh,壓縮和膨脹過程是絕熱的，向制冷機輸入的功為 Ws,判 斷下列問題的性質(zhì)。(A可逆的B不可逆的C不可能的)(1) . QL =2000kJ Ws=400kJ250Ql 2000 5(A )可逆 300 250 5Ws 400可逆該制冷過程是可逆的(2) .QL=1000kJ QH= 1500kJ可逆250300 250QlWsQlQhQl10001500 1000可逆該制冷過程是不可逆的QlQh Ws 700 100 門6WsWs

20、100(3) . Ws=100kJ QH= 700kJ250 匕可逆5(C )300 250可逆該制冷過程是不可能的2.某蒸汽動力循環(huán)操作條件如下：冷凝器出來的飽和水，由泵從0.035Mpa加壓至1.5Mpa進入鍋爐，蒸汽離開鍋爐時被過熱器加熱至 280C。求：(1)上述循環(huán)的最高效率。(2)在鍋爐和冷凝器的壓力的飽和溫度之間運行的卡諾循環(huán)的效率，以及離開鍋爐的過熱蒸汽溫度和冷凝器飽和溫度之間運行的卡 諾循環(huán)的效率。(3)若透平機是不可逆絕熱操作，其焓是可逆過程的80%。求此時的循環(huán)效率。解： (1)各狀態(tài)點的熱力學性質(zhì)，可由附錄水蒸汽表查得1H6303.46KJ kgH1 H6PVdP V(

21、P F2) 1.0245 103 (1.5 0.035) 106 1.5kJ kg 1P21H1 303.46 1.5kJ kg(由于液體壓力增加其焓增加很少，可以近似H1 H6)H4 2992.7 KJ kg 1S4 6.8381 kJ kg 1 K 1該循環(huán)透平機進行絕熱可逆操作，增壓泵也進行絕熱可逆操作時效率 最高。是 $6.8381，由 0.035Mpa,查得1 1氣相，Sg 7.7153kJ kg K(查飽和蒸汽性質(zhì)表)1 1液相，Sl 0.9852kJ kgK(查飽和水性質(zhì)表內(nèi)插)氣相含量為xS3xSg(1 x)Slx 7.7153(1 x) 0.98526.8381x 0.87H

22、5xHg(1 x)Hl0.87 2631.4 (1 0.87) 303.46 2328.77kJkg 1H4 H52992.72328.77450.247H4 H12992.7303.96冷凝器壓力0.035Mpa，飽和溫度為72.69C ；鍋爐壓力1.5Mpa, 飽和溫度為198.32C?？ㄖZ循環(huán)運行在此兩溫度之間，卡諾循環(huán)效率T 高 T 低 198.32 72.69卡 一0.267T高198.32 273280 72.69280 273若卡諾循環(huán)運行在實際的二個溫度之間，其效率為0.375(3)不可逆過程的焓差為 0.80(出-出)，而吸收的熱仍為H2 Hi，因此0.80(H4_0.80

23、0.247 0.198效率 H 4 Hi3. 某壓縮制冷裝置，用氨作為制冷劑，氨在蒸發(fā)器中的溫度為-25C , 冷卻器中的壓力為1.0MPa,假定氨進入壓縮機時為飽和蒸汽，而離 開冷凝器時為飽和液體，每小時制冷量Q。為1.67 X05 kJ h-1。求：(1)所需的氨流率；(2)制冷系數(shù)。解：通過NH3的P-H圖可查到各狀態(tài)點焓值。按照題意，氨進入壓縮機為飽和狀態(tài) 1,離開冷凝器為飽和狀態(tài)3氨在蒸發(fā)器中的過程即4 1H1 = 1430KJ kg-1H2=1710KJ kg-1氨在冷凝器中的過程即23, H3=H4=320KJ kg-1G氨流率Q。q。Q0H1 H41.67 1051430 32

24、0150.5kg h制冷系數(shù)q0出 H4 1430 3201110WsH2 H1 1710 14302803.96注：求解此類題目：關(guān)鍵在于首先確定各過程狀態(tài)點的位置，然后在P-H圖或TS圖上查到相應的焓（或溫度、壓力）值，進行計算4. 某壓縮制冷裝置，用氨作為制冷劑，氨在蒸發(fā)器中的溫度為- 25C ,冷凝器內(nèi)的壓力為1180kPa假定氨進入壓氣機時為飽和蒸氣， 而離開冷凝器時是飽和液體，如果每小時的制冷量為 167000kJ，求所需的氨流率；制冷系數(shù)。解：此氨制冷循環(huán)示于右圖所示 T-S圖上。查的 T-S 圖，得 Hi=1648kJ/kg, H2=1958kJ/kg,出二H4=565kJ/k

