工程熱力學終稿

2022-10-30 23:18:03 字數 5052 閱讀 9483

一、判斷題:

1. 平衡狀態一定穩定狀態。

2. 熱力學第一定律的實質是能量守恆定律;

3.公式d u = cv d t適用理想氣體的任何過程。

4.容器中氣體的壓力不變則壓力表的讀數也絕對不會改變。

5.在t—s圖上,任意二條可逆絕熱過程線不能相交。

6.膨脹功與流動功都是過程的函式。

7.當把一定量的從相同的初始狀態壓縮到相同的終狀態時,以可逆定溫壓縮過程最為省功。

8.可逆過程是指工質有可能沿原過程逆向進行,並能恢復到初始狀態的過程。

9. 根據比熱容的定義式,可知理想氣體的為一過程量;

10. 自發過程為不可逆過程,非自發過程必為可逆過程;

11.在管道內作定熵流動時,各點的滯止引數都相同。

12.孤立系統的熵與能量都是守恆的。

13.閉口絕熱系的熵不可能減少。

14.閉口系統進行了乙個過程,如果熵增加了,則一定是從外界吸收了熱量。

15.理想氣體的比焓、比熵和比定壓熱容都僅僅取決與溫度。

16.實際氣體絕熱節流後溫度一定下降。

17.任何不可逆過程工質的熵總是增加的,而任何可逆過程工質的熵總是不變的。

18. 不可逆迴圈的熱效率一定小於可逆迴圈的熱效率;

19.混合氣體中質量成分較大的組分,其摩爾成分也一定大。

20.熱力學恒等式du=tds-pdv與過程可逆與否無關。

21.當熱源和冷源溫度一定,熱機內工質能夠做出的最大功就是在兩熱源間可逆熱機對外輸出的功。

22.從飽和液體狀態汽化成飽和蒸汽狀態,因為氣化過程溫度未變,所以焓的變化量δh=cpδt=0。

23.定壓過程的換熱量qp=∫cpdt僅適用於理想氣體,不能用於實際氣體。

24.在p-v圖上,通過同一狀態點的定熵過程的斜率大於定溫過程的斜率。

25. 壓縮過程耗功是體積膨脹功,壓氣機耗功是技術功;

26.供熱量一定,用電爐取暖與用熱幫浦式空氣取暖耗電量一樣多。

27.漸縮噴管出口截面引數不變,背壓提高,則噴管流量下降。

28.工質在變截面管道內流動,管道的最小截面即為臨界截面。

29.對於漸放型噴管,當進口流速為亞音速時,可是氣流壓力公升高。

30.對於未飽和空氣,乾球溫度≥溼球溫度≥**溫度。

31.濕空氣的相對濕度愈大,則其水蒸氣分壓力愈大。

32. 相對濕度越大則空氣的含溼量越高;

33.已知溼蒸汽的壓力與溫度就可以確定溼蒸汽的狀態。

34.滯止引數是工質經定熵滯止後得到的狀態引數。

35.**溫度等於空氣中水蒸氣分壓力對應的飽和溫度。

二、圖標題:

1.試在圖上定性的表示出n=1.2的理想氣體的壓縮過程,並在圖上用面積表示所耗過程功w或技術功。

2.試將滿足以下要求的多變過程表示在p-v圖和t-s圖上(先標出四個典型過程):(1)工質膨脹、放熱;(2)工質壓縮、放熱且公升溫

3.將滿足下列要求的理想氣體的多變過程表示在p—v圖、t—s圖上。

1)工質公升溫、公升壓、放熱;

2)工質膨脹、降溫、放熱。

4.在p-v圖及t-s圖上畫出空氣的n=1.2的膨脹過程1-2和n=1.6的壓縮過程1-3,並確定過程1-2和1-3中功和熱量的正負號及初終態熱力學能的大小。

:1-2過程功為正,熱量為負,初態熱力學能大於終態熱力學能

1-3過程功偉負,熱量為正,初態熱力學能小於終態熱力學能

5.在t-s圖上畫出下面兩各熱力過程:

1)k=1.4的空氣,多變壓縮過程n=1.325;

2)n= 0.92的吸熱過程。

6.畫出單級活塞式壓縮機將空氣由相同初態,分別經定溫壓縮、定熵壓縮和多變壓縮過程達到相同的終態壓力的p-v,t-s圖,並說明其耗功量的大小關係。

7.定性畫出內燃機三種理想迴圈的、圖。

混合加熱:

定容加熱:

定壓加熱:

8.在t-s圖上畫出採用再熱的郎肯迴圈迴圈圖,並定性說明再熱迴圈對迴圈熱效率的影響。

.答:如果附加部分的效率高,則再熱迴圈效率會提高,中間壓力p提高,會使提高,但此時對乾度的改善較小。

9.畫出蒸汽壓縮製冷系統的t-s 圖,並說明各個過程是在哪個裝置中完成的。

答:1-2 過程,壓氣機中完成;2-3 過程,冷凝器中完成;3-4 過程,節流閥中完成;4-1 過程,蒸發器中完成。

三、簡答題:

1.絕熱剛性容器用隔板分成a、b相同的兩部分,a側充滿空氣,b側為真空,分析突然抽掉隔板後氣體的狀態引數(熱力學能、焓、熵)如何變化?

