工程热力学知识点

1、工程热力学复习知识点一、知识点基本概念的理解和应用 （约占 40%），基本原理的应用和热力学 分析能力的考核（约占 60%）。1. 基本概念掌握和理解： 热力学系统 （包括热力系，边界，工质的概念。热 力系的分类：开口系，闭口系，孤立系统 ）。掌握和理解： 状态及平衡状态 ,实现平衡状态的充要条件。状态 参数及其特性。制冷循环和热泵循环的概念区别。理解并会简单计算： 系统的能量， 热量和功（与热力学两个定律 结合）。2. 热力学第一定律掌握和理解： 热力学第一定律的实质。理解并会应用基本公式计算 ：热力学第一定律的基本表达式。 闭 口系能量方程。 热力学第一定律应用于开口热力系的一般表达式。

2、稳 态稳流的能量方程。理解并掌握： 焓、技术功及几种功的关系（包括体积变化功、流 动功、轴功、技术功）。3. 热力学第二定律掌握和理解： 可逆过程与不可逆过程 （包括可逆过程的热量和功 的计算 ）。掌握和理解： 热力学第二定律及其表述（克劳修斯表述， 开尔文 表述等）。卡诺循环和卡诺定理。掌握和理解： 熵（熵参数的引入，克劳修斯不等式，熵的状态参 数特性）。理解并会分析 ：熵产原理与孤立系熵增原理， 以及它们的数学表 达式。热力系的熵方程（闭口系熵方程，开口系熵方程）。温 -熵图 的分析及应用。理解并会计算 ：学会应用热力学第二定律各类数学表达式来判定 热力过程的不可逆性。4. 理想气体的热力

3、性质熟悉和了解： 理想气体模型。理解并掌握： 理想气体状态方程及通用气体常数。 理想气体的比 热。理解并会计算 ：理想气体的内能、焓、熵及其计算。理想气体可 逆过程中，定容过程，定压过程，定温过程和定熵过程的过程特点， 过程功，技术功和热量计算。5. 实际气体及蒸气的热力性质及流动问题 理解并掌握：蒸汽的热力性质 （包括有关蒸汽的各种术语及其意 义。例如： 汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸汽、饱和温度、 饱和压力、 三相点、临界点、汽化潜热等）。蒸汽的定压发生过程（包括其在 p-v 和 T-s 图上的一点、二线、三区和五态）。理解并掌握： 绝热节流的现象及特点6. 蒸汽动力循环理解计算：蒸气动力装

4、置流程、朗肯循环热力计算及其效率分析。能够在T-S图上表示出过程，提高蒸汽动力装置循环热效率的各种途 径（包括改变初蒸汽参数和降低背压、再热和回热循环）。7、制冷与热泵循环理解、掌握并会计算：空气压缩制冷循环，蒸汽压缩制冷循环的 热力计算及制冷系数分析。能够在T-S图上表示出过程，提高制冷系 数和热泵系数的途径，分析热泵循环和制冷循环的区别和联系。二、典型题解概念题：1、过热蒸汽的温度是否一定很高？未饱和水的温度是否一定很低？ 答：过热蒸汽、未饱和水是这样定义的，当蒸汽的温度高于其压力对 应的饱和温度时称作过热蒸汽，其压力下 t ts ;当温度低于其压力 对应的饱和温度t ts时，则工质的相态

5、一定是液态，则称其为未饱 和 水。因此，过热蒸汽不一定温度很高，未饱和水未必温度很低， 它们都是相对于其环境压力所对应的饱和温度而言的状态。2、 在h s图上，能否标出下列水和蒸汽的状态点？（ 1）焓为hl的 未饱和水；（2）焓为h2的饱和水；（3）参数为pl、t1的湿蒸汽；（4）压力为p的干蒸汽；（5）水、汽性质相同的状态。不能。因为只有一个热力学参数.无法确定系统的状态。2自霊因为此时有E已知，且饱利水的冥=6不能。因为混蒸汽R利茁是对应的.只有一个独立 单位M J/mo I K 0质量热容s摩尔热容J与容积热容之间的换算关系为:= Me = 22.414 x10电有关,与温度肴关。对于理