25、g則單位質(zhì)量制冷劑的制冷量為qo=Hi- H4=1648- 565=1083(kJ/kg)所需的氨流率為Q 167000G=qo1083 =154.2 (kg/h)(2)制冷系數(shù)為q0q1083= H2 H11958 1648=3495、容器被分隔成AB兩室，如圖1-4所示，已知當?shù)卮髿鈮篜b = 0.1013MPa,氣壓表2讀為Pe 2 = 0.04MPa,氣壓表1的讀數(shù)pe1 = 0.294MPa，求氣壓表 3的讀數(shù)(用 MPa表示)。解: Pa = pb+ pe1 = 0.1013MPa + 0.294MPa = 0.3953MPaPa = Pb + pe2Pb = Pa - Pe2 =

26、 0.39153MPa - 0.04MPa = 0.3553MPaPe3 = Pb- pb = 0.3553MPa - 0.1013MPa = 0.254MPa6、如圖所示的氣缸，其內(nèi)充以空氣。氣缸截面積A=100cm2，活塞誼而誡而iiiiiiii廂麗麗麗iiiiiiiifq *, *, r oiaii BiiiiiiiHi aiaviiiaii aiiiittiiiiiiiiiiiitiiltiiHiiuiiiitEiiitiiittiHIT ! ! !i ttmiiu tEiitmt tir ttiirim iintiiit til距底面高度H=10cm?；钊捌渖现匚锏目傊亓縂1=19

27、5kg。當?shù)氐拇髿鈮毫?pO=771mmHg，環(huán)境溫度tO=27C。若當氣缸內(nèi)氣體與外界處于熱 力平衡時，把活塞重物取去100kg，活塞將突然 上升，最后重新達到熱力平衡。假定活塞和氣缸壁之間無摩擦，氣體 可以通過氣缸壁和外界充分換熱，試求活塞上升的距離和空氣對外作 的功及與環(huán)境的換熱量。解：(1)確定空氣的初始狀態(tài)參數(shù)1- A lOOxlOm2=2.941 x IO5 PaK =hH =100x10 Si? xWxl0-2tn = 10 3m3Tl = 273 + 27 = 300K(2)確定取去重物后，空氣的終止狀態(tài)參數(shù)由于活塞無廉擦，又能充分與外畀迸行熱交換，故當霓新達到熱 力半衡時，氣

28、缸內(nèi)的壓力和溫度應與外界的壓力和溫度相等則有珀=7；二 300KPi = P = (771x133 32)Pfi + 95k . x9.SC7m/sAl00x04m2= 1.96x10 Pa由理想氣體狀態(tài)方術(shù)*曲R訐技叭=鼻可得= 10 J m3 x 294100 Pa -1,5 x 103 m371 p.L196000 Pa(3) 活塞匕升距離H =(y1-Vl)/A = (lt5-1.0U0_3)/(100xl0)二 5xl0_;m - 5cm(4) 對外作功量fr = /?Ar = piAr = L96xl0JPax(1.510，3-10 J)m3=98J(5) 求與外界交換的熱量由熱力

29、學第一定律：Q= ar+ w由-Ty=T 故 5=5 貝！hQ = W = 98J討論*(1) 過程足不町逆過程，計算式不能用本題用外界參數(shù)計算功是一種特例口.7MPa4ft定壓加熱到內(nèi)=(L7VIP亦 6=2851C.由于，pp2=O.7MPa時.閥門不會打開*囲而儲氣罐中的氣體質(zhì)呈不 變.有儲氣爆黑容秩V不變則比體積為寵值口而當Pp2=0.7MPa后，閥 門開啟，氧氣會隨著熱員的加入不斷跑山，以便維持壊中最大壓力 05MPa不變，丙而此試稈又是一個質(zhì)量不斷變化的宦壓過稈. 1 )1 -2為定容過程根據(jù)定容過程狀態(tài)參數(shù)Z間的變化規(guī)律，有1=1曲=(273 十 38) X - = 395 8K

