热工答案长沙理工大学出版傅俊萍讲诉

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1、第一章1. 平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。2. 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。3 当真空表指示数值愈

2、大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。准平衡过程只注重的是系统内部 而可逆过程是内外兼顾！5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。引起其他变化时是可以回到初态的！习 题1-1 解：1. 2. 3. 4. 1-2 1-3解：由于压缩过程是定压的，所以有1-4解：改过程系

3、统对外作的功为 第二章（1）空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。 （2）空气对外不做功。 （3）不能在坐标图上表示此过程，因为不是准静态过程。根据q= u+w分析2. 下列说法是否正确？ 气体膨胀时一定对外作功。错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。 气体被压缩时一定消耗外功。对，因为根据热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功。 气体膨胀时必须对其加热。 错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。 气体边膨胀边放热是可能的。对，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边膨胀边放热。 气体边被压缩边吸入热量是不可能的。错，比如多变过程，当n大于k

4、时，可以实现边压缩边吸热。 对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能。错，比如多变过程，当n大于1，小于k时，可实现对工质加热，其温度反而降低。4. “任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确？答：不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力功等等，如果只考虑体积功的话，那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。图2-6 思考题4附图5. 试比较图2-6所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小： W12与W1a2； (2) DU12 与 DU1a2； (3) Q12与Q1a2答：（1）W1a2大。(2)一样大。 （3）Q1a2大。6. 说明下列各式的应用条件： 闭口系

5、的一切过程 闭口系统的准静态过程 开口系统的稳定流动过程，并且轴功为零 开口系统的稳定定压流动过程，并且轴功为零；或者闭口系统的定压过程。2-1 2-2过程Q kJW kJDU kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-552-3压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg压缩空气所需的轴功为：定义式h=u+pv所以带动此压气机所需的功率至少为：2-4 第三章1 前式适用于各种可逆和不可逆的循环，后式只适用于可逆的卡诺循环。2 答： 不正确，热效率为输出净功和吸热量的比，因此在相同吸热量

6、的条件下，循环输出的出净功愈大，则热效率愈高。不是所有的可逆循环的热效率都相等，必须保证相同的条件下。在相同的初态和终态下，不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。3 4 1）不正确，只有孤立系统才可以这样说；（2）不正确，S为状态参数，和过程无关，知道初态和终态就可以计算；（3）不对，S为状态参数，和过程无关，相等；（4）不对，工质经历可逆和不可逆循环后都回到初态，所以熵变为零。（5）不对，比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程，系统对外放热，熵减小。（6）工质被加热熵一定增大，但是系统放热，熵不一定减小。如果是可逆过程，熵才一定减小。5 根据克劳休斯不等式，我们知道系统在过程中的熵变满足

7、：即：系统的熵增加，要想使系统回到初态，新的过程必须使系统熵减少，而可逆绝热过程熵不变，不可逆绝热过程熵增加，因而不可能通过一个可逆过程或者一个不可逆过程使系统回到初态。3-1解: 由热量守恒 由克劳休斯不等式： 3-23-3解：采用电炉取暖时，当采用电动机带动卡诺热泵时，3-4（1）热效率为 （2） 吸热 放热 （3）性能系数 得到 所 3=5解： 对于制冷机 对于热机3-6解：理想气体的内能是温度的单值函数，气体向真空的膨胀过程系统对外不作功，且过程绝热，系统的内能不变，故气体温度不变：由得到热力学能变化为 熵的变化为3-73-8把闭口系统和热源取为研究的热力学系统，为孤立系，根据孤立系统

8、熵增原理：所以该过程是不可能的 第六章既然利用抽气回热可以提高蒸汽动力装置循环的热效率，能否将全部蒸汽抽出来用于回热？为什么回热能提高热效率？答：采用回热措施，虽然对每kg蒸汽来说做功量减少，但抽汽在凝结时所放出的潜热却全部得到的利用，进入锅炉给水温度提高了，使每kg工质在锅炉中吸收的热量大为减少，因此，提高了循环效率。但抽汽量不是越多越好，是根据质量守恒和能量守恒的原则确定的。 3. 蒸汽动力装置循环热效率不高的原因是冷凝器放热损失太大，如取消冷凝器而用压缩机将乏气直接升压送回锅炉是否可以？答：乏气如果是水汽混合的，则不能进行压缩。如果全部是气体进行压缩，则体积流量太大，需要采用大尺寸的机器