6、想气体，dU-cvdT, dhc_dT,它们的适用条件分别 是;理想气休的任何工质、任何过罐o4、判断下列过程中那些是可逆的；不可逆的；可以是可逆的。并扼 要说明不可逆原因。 对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发。 对刚性容器内的水作功，使其在恒温下蒸发。 对刚性容器中的空气缓慢加热，使其从 50C升温到100C 解：(1)可以是可逆过程，也可以是不可逆过程，取决于热源温度 与温是否相等。水若两者不等，则存在外部的传热不可逆因素，便是不可逆过程。(2) 对刚性容器的水作功，只可能是搅拌功，伴有摩擦扰动，因而 有内不可逆因素，是不可逆过程。(3) 可以是可逆的，也可以是不可逆的，取决于热源温度

7、与空气温 度是否随时相等或保持无限小的温差。5、绝热容器内有一定气体，外界通过容器内的叶轮向气体加入w kJ的功。若气体视为理想气体，试分析气体内能的内能，焓，温度，熵 如何变化？Cf”答：根据热力学第一定律，外界所做的功全部转化成为内能的增量， 因而内能，焓，温度均增加；该过程不可逆，熵也增加。6、对与有活塞的封闭系统，下列说法是否正确 ?1）气体吸热后一定膨胀，内能一定增加。答：根据热力学第一定律，气体吸热可能使内能增加，也可能 对外做功，或者两者同时进行；关键是吸热量能否完全转变为功，由 于气体的定温膨胀过程可使得吸收的热量完全转化为功，内能不增 加，所以说法错误。2）气体膨胀时一定对外

8、做功。答： 一般情况下，气体膨胀时候要对外做功，但当气体向真空 中膨胀时候，由于外力为零，所以功也为零。3）气体对外做功，内能一定减少。答：根据热力学第一定律，在定温条件下，气体可以吸收热量并 全部转化为功，从而保持内能不变。7、焓的物理意义是什么？答：焓的定义式 :焓=内能 +流动功 H=U+pV焓的物理意义：1. 对流动工质（开口系统）工质流动时与外界传递与其热力状 态有关的总能量。2. 对不流动工质（闭口系统）仍然存在但仅是一个复合的状态 参数。8、熵的物理含义？答：定义：熵dS （-Q）可逆过程物理意义：熵的变化反应可逆过程热交换的方向和大小。系统可 逆的从外界吸热，系统熵增加；系统可

9、逆的向外界放热，系统熵减少； 可逆绝热过程，系统熵不变。9、判断下列说法对吗？系统吸热，其熵一定增大；系统放热，其熵 一定减小。答：熵变二熵流+熵产，所以，前半句对，后半句错误。10、孤立系熵增原理是什么？怎么应用？答：孤立系统熵增原理：孤立系统内所进行的一切实际过程（不可逆 过程）都朝着使系统熵增加的方向进行；在极限情况下（可逆过程）， 系统的熵维持不变；任何使系统熵减小的过程是不肯能。 即过程进行 到某一阶段，再不能使熵增大了，也就是系统的熵值达到了最大值， 就是过程进行的限度。dSiso dSf dSg dSg 0等号适用于可逆过程，大于号适用于不可逆过程。表明孤立系统的熵 变化只取决于

10、系统内各过程的不可逆程度。注意：如果涉及环境温度，由于环境是一个很大的热源，无论它吸收 或者放出多少热量，都认为环境温度是不变的。11、讨论使热由低温热源传向高温热源的过程能否实现?解：取高温热源和低温热源为孤立系统，如图SI所示，其总 烧变为两个热源怖变的代数和。设低温热源放热歿.其 燔变可按可逆过程计算，即t2丽谧普加高温热源吸热翅，其爛变为曲=型、 孤立系统爛变为1 TtrOSrT11 L#11M处唤=鸥十 dS2 = (- ) n BC. n A n BD.不能确定.（4）、在闭口绝热系中进行的一切过程，必定使系统的熵（D ）A增大.B减少.C.不变D.不能确定（5） 、在房间内温度与

