工程热力学第五版答案(第七章-第十一章)

7-1当水的温度t=80℃，压力分别为0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa 时，各处于什么状态并求出该状态下的焓值。

解：查表知道t=80℃时饱和压力为0.047359MPa 。

因此在0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa 时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焓值分别为2649.3kJ/kg ，334.9kJ/kg ，335kJ/kg ，335.3kJ/kg ，335.7kJ/kg 。

7－2已知湿蒸汽的压力p=1MPa 干度x=0.9。试分别用水蒸气表和h-s 图求出h x ，v x ，u x ，s x 。

解：查表得：h``＝2777kJ/kg h`=762.6kJ/kg v``＝0.1943m 3/kg v`＝0.0011274m 3/kg u``=h``－pv``=2582.7kJ/kg u`＝h`－pv`=761.47kJ/kg s``=6.5847kJ/(kg.K)s`＝2.1382kJ/(kg.K)h x ＝xh``+(1-x)h`=2575.6kJ/kg v x ＝xv``+(1-x)v`=0.1749m 3/kg u x ＝xu``+(1-x)u`=2400kJ/kg s x ＝xs``+(1-x)s`=6.14kJ/(kg.K)

7-3在V ＝60L 的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t ＝210℃，干饱和蒸汽的含量m v =0.57kg ，试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。解：t ＝210℃的饱和汽和饱和水的比容分别为：v``＝0.10422m 3/kg v`＝0.0011726m 3/kg h``＝2796.4kJ/kg h`=897.8kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量：x

m m v

=

`)1(``v x xv m

V

?+=解之得：x=0.53

比容：v x ＝xv``+(1-x)v`=0.0558m 3/kg 焓：h x ＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg

7－4将2kg 水盛于容积为0.2m 3的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200℃试求容器中（1）压力；（2）焓；（3）蒸汽的质量和体积。解：（1）查200℃的饱和参数h``＝2791.4kJ/kg h`=852.4kJ/kg v``＝0.12714m 3/kg v`＝0.0011565m 3/kg 饱和压力1.5551MPa 。刚性容器中水的比容：

2

2

.0=

v ＝0.1m 3/kg

压力是饱和压力1.5551MPa 。干度：`

```

v v v v x x ??=

＝0.78

焓：h x ＝xh``+(1-x)h`=2364.8kJ/kg

蒸汽的质量和体积：

m v =x ×m=0.78×2=1.56kg V=m v ×v``＝0.19834m 3

7-5已知8m 3的湿蒸汽，在p ＝0.9MPa 时，其湿度（1－x ）＝0.65，求此湿蒸汽的质量与焓。解：p ＝0.9MPa 的饱和参数h``＝2773kJ/kg h`=742.6kJ/kg v``＝0.21484m 3/kg v`＝0.0011213m 3/kg 湿蒸汽的质量：

=?+=`)1(``v x xv v 0.0759m 3/kg v

V

m =

＝105.4kg 焓：h=mh x ＝x(h``+(1-x)h`)=105.4×1453.24kJ =1.53×103kJ 7-6有一台采暖锅炉，每小时能生产压力p ＝1MPa （绝对）、x ＝0.95的蒸汽1500kg 。当蒸汽的流速c ≮25m/s 时，管道中的压力损失可以不计，求输汽管的内径最小应多大？解：p ＝1MPa 、x ＝0.95的比容查表饱和参数v``＝0.1943m 3/kg v`＝0.0011274m 3/kg

=?+=`)1(``v x xv v 0.18464m 3/kg

蒸汽体积流量：

3600

mv

v

=?＝0.077m 3/s 输汽管的半径最小为

π

c v

r ?=

＝0.0313m 内径：0.0626m

7-7某空调系统采用p ＝0.3MPa 、x ＝0.94的湿蒸汽来加热空气。暖风机空气的流量为每小时4000标准m 3，空气通过暖风机（从0℃）被加热到120℃。设蒸汽流过暖风机后全部变为p ＝0.3MPa 的凝结水。求每小时需要多少千克蒸汽（视空气的比热为定值）。解：空气吸收的热量：

12001.1273

2874000

1015×××××=?=?=t c RT pV t mc q p p ＝619000kJ/h

p ＝0.3MPa 的饱和参数：

h``＝2725.5kJ/kg h`=561.4kJ/kg p ＝0.3MPa 、x ＝0.94蒸汽的焓h x ＝xh``+(1-x)h`=2595.7kJ/kg 需要蒸汽

=?=

`

h h q

m s 304.28kg /h 法二：

湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽

t

c m h h xm p a ?=?`)``(

)

4.561

5.2725(*94.0120

*005.1*293.1*4000?=

m ＝306.6kg /h

7-8气缸中盛有0.5kg 、t ＝120℃的干饱和蒸汽，在定容下冷却至80℃。求此冷却过程中蒸汽放出的热量。

解：t ＝120℃的干饱和蒸汽参数：

v``＝0.89202m 3/kg h``＝2706.6kJ/kg p1=0.19854MPa 容积：V=mv``=0.44601m 3

t ＝80℃的饱和蒸汽参数v`＝0.0010292m 3/kg v``＝3.4104m 3/kg h``＝2643.8kJ/kg h`=334.92kJ/kg p2=0.047359MPa 比容：5

.044601

.0=

=m V v x ＝0.89202m 3/kg 干度：`