30、 ：1 A0.55該過程吸熱量為：Qv=mcT = cv(T2-TJ=O.55xlOPaxO.15m .x0657xlQ3J/(kg .K：IX(395.8K .31 iK) 0.26xl03J/(kg-K)x311K= 56.84xl03J=56.84kJ(2) 2-3過程中質(zhì)呈隨時在變.因此先列出其微元變化的吸熱星整個過程的換熱疑為:O.7xlO6PaxO.15m30.26xl03J/(kg-K)xO.917xlO3J/(kg-K)xln(刃3 + ?85)K3958K= 127.2xl03J=127.2kJ(3)對第內(nèi)氣體共加入總熱量Q 二 QMp 二 56.84 + 127.2= 18

31、4.04kJ討論：(1) 對于一個實際過程，關(guān)鍵要分析淸楚所進行的過程是什么過 程，即確定過程指數(shù)，一旦了解過程的性質(zhì)，就可根據(jù)給定的條 件，依據(jù)狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系，求得未知的狀態(tài)參數(shù)，并進一步 求得過程中能量的傳遞與轉(zhuǎn)換量。(2) 當題日中給出同一狀態(tài)下的3個狀態(tài)參數(shù)廠 V, 7時， 實際上隱含給出了此狀態(tài)下工質(zhì)的質(zhì)量，所以求能量轉(zhuǎn)換 量時，應求總質(zhì)量對應的能量轉(zhuǎn)換量，而不應求單位質(zhì)量 的能量轉(zhuǎn)換量。3) 起日的2 3過稈是一變質(zhì)龜過程，對于這樣的過釋, 可先按質(zhì)量不變列出微元表達式，然后積分求得。8有一蒸汽動力廠按依次再熱以及抽氣回熱理想循環(huán)工作，如圖。新蒸汽參數(shù)為pi=14MPa, ti

32、=550C,再熱壓力pA=3.5MPa,再熱溫度 tR=ti=550 C ,回熱抽氣壓力pB=0.5MPa，回熱器為混合式，背壓p2=0.004MPa。水泵功可忽略。試：(1)定性畫出循環(huán)的T-s圖；(2) 求抽氣系數(shù)a; (3)求循環(huán)輸出凈功Wnet,吸熱量qi,放熱量q2；(4)求循環(huán)熱效率 n。(2)直水蒸氣圖表得各點奉數(shù)：1 點：根據(jù)Pl h查得 h,=3459.29A點：由h詩圖上p趙定圧続與過1點的定爛線的交點得 hA=3072 kJ/kgR點：根據(jù)臥1只育得h薩3564 5 kJ/kg B點* 2點：由h”s圖上p滬p?各是壓線與過R點的定燔線的交點得=(2072141陽/蜃二。

33、皈 毎 丸 (2976.5- 121.41)fe/:屜h0=2976.5 KJ/kg. h尸2240 kJ/kg 3(4)點：h3=h4=h=12141 kJ/kg 5(6)點：hs=h6=h,a=640JkJ/kg 于是抽氣系數(shù)3)循環(huán)凈功叫/叫二館如）+（包如+（1購X給如_ 二（34妙2-322昭/矩+（352.52976壽跑/屜+（1 - 082）（29765 - 2240跑 / 畑=1577.加臨循環(huán)吸熱竜鬼）+（徐他） =（3459.2640.1妨畑+G364-53072）fcP雇二詰 11 滋八尿循環(huán)放熱量 L：T（iZj-）=（l-0182）（r）-1214W/fe = 173

34、3(4)循環(huán)熱效率r = 9、一個裝有2kg工質(zhì)的閉口系經(jīng)歷了如下過程：過程中系統(tǒng)散熱 25kJ，外界對系統(tǒng)作功100kJ，比熱力學能減小15kJ/kg，并且整個系 統(tǒng)被舉高1000m。試確定過程中系統(tǒng)動能的變化。解：由于需考慮閑口系動能及位能的變化，所以應選用第一定律的一股表達式：1 7O 二 AC7 I - wiicy- I mgAz + W于是12込 二 -=Qz= (-25H)-(-100V)-(2Ag)x(-15V/X)-(2ig)y (9.8w/?)(1000mxl0)-85.4V結(jié)果說明系統(tǒng)動能增加了為.4 kJ10、一活塞氣缸裝置中的氣體經(jīng)歷了 2個過程。從狀態(tài)1到狀態(tài)2, 氣