2.平衡狀態與穩定狀態有何區別和聯絡,平衡狀態與均勻狀態有何區別和聯絡?

3.絕熱過程是定熵過程嗎?多變過程是任意過程嗎?

4.如圖所示的電加熱裝置,容器中盛有空氣,並設有電阻絲,試問取什麼為系統,系統與外界交換的是熱量;取什麼為系統,系統與外界交換的是電功;取什麼為系統,系統與外界沒有任何能量交換。

c5.熱量與功有什麼相同的特徵,兩者的區別是什麼?

5.答:熱量和功都是能量傳遞的度量,它們都是過程量。只有在能量傳遞過程中才有所謂的功和熱量,沒有能量的傳遞過程也就沒有功和熱量。

區別:功是有規則的巨集觀運動能量的傳遞,在做功過程中往往伴隨著能量形態的變化,熱量則是大量微觀粒子雜亂熱運動的能量的傳遞,傳熱過程中不出現能量形態的轉化。功轉化成熱量是無條件的,而熱轉變成功是有條件的。

6.為什麼t-s圖上過同一點的氣體的定容線要比定壓線陡一些?

6.答:在定容線上,而在定壓線上

7.工質在壓力p1下被吸入氣缸,可逆壓縮至p2(p1<p2),然後排出氣缸,試在p-v圖上表示出此工作過程的膨脹功和技術功,並說明技術功和膨脹功之間的關係。

7答:其1-2-3-4-1為技術功wt

1-2-5-6-1為膨脹功w

δ(pv)=δ w-δwt

8.對於閉口系統,引起系統熵變的因素有哪些?開口系統呢?

8答:閉口系統,由於沒有物質的流動,引起熵變的主要因素為傳熱引起的熵流,以及不可逆過程而產生的熵產。對於開口系,除了熵產和熵流之外還有因為物質流動所引起的熵的變化

9.是否一切熵增過程都是自發過程?可逆過程的熵增必須為零?

9答:不是一切熵增過程都是自發過程,例如氣體的不可逆絕熱壓縮過程,過程中氣體的熵增大,但是這個過程不是自發過程。可逆過稱的熵增不一定為零,可逆過程的熵產為零,但熵流不一定就業為零。

例如可逆定溫吸熱過程的熵增就大於零。

10.氣體在噴管中流動,欲使超音速氣流加速,應採用什麼形式的噴管?為什麼?

10答:愈使超音速氣流加速,應選用漸擴管,因為超音速氣流在減縮噴管中有壓縮的效應,只有在漸擴噴管中才能膨脹加速

11.簡述製冷迴圈和熱幫浦迴圈的異同點。

11答:相同點:原理為逆卡諾迴圈,將熱量從低溫帶到高溫

不同點:熱幫浦為產熱,熱為有效,製冷迴圈要的是冷量

12.在內燃機混合加熱理想迴圈、定容加熱理想迴圈及定壓加熱理想迴圈中,提高壓縮比都可使迴圈熱效率提高,試從第二定律分析其原因。

12答:根據熱力學第二定律,迴圈熱效率為,其中t1為迴圈平均吸熱溫度,t2為迴圈平均放熱溫度。在這三個迴圈中提高壓縮比,均可以提高迴圈平均吸熱溫度,而平均放熱溫度要麼不變,要麼減小,所以均可使迴圈熱效率提高。

13.蒸汽動力裝置採用再熱的根本目的是提高迴圈的熱效率嗎?

13.答:不是,採用再熱迴圈的目的是為了在提高初態壓力時,不引起乏氣的乾度的降低,即通過提高初態壓力提高熱效率,而再熱迴圈較基本迴圈的熱效率並不一定提高。

14.畫圖分析新蒸汽引數對基本朗肯迴圈的熱效率有和影響?