```

v v v v x x ??=

＝0.26

焓：h x ＝xh``+(1-x)h`=935.2kJ/kg

放出的热量：q=m(h ``120-h x -v x (p2-p1))=817kJ 7－9有一刚性容器，用一薄板将它分隔为A 、B 两部分。在A 中盛有1kg 、压力p A ＝0.5MPa 的干饱和蒸汽，B 中盛有2kg p B ＝1MPa ，x ＝0.80的湿蒸汽。当隔板抽去后，经过一段时间容器中的压力稳定在p 3＝0.7MPa 。求（1）容器的总容积及终了时蒸汽的干度；（2）由蒸汽传给环境的热量。解：（1）容器的总容积

p A ＝0.5MPa 的干饱和蒸汽参数v``＝0.37481m 3/kg h``＝2748.5kJ/kg u A ＝2561.1kJ/kg

A 占容积：V A =m A v``=0.37481m 3p

B ＝1MPa 的饱和蒸汽参数

v``＝0.1943m 3/kg v`＝0.0011274m 3/kg h``＝2777kJ/kg h`＝762.6kJ/kg v B =xv``+(1-x)v`=0.155m 3/kg h B ＝xh``+(1-x)h`=2374kJ/kg u B ＝2219kJ/kg

B 占容积：V A =m B v=0.31m 3总容积:V=V A +V B =0.685m 3

0.7MPa 的饱和蒸汽参数

v``＝0.27274m 3/kg v`＝0.0011082m 3/kg h``＝2762.9kJ/kg h`＝697.1kJ/kg 蒸汽比容：==

m

V

v 0.228m 3/kg 蒸汽干度：`

```

v v v v x x ??=

＝0.84

（2）由蒸汽传给环境的热量

终了时的焓：h x ＝xh``+(1-x)h`=2502kJ/kg

u x ＝2342.4kJ/kg

x B A B B A A u m m u m u m q )(+?+=＝-193.7kJ

7－10将1kgp1=0.6MPa ，t1=200℃的蒸汽在定压条件下加热到t2=300℃，求此定压加热过程加入的热量和内能的变化量。若将此蒸汽再送入某容器中绝热膨胀至p3=0.1MPa ，求此膨胀过程所作的功量。

解：查表p1=0.6MPa ，t1=200℃h1=2850kJ/kg v1=0.352m 3/kg （u1=2639kJ/kg ）查表p2=0.6MPa ，t2=300℃h2=3061kJ/kg v2=0.4344m 3/kg s2=7.372kJ/(kg.K)（u2=2801kJ/kg ）查表p3=0.1MPa ，s=7.372h3=2680kJ/kg v3=1.706m 3/kg （u3=2509kJ/kg ）定压过程加入的热量和内能变化量q=h2-h1=211kJ/kg

)352.04344.0(106.02116?××?=???=?v p h u =162kJ/kg

绝热膨胀过程所作的功量

)3322(32v p v p h h u w ???=??=＝292kJ/kg

7-11汽轮机进汽参数为：p1=3MPa ，t1=450℃，蒸汽在汽轮机中绝热膨胀到p2=5kPa 后排入冷凝器。求：（1）可逆绝热膨胀时蒸汽的终参数及汽轮机所作的功；（2）若蒸汽在汽轮机中为不可逆绝热膨胀，引起的熵产为0.25kJ/(kg.K)，则汽轮机作的功将为多少？解：查表p1=3MPa ，t1=450℃的参数h1=3344kJ/kg s1=7.083kJ/(kg.K)则绝热膨胀到p2=5kPa ，s2=7.083kJ/(kg.K)时蒸汽的终参数t2=32.88℃h2=2160kJ/kg v2=23.52m 3/kg 汽轮机所作的功

=?=h w t 1184kJ/kg

（2）不可逆绝热膨胀后的熵为s3=7.083+0.25＝7.333kJ/(kg.K)

p3=5kPa 蒸汽的终参数：h3=2236kJ/kg 汽轮机所作的功

=?=h w t 1108kJ/kg

7-12有一台工业锅炉，每小时能生产压力p1=1.4MPa ，t1=300℃的过热蒸汽10t 。已知给水的温度25℃；从锅筒引出的湿蒸汽的干度x ＝0.96；湿蒸汽在过热蒸汽中再加热至300℃；煤的发热值为29400kJ/kg 。试求（1）若锅炉的耗煤量B ＝1430kg/h ，求锅炉效率；（2）湿蒸汽在过热器中所吸收的热量及内能的变化量。解：（1）煤的总发热量=×=294001430Q 42.042MkJ/h p1=1.4MPa ，t1=300℃的过热蒸汽的参数：

h1=3040kJ/kg v1＝0.1823m 3/kg