11、环境温度一定的条件下，冬天用热泵取暖和用电炉取暖相比，从热力学观点看（A ）A.热泵取暖合理B.电炉取暖合理C.二者效果一样D.不能确定（6）、闭口系能量方程为（D ）A. Q+ U+W=OB. Q+ U W=0C. Q U+W=0D. Q厶 U W=0（7） 、理想气体的 是两个相互独立的状态参数。（C ）A.温度与热力学能B.温度与焓C.温度与熵D.热力学能与焓（8） 、已知一理想气体可逆过程中，wt=w,此过程的特性为（ B ）A.定压B.定温C.定容D.绝热(9) 、可逆绝热稳定流动过程中，气流焓的变化与压力变化的关系为( B )A. dh= vdpB.dh=vdpC.dh= pdvD

12、.dh=pdv(10) 、水蒸汽动力循环的下列设备中，作功损失最大的设备是(A )A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵(11) 外界(或)环境的定义是指(D )。A系统边界之外的一切物体B与系统发生热交换的热源C与系统发生功交换的功源D系统边界之外与系统发生联系的一切物体(12) 系统平衡时的广延性参数(广延量)的特点是(D )。A其值的大小与质量多少无关B不具有可加性C整个系统的广延量与局部的广延量一样D与质量多少有关，具有可加性(13) 理想气体多变指数 n0 , U0 , W0B Q0 , U0C Q0 , U0 D Q0 , W0(14) 卡诺定理表明：所有工作于两个不同恒温热源之间的

13、一切热机的热效率 (B )。A都相等，可以采用任何循环B不相等，以可逆热机的热效率为最高C均相等，仅仅取决于热源和冷源的温度D不相等，与所采用的工质有关系。(15) 压力为4 bar的气体流入1bar的环境中，为使其在喷管中充分膨胀，宜采用(D )。A渐缩喷管B渐扩喷管C直管D缩放喷管(16) 一个橡皮气球在太阳下被照晒，气球在吸热过程中膨胀，气球内的压力正比于气 球的容积。则气球内的气体进行的是(B )多变过程C定温过程D 定容过程S Cv ln 空(17)熵变计算式Rln V2V只适用于(D)。一切工质的不可逆过程 理想气体的一切过程A 一切工质的可逆过程C理想气体的可逆过程(18) 析一

14、个有工质流入与流出的研究对象，将热力系统选为(A闭口系统；C孤立系统；(19) 热力系的储存能包括(A内部储存能与外部储存能C内动能与内位能B开口系统；D A , B , C都可以。A )。B热力学能与动能D热力学能与宏观势能)。A定压过程B(20)工质熵的增加，意味着工质的(D )。(A) Q0( B) Qv 0( C) Q = 0(D)不一定(21)贮有空气的绝热刚性密闭容器中，按装有电加热丝通电后，如取空气为系统，则过程中的能量关系有(C)A Q0, U0 , W0BQ=0, U0 , W0, U0 , W=0DQ=0, U=0 , W=0t1(22)循环热效率q 1q1T2适用于(D)

15、。A 适用于任意循环；B 只适用于理想气体可逆循环；C 适用于热源温度为 T1，冷源温度为T2的不可逆循环；D 只适用于热源温度为 T1，冷源温度为T2的可逆循环。(23) 气流在充分膨胀的渐缩渐扩喷管的渐扩段(dA 0)中，流速( D )。A等于喉部临界流速；B等于当地音速；C小于当地音速；D大于当地音速。(24) 孤立系统可以理解为(C )。A闭口的绝热系统所组成；B 开口的绝热系统所组成；C系统连同相互作用的外界所组成；D A , B, C,均是(25) 采用蒸汽再热循环的目的在于(C )。(A)降低乏汽干度，提高汽轮机稳定性；(B)提高平均放热温度，提高循环热效率(C)提高乏汽干度，提

