热工基础A习题课1工热总复习西南交大载运.ppt

习 题 课(一)工 程 热 力 学 部 分,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。,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.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。,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。,第三章 理想气体的热力性质及过程,1.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。,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.,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。,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 熵产，孤立系熵增原理及其应用。,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.,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 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,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。,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,第七章 气体与蒸汽的流动 1.当地音速，截面方程，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。,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.,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,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3.2,5、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=PdV=Wt=-VdP=PV=P2V2-P2V2=-WS=WtWt=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,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 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),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,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,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!)/P2,5)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,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.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,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)1500-得:T21500/10(1.2+0.8)+300=375K=102 oCA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。,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、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,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,二、简答题 例图示分析 右图中u12 与u13 S12 与 S13 q12 与 q13 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,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,T1,三、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；,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的性质及区别；15、比热定义及定压、定容比热的关系；16、三种压缩过程的的比较及图示 17、多级压缩的目的和特点、最佳压比的确定 18、何谓汽化、蒸发、沸腾及其区别；,19、何谓临界点、三相点及其特征 20、干球、湿球和露点温度及其关系 21、保证喷管中空气充分膨胀的充要条件；22、何谓临界状态和临界压比；23、喷管阻塞现象的实质；24、滞止状态和滞止参数 25、喷管设计的基本原则及喷管选型的判据；26、蒸汽压缩制冷循环的基本组成，为什么不采用理想（卡诺）循环，实际采用的循环与理想循环的区别,