取水为定值比热，其的焓值：h0＝25×4.1868＝104kJ/kg 单位蒸汽吸热量：q=h1-h0=2936kJ/kg 总吸热量：==mq Q 229.36MkJ/h

锅炉效率：==

Q

Q 2

η69.84％（2）湿蒸汽的参数v 2＝0.136m 3/kg h 2＝2708kJ/kg

定压过程吸收的热量q=m(h1-h x )=3.32MkJ 内能的变化:

)(v p h m u ???=?=2.65MkJ

7-13有一废热锅炉，进入该锅炉的烟气温度为t y1=600℃排烟温度为t y2=200℃。此锅炉每小时可产生t s =100℃的干饱和蒸汽200kg ，锅炉进水温度为20℃，锅炉效率为60％。（1）求每小时通过的烟气量；（2）试将锅炉中烟气的放热过程与蒸汽的吸热过程定性的表示在同一t-s 图上。

解：t s =100℃的干饱和蒸汽的焓：h=2676.3kJ/kg 20℃水的焓：h0=20*4.186=83.7kJ/kg

水的吸热量：q1=200*(2676.3-83.7)=518520kJ/h 烟气的放热量：q=

=6

.01

q 864200kJ/h 烟气量：

400

01.1864200

×=

?=t c q m y ＝2139kg/h 100000

673

*287=

=

p RT v =1.93m 3/kg V==v m y 4128m 3/h

7-14湿蒸汽进入干度计前的压力p1=1.5MPa ，经节流后的压力p2=0.2MPa ，温度t 2=130℃。试用焓熵图确定湿蒸汽的干度。解：节流前后焓不变查h-s 图得：x=0.97

8-1温度=t 20℃，压力=p 0.1MPa ，相对湿度=?70％的湿空气2.5m 3。求该湿空气的含湿量、水蒸气分压力、露点、水蒸气密度、干空气质量、湿空气气体常数。如该湿空气在压力不变的情况下，被冷却为10℃的饱和空气，求析出的水量。

解：（1）水蒸气分压力：

根据=t 20℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为0023368.0=s p MPa

=×==0023368.07.0s v p p ?0.00163576MPa

含湿量：s

s

v v p B p p B p d ???=?=622

622

＝10.34)(/a kg g 露点：查水蒸气表，当=v p 0.00163576MPa 时，饱和温度即露点

=t 14.35℃03.81=v kg

m /3水蒸气密度：01234.01

==

v

ρ3/m kg 干空气质量：=××?==293

2875

.2)76.163510(5T R V p m a a a 2.92㎏

求湿空气质量=+=)001.01(d m m a 2.95㎏湿空气气体常数：=?=

5

10378

.01287v

p R 288.8)

/(K kg J ?查在=t 10℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为=s p 1.228kPa

s

v p p =含湿量：v

v

p B p d ?=622

2＝7.73)(/a kg g 析出水量：)2(d d m m a w ?=＝7.62g

8-2温度=t 25℃，压力=p 0.1MPa ，相对湿度=?50％的湿空气10000kg 。求该湿空气的露点、绝对湿度、含湿量、湿空气密度、干空气密度、湿空气容积。解：水蒸气分压力：

根据=t 25℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为=s p 3.169kPa

==s v p p ?0.5×3.169=1.58kPa

露点：查水蒸气表，当=v p 1.58kPa 时，饱和温度即露点

=t 13.8℃

=t 25℃,''s v ＝43.36kg

m /3绝对湿度：'

'/s s v v ??ρρ==＝0.01153

/m kg 含湿量：s

s

v v p B p p B p d ???=?=622622

＝9.985)

(/a kg g 湿空气密度：)985.9001606.01(10

298

287)001606.01(5×+×=+=

d p T R v a ＝0.867kg

m /3

=+=

v

d

001.01ρ 1.163

/m kg 干空气密度：===

v

v a a 1

1ρ 1.153/m kg 湿空气容积：=+==v d

m

v m V a 001.018600m 3