16、高循环热效率；( D)提高乏汽干度，降低循环不可逆性15、请解释何谓孤立系统熵增原理，该原理在热力学分析中有什么用途？答：对于孤立系熵方程 小沐。dSsys dSg而熵产dSg总是非负的即dSg 0或dSiso 0,称为孤立系的熵增原理。孤立系统内部进行的一 切实际过程都是朝着熵增加的方向进行，极限情况维持不变。任何使孤立系统熵减小的过程都是不可能实现的。 判断过程进行的方向与条件.16、请分别回答热力学中所谓的第一类永动机与第二类永动机的物理意义。答：不消耗任何能量而源源不断做功的机器为第一永动机；从单一热 源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机为第 二永动机。17、理想气

17、体熵变的计算式是由可逆过程导出的， 它是否可用于计算 不 可逆过程初、终态的熵变？为什么？答： 可以, 只和初末状态有关系 , 熵为状态参数 .18、刚性绝热容器中间用隔板分为两部分， A 中存有高压氮气， B 中 保持真空。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如何变化？ 答：抽取隔板，以容器中的氮气为热力系，在刚性绝热容器中，氮气 和外界既无物质的交换也无能量的交换，有热力学第一定律知： q u w, q=0, w=0, 因此，隔板抽取前后 u=0.19、气体吸热后温度一定升高吗？液体吸热后温度一定升高吗？并 给出理由。答：气体吸热后，温度不一定升高，由 q= u+w若吸热的同时对外 界做

18、功，而且此时，则热力学能降低即 u 1c 当 Ti = T2时 n c= 023、如何用热力学知识描述水的饱和状态 ? 答：在一定的温度下， 容器内的水蒸气压力总会自动稳定在一个数值 上，此时进入水界面和脱离水界面的分子数相等， 水蒸气和液态水处 于动态平衡状态，即饱和状态。饱和状态下的液态水称为饱和水；饱 和状态下的水蒸气称为饱和水蒸气；饱和蒸汽的压力称为饱和压力； 与此相对应的温度称为饱和温度。24、卡诺循环是理想循环， 为什么蒸汽动力循环利用了水蒸汽在两相 区等压等温的特点，而不采用卡诺循环？ 答：采用卡诺循环必须要求工质实现定温加热和放热， 但是难以实现。而水蒸气两相区却可满足定温加热

19、和放热。 而此时也是定压过程。所 以实际蒸汽循环不采用卡诺循环。计算分析题1.某蒸汽压缩制冷过程，制冷剂在2 5 0 K吸收热量Ql,在3 0 0 K放 出热量-Qh,压缩和膨胀过程是绝热的，向制冷机输入的功为 Ws,判 断下列问题的性质。(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可逆该制冷过程是可逆的(2) .QL=1000kJ QH= 1500kJ可逆250300 250QlWsQlQhQl10001500 1000可逆该制冷过程是不可逆的QlQh Ws 700 100 门6WsWs

20、100(3) . Ws=100kJ QH= 700kJ250 匕可逆5(C )300 250可逆该制冷过程是不可能的2.某蒸汽动力循环操作条件如下：冷凝器出来的饱和水，由泵从0.035Mpa加压至1.5Mpa进入锅炉，蒸汽离开锅炉时被过热器加热至 280C。求：(1)上述循环的最高效率。(2)在锅炉和冷凝器的压力的饱和温度之间运行的卡诺循环的效率，以及离开锅炉的过热蒸汽温度和冷凝器饱和温度之间运行的卡 诺循环的效率。(3)若透平机是不可逆绝热操作，其焓是可逆过程的80%。求此时的循环效率。解： (1)各状态点的热力学性质，可由附录水蒸汽表查得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(由于液体压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该循环透平机进行绝热可逆操作，增压泵也进行绝热可逆操作时效率 最高。是 $6.8381，由 0.035Mpa,查得1 1气相，Sg 7.7153kJ kg K(查饱和蒸汽性质表)1 1液相，Sl 0.9852kJ kgK(查饱和水性质表内插)气相含量为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冷凝器压力0.035Mpa，饱和温度为72.69C ；锅炉压力1.5Mpa, 饱和温度为198.32C。卡诺循环运行在此两温度之间，卡诺循环效率T 高 T 低 198.32 72.69卡 一0.267T高198.32 273280 72.69280 273若卡诺循环运行在实际的二个温度之间，其效率为0.375(3)不可逆过程的焓差为 0.80(出-出)，而吸收的热仍为H2 Hi，因此0.80(H4_0.80