14答:初溫對熱效率的影響:初溫由提高到的t—s圖。初壓和背壓不變,由圖看到,提高初溫可提高迴圈的平均吸熱溫度(由提高到),從而提高迴圈的熱效率。

蒸汽初壓的影響:圖為保持背壓、初溫不變而公升高初壓的迴圈t-s圖。顯然,提高可以提高平均吸熱溫度,從而提高迴圈的熱效率。

15. 壓縮蒸汽製冷迴圈採用節流閥代替膨脹機,壓縮空氣製冷迴圈是否也可以採用這種方法?為什麼?

15答:不可以。因為空氣的比熱容較小,且增壓比增大迴圈製冷係數講減小,故每千克空氣的吸熱量不多,為了提高製冷能力,空氣的流量就就要很大,而節流閥不能滿足大流量的要求。

16.如果選取燃氣輪機裝置理想迴圈的最佳增壓比,是否意味著可獲得最高的迴圈熱效率,為什麼?

16.答:不是,最佳增壓比是針對迴圈淨功而言,即迴圈淨功最大。而迴圈熱效率,即隨增壓比的增高而遞增的。

17.簡述乾球溫度、溼球溫度、**之間的區別。

17答:乾球溫度:為溫度計測濕空氣的實際溫度

溼球溫度:是濕空氣流過濕球時與濕球建立了熱平衡後的溫度

**溫度:為濕空氣沿等壓線p=pv降溫至有液態水析出的溫度

18. 當濕空氣的相對濕度固定不變時,濕空氣的溫度增高,濕空氣的含溼量d、**溫度、溼球溫度如何變化?

18.答:含溼量d、**溫度、溼球溫度都提高。因為,而溫度提高時相應的飽和壓力提高,當相對濕度不變,水蒸氣分壓力提高,則**溫度,含溼量提高。

計算題1. 1kg n2在一熱力過程中從初態0.2mpa、157℃變化到0.

1 mpa 、27℃,過程的技術功為34.94kj/kg,周圍環境溫度=300;試問過程是否為可逆過程?過程有無不可逆損失?

若有不可逆損失,不可逆損失為多少?(視n2為定比熱理想氣體,定壓比熱容cp=1.038kj/氣體常數=0.

297kj/

1. 解: -100 kj/kg

取系統與環境組成孤立系,則

=-0.1678,

==0.3333,則=0.1654>0所以不可逆。

49.64 kj/kg。

2. 將一根即kg的金屬投入kg的水中,初始時金屬棒的溫度k,水的溫度k,比熱容分別為和,試求終溫和金屬棒、水以及它們組成的孤立系的熵變。設容器絕熱。

2.解:由閉口系能量方程,取容器內水和金屬棒為熱力系,絕熱,不作外功,所以,則,

。由金屬棒和水組成的是孤立系,孤立系的熵變為金屬棒熵變和水熵變之和,

=-0.1918kj/k

=0.3939kj/k

=0.2021 kj/k

3.在兩個恆溫熱源間工作的某動力迴圈系統,其高溫熱源溫度=1000k低溫熱源溫度=300k。迴圈中工質吸熱過程的熵變δs1=1.0kj/(kg·k) ,吸熱量=980kj/kg;工質放熱過程的熵變δs2= –1.

02kj/(kg·k), 放熱量=600kj/kg。環境溫度=300k,試求:(1)迴圈的熱效率(2)吸熱過程和放熱過程的熵流和熵產;(3)判斷該過程能否實現。

工程熱力學

第2章理想氣體的性質 2.1 本章基本要求 熟練掌握理想氣體狀態方程的各種表述形式,並能熟練應用理想氣體狀態方程及理想氣體定值比熱進行各種熱力計算。並掌握理想氣體平均比熱的概念和計算方法。理解混合氣體性質,掌握混合氣體分壓力 分容積的概念。2.2 本章難點 1 運用理想氣體狀態方程確定氣體的數量和體...

工程熱力學複習總結

熵的定義式 1 8 1 式中,下標rev是reversible的縮寫,表示可逆。熵的單位是j k。熱力學第一定律表示式 2 3 1 式 2 3 1 中規定,系統對外作功,為正值,反之,為負值。對於微元過程,則 2 3 2 式 2 3 1 和 2 3 2 是熱力學第一定律的解析式,稱為閉口系統能量方程...

工程熱力學課程總結

1 工質經歷一熱力迴圈,吸熱過程吸熱40kj,膨脹過程對外作功80kj,放熱過程對外放熱20kj,壓縮過程外界對工質作功50kj 該迴圈不違背熱力學基本定律,可以實現。2 有一製冷迴圈,工質從溫度為 20 的恆溫冷物體吸熱180kj,向溫度為20 的環境放熱200kj,該迴圈違背熱力學基本定律,不能...