热工基础A习题课1工热总复习西南交大载运-PPT课件

1、1,习 题 课 (一)工 程 热 力 学 部 分,2,A、工程热力学复习要点 第一章 基本概念和定义,1. 热力系统的基本类型，热力系统的选择,热力系统的选择不是唯一的，只有根据题目 内容正确选择系统，才能获得正确的结果,2. 状态参数的性质。 1）注意状态参数是状态的单值函数这一重要性质； 2）在基本状态参数中，要特别注意压力P与Pb、 Pg、 P的关系。 3）准静态过程和可逆过程的定义、实现的条件 及两者之间的关系,3,注意今后在分析计算过程中，绝大多数是针 对可逆过程而言的,5. 功和热量的性质、计算和图示。 1）功和热量都是过程量； 2）注意一些典型的可逆过程和不可逆过程中功的计算,4

2、. 热力学(内)能、总能的概念和性质,3）Pv、Ts图,只有可逆过程的功和热量才能在 P、T s 图上表示,4,第二章、热力学第一定律,1. 热力学第一定律的实质,2. 闭口系和稳流系能量方程式的应用。 1）理解公式中各项的物理意义； 2）注意两者在数学上是完全等价的，但物理意义不同， 因此首先应正确选择系统（闭口系或稳流系）， 再利用对应的能量方程式求解,3）两个能量方程都有多种表达形式，要注意哪些是普 遍适用的，哪些只能用于理想气体和可逆过程中； 4）掌握膨胀功、轴功、技术功、流动功等概念以 及各种机械功在P图上的图示,5）焓的定义及其物理意义,5,第三章 理想气体的热力性质及过程,1.

3、熟练掌握理想气体状态方程式的应用。 2. 气体的比热容。 1) 比热的定义、单位； 2) 定压和定容比热的关系(包括迈耶公式、比热比）； 3) 真实比热、平均比热、定值比热的概念。 考题中将给出除空气之外其他工质的所有物性参数 3. 理想气体 u、h、s 的计算,熵变公式虽是通过两状态间的可逆过程导出 的，但由于熵是状态参数，故对不可逆过程，熵 变公式同样适用,4. 了解水蒸汽的基本概念和p-v、T-s图及水蒸汽表的 应用,6,5. 理想气体的热力过程,1). 理想气体4种基本热力过程及多变过程的特点，过 程中状态参数及功与热量的计算，注意过程都是 可逆的；表3.2应熟记。 2). 能按已知条

4、件在P及Ts图上正确画出过程线 注意过程线的起点应在4条基本过程线的交点上。 3). 活塞式压气机三种压缩过程的分析和比较，功和 热量的计算。多级压缩的目的和参数特征,7,6.理想气体混合物,1）. 混合气体的定义和基本假设，分压力、分容积。 2）. 混合气体的成分表示法,8,第四章 热力学第二定律 1. 热力学第二定律的实质：一切自发过程都是不可 逆的,2. 热力学第二定律的两种经典表述（开尔文普朗 克说法和克劳修斯说法），注意热力学第二定律 在表述上的完整性（缺少任何一部分内容都不正 确）。 3. 卡诺循环的组成、热效率，卡诺定理的指导意义,4. 熵的定义式，过程中引起熵变的原因，热熵流和

5、 熵产，孤立系熵增原理及其应用,9,注意： 熵的定义式 ds q T 只适用于可逆过程， 而熵流 dsf qT 适用于任何过程,孤立系熵增原理同样适用于绝热系，可用来做为 判断实际过程是否可逆和能否实现的条件。 5、作功能力的物理意义及其与熵产的关系, 作功能力损失与因不可逆少作功的关系. 6、能量的品位及能量贬值原理, 有用能及无用能,10,7、熵方程、熵增原理及作功能力损失 熵方程: 闭口系- S = Sf+Sg 对绝热系 S = Sg 0 稳流系-S2S1= SfSg 对绝热系 S2S1= Sg 0 熵增原理: Siso= S工质+S外界 = Sg 0 0 不可逆； = 0 可逆； 0