23、0.247 0.198效率 H 4 Hi3. 某压缩制冷装置，用氨作为制冷剂，氨在蒸发器中的温度为-25C , 冷却器中的压力为1.0MPa,假定氨进入压缩机时为饱和蒸汽，而离 开冷凝器时为饱和液体，每小时制冷量Q。为1.67 X05 kJ h-1。求：(1)所需的氨流率；(2)制冷系数。解：通过NH3的P-H图可查到各状态点焓值。按照题意，氨进入压缩机为饱和状态 1,离开冷凝器为饱和状态3氨在蒸发器中的过程即4 1H1 = 1430KJ kg-1H2=1710KJ kg-1氨在冷凝器中的过程即23, H3=H4=320KJ kg-1G氨流率Q。q。Q0H1 H41.67 1051430 32

24、0150.5kg h制冷系数q0出 H4 1430 3201110WsH2 H1 1710 14302803.96注：求解此类题目：关键在于首先确定各过程状态点的位置，然后在P-H图或TS图上查到相应的焓（或温度、压力）值，进行计算4. 某压缩制冷装置，用氨作为制冷剂，氨在蒸发器中的温度为- 25C ,冷凝器内的压力为1180kPa假定氨进入压气机时为饱和蒸气， 而离开冷凝器时是饱和液体，如果每小时的制冷量为 167000kJ，求所需的氨流率；制冷系数。解：此氨制冷循环示于右图所示 T-S图上。查的 T-S 图，得 Hi=1648kJ/kg, H2=1958kJ/kg,出二H4=565kJ/k

25、g则单位质量制冷剂的制冷量为qo=Hi- H4=1648- 565=1083(kJ/kg)所需的氨流率为Q 167000G=qo1083 =154.2 (kg/h)(2)制冷系数为q0q1083= H2 H11958 1648=3495、容器被分隔成AB两室，如图1-4所示，已知当地大气压Pb = 0.1013MPa,气压表2读为Pe 2 = 0.04MPa,气压表1的读数pe1 = 0.294MPa，求气压表 3的读数(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、如图所示的气缸，其内充以空气。气缸截面积A=100cm2，活塞谊而诫而iiiiiiii廂丽丽丽iiiiiiiifq *, *, r oiaii BiiiiiiiHi aiaviiiaii aiiiittiiiiiiiiiiiitiiltiiHiiuiiiitEiiitiiittiHIT ! ! !i ttmiiu tEiitmt tir ttiirim iintiiit til距底面高度H=10cm。活塞及其上重物的总重量G1=19

27、5kg。当地的大气压力 pO=771mmHg，环境温度tO=27C。若当气缸内气体与外界处于热 力平衡时，把活塞重物取去100kg，活塞将突然 上升，最后重新达到热力平衡。假定活塞和气缸壁之间无摩擦，气体 可以通过气缸壁和外界充分换热，试求活塞上升的距离和空气对外作 的功及与环境的换热量。解：(1)确定空气的初始状态参数1- A lOOxlOm2=2.941 x IO5 PaK =hH =100x10 Si? xWxl0-2tn = 10 3m3Tl = 273 + 27 = 300K(2)确定取去重物后，空气的终止状态参数由于活塞无廉擦，又能充分与外畀迸行热交换，故当霓新达到热 力半衡时，气