35、體吸熱500kJ，活塞對外作功800kJ。從狀態(tài)2到狀態(tài)3是一個定 壓的壓縮過程，壓力為 p=400kPa,氣體向外散熱 450kJ。并且已知Ui=2000KJ,U3=3500KJ，試算2-3過程氣體體積變化。解：【分析】過程2 3是一定定壓壓縮過程，其功的計算可利陽;因此，若能求出W23，趾由式（1）即可求得7帀的可由閉口系能量方程求得*對于過程所旦 S -a2 -Wu-Ux- 5WkJ -80（U/ + 2000J17 -1 700fc/對干過程23,% = Q巒-占口囂=0出 一 Qs 一 6）=一450Q） -（35UU- 1 1 就/ = -2250k/ 最后由武（。得-2250腫/

36、40就巾一 25亦負號說明在壓縮過程中體積減小.11、氣缸中封有空氣，初態(tài)為 pi 0.2MPa、V 0.4m3，緩慢膨脹到 V 0.8m3。 （1） 過程中pV維持不變； 過程中氣體先循 p MPa 0.4 0.5Vm3膨脹到Vm 0.6m3 , 再維持壓力不變，膨脹到 V20.8m3。試分別求兩過程中氣體作出的膨脹功。曠f測-餐4-秋礙乜“嘰血nhln醫(yī)4MJ=r(t).4-0.51)X10MF + (0.4-0.5X0.6)x 10ed廠a 5-卩）.4“；廠片）-（叮-崔）沖-嘰?。?2、空氣在壓氣機中被壓縮。壓縮前空氣的參數(shù)為5 0.2MPa，Vi 0.845m3 / kg ；壓縮后

37、的參數(shù)為p20.8MPa，v2 0.175m3/kg。設在壓縮過程中每千克空氣的熱力學能增加146.5kJ，同時向外放出熱量 50kJ。壓氣機每分鐘產(chǎn)生壓縮空氣10kg。求：（1）壓縮過程中對每千克空氣作的功；每生產(chǎn)1kg壓縮空氣所需的功（技術(shù)功）；（3）帶動此壓氣機 所用電動機的功率。M (丨)用口系能最方郴g 二加+ 曲已如釜件：q - -5()kJ/kg, Aw = l46.5kJ/kg得 w- g - 血-50kJ-146.5kJ-l 96.5kJ/kg即壓緒過程中壓氣機對每公斤氣休作功1弧5kJd 斥氣機是開口熱力系*生產(chǎn)1炮空q需要的是技術(shù)功棹廣由開口系能最守恒式q - Aft +

38、 叫得 wt_q-h = q- Au - A(pi) = q-切7 py. - p“)= -50U/k146.5U/kg -(O.Sxl01Pax0.175ni1/kg-0.1xlO,kPax0.845mt/kg) = 252kJ4g冊毎生產(chǎn)1公斤壓縮空氣所需技術(shù)功為252kJ.壓氣機倂分鐘I產(chǎn)比縮空51()艱 即l/6kg/故帶勸I 氣機陽電機功奉為V =訃=-kg/s x 252kJ/kg = 42kW613、朗肯循環(huán)中，冷凝壓力為 3kPa,水由水泵增壓至 6MPa后送入鍋爐。鍋爐出口蒸汽溫度為600C, h3 3658.4 kJ / kg，汽輪機排汽比焓為h4 2126 kJ / kg

39、，凝結(jié)水比焓hi 101 kJ/kg。在忽略泵耗功的情況下，試求：(1) 求朗肯循環(huán)的熱效率。(2) 如果在上述朗肯循環(huán)的基礎上采用回熱，在系統(tǒng)中使用開式(混合式)給水加熱器，用于加熱給水的蒸汽比焓為 h52859 kJ/kg ,狀態(tài)點6的焓值為604kJ/kg，試求回熱循環(huán)的熱效率，并與無回熱時的熱效率進行比較；(3) 在上述回熱循環(huán)的基礎上，還有哪些提高循環(huán)效率的措施？解：(1) 鍋爐吸熱量為qBh3h13658.4 101 3557.4 kJ/kg汽輪機輸出功為Wth3 h43658.4 2126 1532.4 kJ/kg循環(huán)熱效率為Wt1532.4-0.431 或 43.1%qB 3557.4(2)開式給水加熱器熱平衡方程為1h6 h1h5 h6h6 h1h5 h1604 10128591010.182 kg循環(huán)凈功Wneth3 h51h5 h43658.4 28591 0.1822859 21261399kJ/kg吸熱量為qB h3 h6 3658