6、不可能 功损失（因不可逆少作的功）: WL = W可逆- W不可逆 作功能力损失: I = T0 Siso = T0 Sg 通常:WLI, 这是 WL加热工质使其温度高于环境 温度 T0 ，还有一定的作功能力，并未完全损失掉,11,第五章 水蒸气 1. 基本概念。 2. 水蒸气的定压发生过程。 3. 水蒸气的热力性质图表。 4. 水蒸气的热力过程,12,第六章 湿空气 1.空气基本概念。 1) 饱和湿空气和未饱和湿空气； 2) 湿空气绝对湿度、相对湿度、含湿量、焓、 露点 温度、湿球温度； 2.湿空气的湿度图 3.湿空气的热力过程分析,13,第七章 气体与蒸汽的流动 1. 当地音速，截面方程，

7、马赫数与喷管外形选择的 关系。 2. 定熵滞止，滞止焓、滞止温度、滞止压力,3. 喷管中气体流速和流量的计算。 4. 临界压比的意义，出口压力P2与背压Pb的关系， 背压Pb变化对出口流速和 P2的影响,14,第八章 热力循环,1. 重点掌握内燃机循环中特性参数的定义、 各状态点参数及循环的功、热、热效率 的计算。 2. 蒸汽压缩致冷循环的基本组成、致冷系数、供热 系数, 及会用 T-s 图 和 lgP-h 图分析制冷循环,15,B、要熟记的内容,1 、两套热方程 q = du +w = CvdT + pdv - 闭口系 (初终态) q = dh +wt = CpdT vdp - 稳流系 (进

8、出口) 注意: 式中各项的物理意义及各式的实用条件 只要出现 CvdT、CpdT 就只适用于理想气体 只要出现 pdv、 vdp 就只适用于可逆过程 wt = d(Cf2 / 2)+ gdz + ws = vdp,16,几个重要的特殊关系: qP = h, qv = u (wt )s = - h, (w)s = - u , (wt )v = - vp = - RT, (w)P= pv = RT, 2、三个S 计算公式- 适用于任何过程 3、可逆绝热(等熵)过程参数关系式 熟记 P51, 表3.2,17,5、四个基本过程的 p-v, T-S 图 四种机械功的表达式及图示,P,v,1,2,W=Pd

9、V= Wt=-VdP= PV=P2V2- P2V2 = - WS= Wt Wt= nW,与dv同号 与dp反号 PV永为正 PV可正可负 忽略动位能 N-多变指数,18,6、熵方程、熵增原理及作功能力损失 熵方程: 闭口系- S = Sf+Sg 对绝热系 S = Sg 0 稳流系-S2S1= SfSg 对绝热系 S2S1= Sg 0 熵增原理: Siso= S工质+S外界 = Sg 0 0 不可逆； = 0 可逆； 0 不可能 功损失（因不可逆少作的功）: WL = W可逆- W不可逆 作功能力损失: I = T0 Siso = T0 Sg 通常:WLI, 这是 WL加热工质使其温度高于环境

10、温度 T0 ，还有一定的作功能力，并未完全损失掉,7、喷管选型原则及判据( M 和,19,一、计算题 1 、解题方法和步骤 (1) 系统分析: 系统、外界、过程特点 (2) 列能量方程 (3) 列补充方法(使 未知数=方程数) (4) 计算 (5) 讨论( 结果是否合理、还有无其他方法,C、考试例题,20,2、例题 例1 已知: 结构如图所示, VA1= VB1 内装空气 P1= 0.1 Mpa , tA1= tB1=17 0C= t b 向A室加热, 当P2=0.4Mpa 时 求: tA2, tB2 和 qA 解: 1) 系统分析: 分别取A、B为系统, A 的外界有B、qA , B 的外界

11、有A、tb,良导体,绝 热 刚 体 无 摩 擦,电加热器,u,A,1 kg,B,1 kg,PA1,PB1,tA1,tB1,qA,qB,to=17oC,21,2) 过程条件: A 多变过程, B 等温过程, PA = PB , tB2= tB1= 17 0C = t b VA1+ VB1 = VA2 + VB2 , WB= - WA 3) 列能量方程 B: qB = wB = RgT1ln(P1/P2) A: qA = u+ wA= Cv( TA2-TA1) - wB,u,4) 补充方程 2(RgT1/P1) = (RgTA2/P2) + (RgT1/P2) = Rg (TA2+ T! ) /P

