工程热力学期末复习题答案

工程热力学期末复习题答案内容摘要：

则有： )()( 2211 ttcmttcm  ，得到 60202000 802020010021 2211   mm tmtmt KKT 293)27320(1  ， KKT 353)27380(2  ， KKT 333)27360(  )/( 22112121 KkJTTcmTTcmSSS  绝热过程熵流等于零，由熵方程知，熵产等于熵变， 所以火用损失为 )( kJSTSTI g   3．压力 MPap  ，温度 CT o271  的空气，流经一喷管进入压力保持在MPapb  的 某 装 置 中 ， 若 流 过 喷 管 的 流 量 为 skg/3 ，KkgkJR g  / ， KkgkJc p  / ， 求：喷管的形状， 出口截面积，最小截面及出口处的流速。 解 求滞止参数 因 01fc ，所以初始状态即可认为是滞止状态，则 10 pp  , KTT 3 0 02 7 32710  选型 5  crb M P aM P apP  所以，为了使气体在喷管内实现完全膨胀，需选缩放喷管，则 M P app b 。 求临界截面及出口截面参数（状态参数及流速） M P aM P aprp crcr  KM P aM P aKppTTkkcrcr /)1(00  kgmPa KKkgJp TRv cr crgcr /0 9 0 5 )/(287 36   15 smKKkgJTkRccrgcrf /)/(,  或 )(20, crpcrf TTcc  M P app b  KM P aM P aKppTT kk )1(0202   kgmPa KKkgJp TRv g / )/(287 362 22   smKKkgJTTcc pf/)()/(10042)(2 202 出口截面面积 224322288 / 2/11 cmmsmkgmskgcvqAfm 第四单元 一、判断正误并说明理由： ； 错误。 闭口系统由于与外界没有物质交换，系统内包含的物质质量为一不变的常量，所以闭口系统又可称为控制质量系统。 ，则系统熵变大于零； 错。 稳定流动系统，系统熵变为零。 ，其热力学能变化为零； 错。 对任意一非理想气体来说，其热力学能都是內未能内位能与内动能之和，而温度仅是内动能的表征。 ； 错。 过程的熵变包括熵产和熵流两部分，过程可逆与否主要看熵产是大于还是等于零。 如果某一过程的熵增加，该过程可以是在熵产等于等于零的情况下，熵流大于零。 因此这句话不正确。 ； 错。 是焓不变的过程，但在节流阀附近，焓值不是确定的值。 ，无论采用什么工质，他们的热效率均相等； 错。 应该是一切可逆热机。 ，工质若为理想气体，则过程熵增大，但气体若是遵循范德瓦尔斯方程，则过程熵变为零； 错误。 因为熵是状态参数与过程无关。 常数来描述其过程； kpv 16 错误。 该式适用于可逆绝热过程。 仅适用于可逆过程； 错误。 该方程适用于任何过程。 ，部分液体将蒸发。 正确。 当压力 p 降低，对应的饱和温度也降低。 二 、简答题： 解释一下为什么深秋的早晨会结露。 由于深秋的早晨温度比较低，于是该温度对应的水蒸汽的饱和压力降低，而空气中水蒸汽的分压力不变，这样就导致空气的相对湿度增加，当其超过 100％时，就会有 液体的水出现。 此时空气的温度低于水蒸汽的分压力对应的饱和温度，即露点温度，所以出现露水。 三、 计算题： 1. 某气体可作定比热容理想气体处理。 其摩尔质量 m olkgM / ，摩尔定压热容 )/(,0 Km o lJC mp  为定值。 气体从初态 MPap  ， KT 4001  ，在无摩擦的情况下，经过 n 的多变过程，膨胀到 MPap 。 试求终态温度、每千克气体所作的技术功、所吸收的热量及熵的变化。 解：多变过程（ n ） 1）终态温度 KM P aM P aKppTT nn ) (400)( 1212   2） )/(/ )/(3 1 4 5 KkgJm o lkg Km o lJMRR g  每千克气体所作的技术功为 kgkJM P aM P aKKkgkJppTRnnw nngnt/]) (1[400)/( ])(1[1 121,  3）所吸收的热量 vdpTdsdh  17 )/())/(()()31 ()1()(1,0,000KkgJKkgJnMCRCnncc mpmppVn kgkJKKkgkJTTcq nn /)()/()( 12  4）熵的变化 )/(ln)/(400ln/)(lnln1212012KkgJM P aM P aKkgJKKm olkgKm olJppRTTcsssgp 某正循环可逆热机， 在 温度为 30℃的环境和 4000kg的 0℃的冰间工作，最后0℃的冰变为 30℃的水，试求可逆机能对外作的净功为多少。 