关键工程热力学思考题答案

1、第九章气体动力循环1、从热力学理论看为什么混合加热抱负循环日勺热效率随压缩比E和 定容增压比入日勺增大而提高，随定压预胀比P日勺增大而减少？答：由于随着压缩比E和定容增压比入日勺增大循环平均吸热温度提 高，而循环平均放热温度不变，故混合加热循环日勺热效率随压缩比 和定容增压比入日勺增大而提高。混合加热循环日勺热效率随定压预胀比 P日勺增大而减低，这时由于定容线比定压线陡，故加大定压加热份额 导致循环平均吸热温度增大不如循环平均放热温度增大快，故热效率 反而减少。2、从内燃机循环日勺分析、比较发现多种抱负循环在加热前均有绝热 压缩过程，这与否是必然日勺？答：不是必然日勺，例如斯特林循环就没有绝热

2、压缩过程。对于一般日勺 内燃机来说，工质在气缸内压缩，由于内燃机日勺转速非常高，压缩过 程在极短时间内完毕，缸内又没有较好日勺冷却设备，因此一般都觉得 缸内进行日勺是绝热压缩。3、卡诺定理指出两个热源之间工作日勺热机以卡诺机日勺热效率最高， 为什么斯特林循环日勺热效率可以和卡诺循环日勺热效率同样？答：卡诺定理日勺内容是：在相似温度日勺高温热源和相似温度日勺低温热 源之间工作日勺一切可逆循环，其热效率都相似，与可逆循环日勺种类无 关，与采用哪一种工质无关。定理二：在温度同为T1日勺热源和同为 T2日勺冷源间工作日勺一切不可逆循环，其热效率必不不小于可逆循环。 由这两条定理知，在两个恒温热源间，卡

3、诺循环比一切不可逆循环日勺 效率都高，但是斯特林循环也可以做到可逆循环，因此斯特林循环日勺 热效率可以和卡诺循环同样高。4、根据卡诺定理和卡诺循环，热源温度越高，循环热效率越大，燃 气轮机装置工作为什么要用二次冷却空气与高温燃气混合，使混合气 体减少温度，再进入燃气轮机？答：这是由于高温燃气日勺温度过高，燃气轮机日勺叶片无法承受这样高 日勺温度，所觉得了保护燃气轮机要将燃气减少温度后再引入装置工 作。同步加入大量二次空气，大大增长了燃气日勺流量，这可以增长燃 气轮机日勺做功量。5、卡诺定理指出热源温度越高循环热效率越高。定压加热抱负循环 日勺循环增温比t高，循环日勺最高温度就越高，但为什么定压

4、加热抱负 循环日勺热效率与循环增温比T无关而取决于增压比n?答：提高循环增温比，可以有效日勺提高循环日勺平均吸热温度，但同步 也提高了循环日勺平均放热温度，吸热和放热均为定压过程，这两方面 日勺作用互相抵消，因此热效率与循环增温比无关。但是提高增压比， P1不变，即平均放热温度不变，p2提高，即循环平均吸热温度提高， 因此循环日勺热效率提高。6、以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例，总结分析动力循 环日勺一般措施。答：分析动力循环日勺一般措施：一方面，应用“空气原则假设”把实 际问题抽象概括成内可逆理论循环，分析该理论循环，找出影响循环 热效率日勺重要因素以及提高该循环效率日勺也许措施，以

5、指引实际循环日勺改善；然后，分析实际循环与理论循环日勺偏离限度，找出实际损失 日勺部位、大小、因素及提出改善措施。7、内燃机定容加热抱负循环和燃气轮机装置定压加热抱负循环日勺热效率分别为气=1-上和气=1-上。若两者初态相似，压缩比相似， 兀K她们日勺热效率与否相似？为什么？若卡诺循环日勺压缩比与她们相似， 则热效率如何？为什么？ 答：若两者初态相似，压缩比相似，它们日勺热效率相等。由于=L，V2P兀=2。P1对于定压加热抱负循环来说P=匕丫，将其带入定压加热抱负循环 P1 顷 2 J、K一1热效率日勺公式可知，两者日勺效率相等。对于卡诺循环来说，= K-1，又由于卡诺循环日勺热效率为V顷2

6、/门二1T=1_!=1一上,因此卡诺循环和它们日勺效率相等。T T&K-111T28、活塞式内燃机循环理论上能否运用回热来提高热效率？实际中与 否采用？为什么？答：理论上可以运用回热来提高活塞式内燃机日勺热效率，因素是减少 了吸热量，而循环净功没变。在实际中也得到合适的应用。如果采用极限回热，可以提高热效率但所需的回热器换热面积趋于无穷大，无法实现9、燃气轮机装置循环中，压缩过程若采用定温压缩可减少压缩所消耗日勺功，因而增长了循环净功（如图8-1），但在没有回热日勺状况下循 环热效率为什么反而减少，试分析之。答：米用定温压缩后，显然循环日勺平均吸热温度T1减少，而循环日勺 平均放热温度T2却没有变化，门=1 - T，因此整个循环日勺热效率反而1减少。10、燃气轮机装置循环中，膨胀过程在抱负极限状况下采用定温膨胀， 可增大膨胀过程作出日勺功，因而增长了循环净功（如图8