28、缸内的压力和温度应与外界的压力和温度相等则有珀=7；二 300KPi = P = (771x133 32)Pfi + 95k . x9.SC7m/sAl00x04m2= 1.96x10 Pa由理想气体状态方術*曲R訐技叭=鼻可得= 10 J m3 x 294100 Pa -1,5 x 103 m371 p.L196000 Pa(3) 活塞匕升距离H =(y1-Vl)/A = (lt5-1.0U0_3)/(100xl0)二 5xl0_;m - 5cm(4) 对外作功量fr = /?Ar = piAr = L96xl0JPax(1.510，3-10 J)m3=98J(5) 求与外界交换的热量由热力

29、学第一定律：Q= ar+ w由-Ty=T 故 5=5 贝！hQ = W = 98J讨论*(1) 过程足不町逆过程，计算式不能用本题用外界参数计算功是一种特例口.7MPa4ft定压加热到內=(L7VIP亦 6=2851C.由于，pp2=O.7MPa时.阀门不会打开*囲而储气罐中的气体质呈不 变.有储气爆黑容秩V不变则比体积为寵值口而当Pp2=0.7MPa后，阀 门开启，氧气会随着热员的加入不断跑山，以便维持壊中最大压力 05MPa不变，丙而此試稈又是一个质量不斷变化的宦压过稈. 1 )1 -2为定容过程根据定容过程状态参数Z间的变化规律，有1=1曲=(273 十 38) X - = 395 8K

30、 ：1 A0.55该过程吸热量为：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过程中质呈随时在变.因此先列出其微元变化的吸热星整个过程的换热疑为:O.7xlO6PaxO.15m30.26xl03J/(kg-K)xO.917xlO3J/(kg-K)xln(刃3 + ?85)K3958K= 127.2xl03J=127.2kJ(3)对第内气体共加入总热量Q 二 QMp 二 56.84 + 127.2= 18

31、4.04kJ讨论：(1) 对于一个实际过程，关键要分析淸楚所进行的过程是什么过 程，即确定过程指数，一旦了解过程的性质，就可根据给定的条 件，依据状态参数之间的关系，求得未知的状态参数，并进一步 求得过程中能量的传递与转换量。(2) 当題日中给出同一状态下的3个状态参数厂 V, 7时， 实际上隐含给出了此状态下工质的质量，所以求能量转换 量时，应求总质量对应的能量转换量，而不应求单位质量 的能量转换量。3) 起日的2 3过稈是一变质龟过程，对于这样的过釋, 可先按质量不变列出微元表达式，然后积分求得。8有一蒸汽动力厂按依次再热以及抽气回热理想循环工作，如图。新蒸汽参数为pi=14MPa, ti

32、=550C,再热压力pA=3.5MPa,再热温度 tR=ti=550 C ,回热抽气压力pB=0.5MPa，回热器为混合式，背压p2=0.004MPa。水泵功可忽略。试：(1)定性画出循环的T-s图；(2) 求抽气系数a; (3)求循环输出净功Wnet,吸热量qi,放热量q2；(4)求循环热效率 n。(2)直水蒸气图表得各点奉数：1 点：根据Pl h查得 h,=3459.29A点：由h诗图上p赵定圧続与过1点的定爛线的交点得 hA=3072 kJ/kgR点：根据臥1只育得h萨3564 5 kJ/kg B点* 2点：由h”s图上p沪p?各是压线与过R点的定燔线的交点得=(2072141阳/蜃二。

33、皈 毎 丸 (2976.5- 121.41)fe/:屜h0=2976.5 KJ/kg. h尸2240 kJ/kg 3(4)点：h3=h4=h=12141 kJ/kg 5(6)点：hs=h6=h,a=640JkJ/kg 于是抽气系数3)循环净功叫/叫二馆如）+（包如+（1购X给如_ 二（34妙2-322昭/矩+（352.52976寿跑/屉+（1 - 082）（29765 - 2240跑 / 畑=1577.加临循环吸热竜鬼）+（徐他） =（3459.2640.1妨畑+G364-53072）fcP雇二詰 11 滋八尿循环放热量 L：T（iZj-）=（l-0182）（r）-1214W/fe = 173