已知冰的溶解热为333kJ/kg（冰在溶解过程中温度不变），水的比热 c=。 解：取冰和与之相关的边界作为孤立系统 ，系统可逆时，热机对外做的功最大。 m a x0 WWS i s o  高温热源为环境，环境放热为负 20 QWQ  低温热源的吸热分成冰的溶解和水的加热，其中冰溶解时温度不变 kJTmcmQ 62   kJW 520m a x 101 7  0 000 l n 0iso T ic e wiiQTmS S S m cT T T         18 第五单元 一 、简答题： 1. 向充满相对湿度为  的湿空气的刚性容器内充入干空气，若平衡后容器内温度不变，则相对湿度、含湿量和水蒸汽分压力怎么变化。 答：由 含湿量的定义avmmd 知道水蒸汽的质量没有变化，而干空气的质量增加所以含湿量减小；由水蒸气的状态方程 TRmVp gvvv  知道容积和温度水蒸气的质量都没有变 化所以水蒸汽分压力不变；相对湿度为不变 。 4. 试写出三种改善燃气轮机热效率的措施。 答：采用回热，压气机采用分级压缩中间冷却，燃气轮机采用分级膨胀中间再热，提高进入燃气轮机的燃气温度压力等热力参数措施，可以提高燃气轮机的热效率。 二 .计算题： 31151 ,50, mVCtPap  ，压缩过程按多变压缩处理，压缩终了的状态是 3252 , mVPap 求：（ 1）多变指数 n；（ 2）压气机的耗功；（ 3）压缩终了的温度 ；（ 4）压缩过程中 传 出 的 热 量。 设 空 气 的 比 热 容 为 定 值 ，0iTCWwT0Q2Q 30C0 30TC 19 )./()/( KkgkJcKkgkJR Pg 。 解：（ 1）多变指数 n 2 7 2 0 0 2 lnln)( 5521122112 VVppnVVpp n （ 2）压气机的耗功 JmPamPaVpVpnnWt335352211][)(1 负号表示压气机消耗技术功 （ 3）压缩终了的温度 )()101 1032()27350()( 511212 KppTT nn   （ 4）压缩过程中传出的热量 )( 25111 kgTR Vpmg tpt WTTmcWHQ  )( 12 所以 )()( 332 JQ   2. 某热机工作于 KT 8001  和 KT 2852  两个热源之间，吸热量 kgkJq /6001  ，环境温度为 285K， 若高温热源传热存在 50K 温差，热机绝热膨胀不可逆性引起熵增 ，低温热源传热存在 15K 温差，试求这时循环作功量、孤立系熵增和作功能力损失。 20 解：建立如图的模型， 孤立系熵增由三部分组成：高温热源传热 存在 50K 温差而产生的熵增，绝热膨胀不可逆性引起熵增 ，低温热源传热存在 15K温差产生的熵增。 )/( 0 06 0 08 0 011 KkgkJqs  )/( 139。 1 KkgkJqqs  高差 )/( KkgkJs  不可逆 )/(3 1 5)(3 0 0)(3 0 0 139。 2 kgkJsssq  不可逆高差 所以循环作功量 )/(2 8 53 1 56 0 039。 21 kgkJqqw  w q1 800 K 750 K q1’ q2 300 K q2’ 285 K 21 )/( 39。 22 KkgkJqqs  低差 孤立系 熵增 )/( KkgkJssss i s o  低差不可逆高差 作功能力损失 )/( KkgkJsT i s o  3. 内燃机混合加热理想循环，已知 kPap  ， Ct o201  ， 331 101 mV  ，压缩比 17 ，定容增压比  ，定压预胀比  ，工质视为空气，比热为定值。 KkgkJc p  / ， KkgkJR g  / 试计算： （ 1）画出循环 Ts 图； （ 2）循环各状态点的压力，温度和比体积； （ 3）计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。 解：各状态点的参数 2 点 )( 35312 mVV    )( M P app k   22 )(9 1 9 3 KTT k   3 点 3523 mVV  )( M P app   )(1 6 3 1 023 KTT   4 点 )( 35534 mVV    M P app  )( KTT   5 点 3315 101 mVV  )( 1111515 M PaTTpTTpp k   )( KTT k   循环吸热量 )(1182)]16382129(1004)9101638(726[293287 )]()([343423111JTTcTTcmQ pvpv  循环放热量 )(391)(716293287 )(34152JTTmcQ v。