8-3查表题

8－4压力B 为101325Pa 的湿空气，在温度t 1＝5℃，相对湿度?1＝60％的状态下进入加热器，在t 2＝20℃离开加热器。进入加热器的湿空气容积为1V ＝10000m 3。求加热量及离开加热器时湿空气的相对湿度。解：查饱和空气状态参数

t 1＝5℃，1,s p ＝872Pa t 2＝20℃，2,s p ＝2.337kPa

分别计算状态参数：

t 1＝5℃，?1＝60％时1v p ＝872×60％＝523.2Pa =?=1

1

622

1v v p B p d 3.2g/kg(a)

=++=)185.12501(1001.0101.11t d t h 13.08kJ/kg(a)

在加热器中是等湿过程：==12d d 3.2g/kg(a)

=++=)285.12501(2001.0201.12t d t h 28.32kJ/kg(a)

查图得湿空气相对湿度：

?2＝23％干空气的质量：

=××?==

278

28710000

)2.523101325(T R V p m a a a 12634kg 加热量：

=?×=?=)08.1332.28(12634)12(h h m q a 1.9×105kJ

8－5有两股湿空气进行绝热混合，已知第一股气流的V

?1＝15m 3/min ，t 1＝20℃，?1＝30％；第二股气流的V

?2＝20m 3/min ，t 2＝35℃，?2＝80％。如两股气流的压力均为1013×102Pa ，试分别用图解法及计算法求混合后的焓、含湿量、温度、相对湿度。解：图解法略。计算法：

查饱和空气状态参数

t 1＝20℃，1,s p ＝2.337kPa，h1=31.14kJ/kg(a)t 2＝35℃，2,s p ＝5.622kPa，h2=109.4kJ/kg(a)=?=1

1

11622

1s s p B p d ?? 4.37g/kg(a)

=?=2

2

22622

2s s p B p d ??28.9g/kg(a)

=××?==

29328715

)2337101300(11T R V p m a a a 17.65kg =××?==

30828720

)5322101300(22T R V p m a a a 21.75kg 焓：2

1212

1a a a a c m m h m h m h ++=

＝74.34kJ/kg(a)

2

1212

1a a a a c m m d m d m d ++=

=17.9g/kg(a)

查图得：=c t 28.5℃

c ?＝73％

8-6已知湿空气的=h 60kJ/kg(a)，t=25℃，试用B ＝0.1013MPa 的焓湿图，确定该湿空气的露点、湿球温度、相对湿度、水蒸气分压力。解：露点19℃湿球温度20.8℃相对湿度69％

=s p 3.167kPa

水蒸气分压力s v p p ?=＝2185Pa

8-7在容积V ＝60℃的房间内，空气的温度和相对湿度分别为21℃及70％。问空气的总质量及焓kg 值各为多少？设当地大气压为B ＝0.1013MPa 。解：空气21℃对应的饱和压力：=s p 2.485kPa 水蒸气的分压力：s v p p ?=＝1.7295kPa

温度21℃和相对湿度分别为70％的空气焓：48.77kJ/kg(a)干空气的质量：=××?==

29428760

)5.1729101300(T R V p m a a a 70.8kg 空气的含湿量：=?=v

v

p B p d 622

10.8g/kg(a)

空气的总质量：)001.01(d m m a +=＝71.5kg 空气的焓值：=h m a 70.8×48.77＝3452.9kJ

8-8将温度t 1＝15℃，?1＝60％的空气200m 3加热到t 2＝35℃，然后送入到干燥器。空气在干燥器总与外界绝热的情况下吸收物料总的水份，离开干燥器的相对湿度增至?3＝90％。设当地大气压力B ＝0.1013MPa 。试求(1)空气在加热器中的吸热量；（2）空气在干燥器中吸收的水份。解：查表

t 1＝15℃，1s p ＝1.704kPa t 2＝35℃，2,s p ＝5.622kPa

计算状态参数：

t 1＝15℃，?1＝60％时111s v p p ?=＝1.02kPa

=?=1

1

622

1v v p B p d 6.33g/kg(a)

=++=)185.12501(1001.0101.11t d t h 31.15kJ/kg(a)

在加热器中是等湿过程：==12d d 6.3g/kg(a)