34、3(4)循环热效率r = 9、一个装有2kg工质的闭口系经历了如下过程：过程中系统散热 25kJ，外界对系统作功100kJ，比热力学能减小15kJ/kg，并且整个系 统被举高1000m。试确定过程中系统动能的变化。解：由于需考虑闲口系动能及位能的变化，所以应选用第一定律的一股表达式：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结果说明系統动能增加了为.4 kJ10、一活塞气缸装置中的气体经历了 2个过程。从状态1到状态2, 气

35、体吸热500kJ，活塞对外作功800kJ。从状态2到状态3是一个定 压的压缩过程，压力为 p=400kPa,气体向外散热 450kJ。并且已知Ui=2000KJ,U3=3500KJ，试算2-3过程气体体积变化。解：【分析】过程2 3是一定定压压缩过程，其功的计算可利阳;因此，若能求出W23，趾由式（1）即可求得7帀的可由闭口系能量方程求得*对于过程所旦 S -a2 -Wu-Ux- 5WkJ -80（U/ + 2000J17 -1 700fc/对干过程23,% = Q峦-占口嚣=0出 一 Qs 一 6）=一450Q） -（35UU- 1 1 就/ = -2250k/ 最后由武（。得-2250肿/

36、40就巾一 25亦負号说明在压缩过程中体积减小.11、气缸中封有空气，初态为 pi 0.2MPa、V 0.4m3，缓慢膨胀到 V 0.8m3。 （1） 过程中pV维持不变； 过程中气体先循 p MPa 0.4 0.5Vm3膨胀到Vm 0.6m3 , 再维持压力不变，膨胀到 V20.8m3。试分别求两过程中气体作出的膨胀功。旷f测-餐4-秋碍乜“叽血nhln醫4MJ=r(t).4-0.51)X10MF + (0.4-0.5X0.6)x 10ed厂a 5-卩）.4“；厂片）-（叮-崔）沖-叽小）12、空气在压气机中被压缩。压缩前空气的参数为5 0.2MPa，Vi 0.845m3 / kg ；压缩后

37、的参数为p20.8MPa，v2 0.175m3/kg。设在压缩过程中每千克空气的热力学能增加146.5kJ，同时向外放出热量 50kJ。压气机每分钟产生压缩空气10kg。求：（1）压缩过程中对每千克空气作的功；每生产1kg压缩空气所需的功（技术功）；（3）带动此压气机 所用电动机的功率。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即压绪过程中压气机对每公斤气休作功1弧5kJd 斥气机是开口热力系*生产1炮空q需要的是技术功棹广由开口系能最守恒式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冊毎生产1公斤压缩空气所需技术功为252kJ.压气机倂分钟I产比缩空51()艰 即l/6kg/故带劝I 气机阳电机功奉为V =讣=-kg/s x 252kJ/kg = 42kW613、朗肯循环中，冷凝压力为 3kPa,水由水泵增压至 6MPa后送入锅炉。锅炉出口蒸汽温度为600C, h3 3658.4 kJ / kg，汽轮机排汽比焓为h4 2126 kJ / kg

39、，凝结水比焓hi 101 kJ/kg。在忽略泵耗功的情况下，试求：(1) 求朗肯循环的热效率。(2) 如果在上述朗肯循环的基础上采用回热，在系统中使用开式(混合式)给水加热器，用于加热给水的蒸汽比焓为 h52859 kJ/kg ,状态点6的焓值为604kJ/kg，试求回热循环的热效率，并与无回热时的热效率进行比较；(3) 在上述回热循环的基础上，还有哪些提高循环效率的措施？解：(1) 锅炉吸热量为qBh3h13658.4 101 3557.4 kJ/kg汽轮机输出功为Wth3 h43658.4 2126 1532.4 kJ/kg循环热效率为Wt1532.4-0.431 或 43.1%qB 3557.4(2)开式给水加热器热平衡方程为1h6 h1h5 h6h6 h1h5 h1604 10128591010.182 kg循环净功Wneth3 h51h5 h43658.4 28591 0.1822859 21261399kJ/kg吸热量为qB h3 h6 3658