12、2,22,5) 计算 由 : qB = wB = 0.281290ln(1/4) = -115.4 kJ/kg 由 : TA2= (2P2/P1- 1)T1 = 7T1 = 2030 K 由 : qA = 0.716(2030- 290) + 115.4 = 1361.24 kJ/kg 6) 讨论 (1) 取两个系统的关键是找到二者的相互关系 (2) 上端如果改为定压、绝热等条件 (3) 有时取一个系统更方便,23,例 2： 已知：如图所示， A、B室内各盛有相同的某理想气体 10kg， t1 27 oC，P1= 0.15 MPa, Cp =1.2 kJ/kg.k，Rg = 0.4 kJ/kg

13、.k， 加热盘管中液体的参数为： T= 500k, T= 350 k， G液= 10 kg/min. Cp液=1.0 kJ/kg.k, 试求： 加热1分钟后室内气体温度 A室气体对外作功量,B,A,T,T,解：1分钟传人室内的热量： Q= G CpT=101 (500-350)1500kJ 隔板是良导体 两室温度始终相等,绝热、刚体 无摩擦,良导体,液体加热盘管,24,B室传人A室的热量（等压过程）： QA=H t = m Cp(T2-T1) - B室实际得到的热量（等容过程）： QB = Q QA= U m Cv (T2-T1) - 将式 、 相加： Q = m（Cp+Cv) (T2-T1)

14、 1500 - 得: T21500/10(1.2+0.8)+300 = 375K= 102 oC A室对外作功： W = mP(VA2-VA1)= m Rg （T1-T2) = 100.475 = 300 kJ 讨论：若取AB为系统，则可直接得到式，使问题简化,25,例3 定容加热内燃机循环，压缩比为8，2-3过程 中空气的吸热量为280.5kJ/kg，压缩过程 开始时 的压力和温度分别为 P1=0.981 bar 和t127 oC 。 已知： Cp1.01 kJ/kg.k，Cv0.712kJ/kg,P,v,1,2,3,4,S,S,v,v,解： （1）分析 求 P3 、w 先 P2 、 T2

15、、T3 求t 先 q2 T4 ( 或用,求:该循环的最高压力P3、最高 温度T3 、循环功w和热效率t,26,T3 q2 / Cv+ T2 1083.2 K P3 T3 P2 / T2 28.14 bar t = 1 - 1/K-1 56.5 %（或1-q2/q1） W = q1 t = 158.4 kJ/kg 注意: 如果是混合加热循环,就必须记住 、 的定义式,同时要记住 过程的参数关系式,否则就无法计算,S,P,V,2）求 解 P2 P2 K = 18.43 bar T2 T1 K-1 689 K,27,二、简答题 例图示分析 右图中u12 与u13 S12 与 S13 q12 与 q1

16、3 面积 A 与 B 注1: 注2: 如果过程2-3是 或 n=0.8 又如何,谁大,=,S,1,2,3,A,B,P,V,1,2,3,V,P,是 过程 Wt = kW 面积 A 面积 B,S,T,T,S,28,T-S图中有一过程 1-2, 试在图中用面积表示出u12 , h12 w , wt , q,1,P,v,2,2V,2P,T,S,u12 = qv= h12 = qP = q = w = q - u = wt = q - h,2,2,2,1,1,1,1,1,2V,2V,2P,2P,解,思考题,v,P,1,2,3,4,证: q12=q34,T2,T1,29,30,三、填空或名词解释 此类题全部围绕基本概念来出, 例如: 1 、三个状态参数（u、h、s）的表达式及物理意义； 2 、平衡态、准平衡过程、 可逆过程及它们之间的关系 3 、热力系统及开、闭口系统间的关系； 4 、状态参数及过程函数的特征及区别 ； 5、 储存能及转移能的特征及区别 6、 自发过程及非自发过程； 7、 热力学第二定律的实质 8、 卡诺循环的意义及其热效率,31,9、造成热力过程不可因素 10、系统熵的变化是由哪些部分组成； 11 如何用熵增原理判断过程和循环的可逆性和可能性 12、能量品质及贬值原,13、理想气体及理想混合气体的定义及基本假设 14、气体常数Rg和R