9、设备，是不利的。4. 卡诺循环优于相同温度范围的其它循环，为什么蒸汽动力循环不采用卡诺循环？ 答：与郎肯循环相同温限的卡诺循环，吸热过程将在气态下进行，事实证明气态物质实现定温过程是十分困难的，所以过热蒸汽卡诺循环至今没有被采用。那么，能否利用饱和区定温定压的特性形成饱和区的卡诺循环，从原理上看是可能的，但是实施起来，有两个关键问题，一是，汽轮机出口位于饱和区干度不高处，湿度太大使得高速运转的汽轮机不能安全运行，同时不可逆损失增大，其二，这样的卡诺循环，压缩过程将在湿蒸汽区进行，气液混和工质的压缩会给泵的设计和制造带来难以克服的困难，因此迄今蒸汽动力循环未采用卡诺循环。6-1某朗肯循环新蒸汽的

10、参数为P1=4MPa、t1=400C，乏气的压力P2=4kPa，忽略泵功，试计算此循环的循环净功、加热量、热效率及乏气的干度x。如果t1=550C呢？ 解：1点：P1=4MPa, t1=400C查表得：h1=3215.71kJ/kg, s1=6.773kJ/(kg.K) 2点：s2=s1=6.773kJ/(kg.K), P2=4KPa 查表得：h2=2040.13kJ/kg, x =0.7893(4)点：由P3=P2=4KPa 查表得：h3=121.29kJ/kg吸热量：q1=h1-h3=3215.71121.29=3094.42kJ/kg 净功量：wnet=h1-h2=3215.712040

11、.13=1175.58kJ/kg热效率：=wnet1175.58=37.99% q13094.42干度：x=0.7891点：由P1=4MPa, t1=550C查表得：h1=3558.58kJ/kg, s1=7.233kJ/(kg.K)2点：由s2=s1=7.233kJ/(kg.K), P2=4kPa 查表得：h2=2179.11kJ/kg, x=0.846 3(4)点：由P3=4kPa,查表得: h3=121.29kJ/kg吸热量：q1=h1h3=3558.58121.29=3437.29kJ/kg 净功量：wnet=h1h2=3558.58-2179.11=1379.47kJ/kg 热效率：

12、=wnet1379.47=40.13% q13437.29干度：x=0.8466-2某蒸汽动力装置，气轮机入口蒸汽的参数为P1=13MPa,t1=535C,在气轮机内膨胀做功至干饱和蒸汽后被送入再热器，在定压下重新加热到535C，再进入气轮机后半部继续膨胀至乏气压力7kPa,如蒸汽流量为200t/h，忽略泵功，计算气轮机的轴功、循环效率及乏气干度x。设煤的发热量为2104kJ/kg,求理论煤耗量。 解： 1点：由P1=13MPa, t1=535C 得：h1=3430.18kJ/kg, s1=6.559kJ/(kg.K)5点：由s5=s1=6.559kJ/(kg.K), 得：P5=1.082MP

13、a ，h5=2779.07kJ/kg5，t1t5535C 得： 1点：由P1P35537.822kJ/(kg.K) h1.50kJ/kg，s1， P2=7KPa 得： 2点：由s2s1h2=2430.67kJ/kg，x2=0.9413(4)点：由P3=P2 得：h3=163.38kJ/kg吸热量：h53430q1h1h3h1.18163.383553.502779.074041.23kJ/kg净功量：h23430wneth1h5h1.182779.073553.52430.671773.94kJ/kg热效率：煤耗率wnet1773.9443.90% q14041.23q120040.41t/h

14、 42106-3某船用理想蒸汽动力装置，气轮机入口新蒸汽参数为P1=6MPa、t1=560C,冷凝器内蒸汽压力为6kPa,忽略泵功，求循环热效率。若该装置的功率为10MW，求每小时耗汽量为多少？解： 1点：由P1=6MPa, t1=560C 得：h1=3562.68kJ/kg, s1=7.057kJ/(kg.K)2点：由s2=s1, P2=6kPa 得：h2=2173.35kJ/kg, x=0.83693(4)点：由P3=P2 得：h3=151.5kJ/kg吸热量：q1=h1h3=3562.68151.5=3411.18kJ/kg净功量：wnet=h1-h2=3562.68-2173.35=1389.33kJ/kg热效率：wnet1389.3340.73% q13411.1810103360025.91t/hwnet6-4某蒸汽动力装置采用一次抽汽回热循环，气轮机入口