=++=)285.12501(2001.0201.12t d t h 51.5kJ/kg(a)

查图得湿空气相对湿度：

?2＝18％干空气的质量：

=××?==

288

287200

)1020101300(T R V p m a a a 242.6kg 加热量：

=?=)12(h h m q a 4937.8kJ

干燥器中是绝热过程h3=h2=51.5kJ/kg(a)由?3＝90％查表得3d ＝12.64g/kg(a)吸收的水份：

)23(d d m m a w ?=＝1538.4g

8-9某空调系统每小时需要t c ＝21℃，?c ＝60％的湿空气12000m 3。已知新空气的温度t 1＝5℃，?1＝80％，循环空气的温度t 2＝25℃，?2＝70％。新空气与循环空气混合后送入空调系统。设当时的大气压力为0.1013MPa 。试求（1）需预先将新空气加热到多少度？（2）新空气与循环空气的流量各为多少（kg/h ）？解：已知：t 1＝5℃，?1＝80％，

t 2＝25℃，?2＝70％

查h-d 图可得：

h1=15.86kJ/kg(a)d1=4.32g/kg(a)，h2=60.63kJ/kg(a)d2=13.93g/kg(a)

求t c ＝21℃，?c ＝60％的水蒸气分压力

h c ＝44.76kJ/kg(a)，d c =9.3g/kg(a)，1s p ＝2.485kPa ，1v p ＝1.49kPa ，

求干空气质量：=××?==

294

28712000

)1490101300(T R V p m a a a 14195kg/h 根据混合空气的焓和含湿量计算公式可得：

=1a m 6839kg/h =2a m 7356kg/h

h=27.7kJ/kg(a)

根据d=d1=4.32g/kg(a)查图得t=17℃

8-10为满足某车间对空气温度及相对湿度的要求，需将t 1＝10℃，?1＝30％的空气加热加湿后再送入车间，设加热后空气的温度t 2＝21℃，处理空气的热湿比ε＝3500。试求空气终了时的状态参数d2、h2、?2。

解：由t 1＝10℃，?1＝30％，ε＝3500查图得：h2＝56kJ/kg(a)，d2=13.5g/kg(a)，?2＝85％

8-11某空调系统每小时需要t 2＝21℃，?2＝60％的湿空气若干（其中干空气质量=a m 4500kg/h ）。现将室外温度t 1＝35℃，?1＝70％的空气经处理后达到上述要求。（1）求在处理过程中所除去的水分及放热量；（2）如将35℃的纯干空气4500kg 冷却到21℃，应放出多少热量。设大气压力B ＝101325Pa 。解：（1）查h-d 图

t 2＝21℃，?2＝60％t 1＝35℃，?1＝70％得

h1=99.78kJ/kg(a)d1=25.17g/kg(a)h2=44.76

kJ/kg(a)

d2=9.3g/kg(a)

处理过程除去的水分)21(d d m m a w ?==71.4kg/h 放热量：)21(h h m q a ?=＝247.6kJ/h

（2）将35℃的纯干空气4500kg 冷却到21℃，放出热量

)21(t t c m q p a ?=＝63630kJ

8－12已知湿空气的温度t ＝18℃，露点t d ＝8℃,试求相对湿度、绝对湿度及含湿量。如将

上述湿空气加热至40℃，其相对湿度、绝对湿度有何变化？如将其冷却至饱和状态，求其相对湿度与绝对湿度。当时大气压力为0.1013MPa 。解：(1)查图得：

=1?52％s v ＝65.08m 3/kg s

s v v 1

11?ρ?ρ=

×=＝0.008kg/m 3=?=1

1

622

1v v p B p d 6.7g/kg(a)

(2)相对湿度?2=14％

s v ＝19.5m 3/kg

绝对湿度s

s v v 2

22?ρ?ρ=

×=＝0.0072kg/m 3(3)冷却至饱和状态?3=100％饱和温度为8℃

s v ＝120.9m 3/kg

绝对湿度s ρ＝0.00827kg/m 3

8-13冷却塔中水的温度由38℃被冷却至23℃，水流量100×103kg/h 。从塔底进入的湿空气参数为温度15℃，相对湿度50％,塔顶排出的是温度为30℃的饱和空气。求需要送入冷却塔的湿空气质量流量和蒸发的水量。若欲将热水（38℃）冷却到进口空气的湿球温度，其他参数不变，则送入的湿空气质量流量又为多少？设大气压力B ＝101325Pa 。解：查h-d 图

t 1＝15℃，?1＝50％t 2＝30℃，?2＝100％得

h1=28.45kJ/kg(a)d1=5.28g/kg(a)h2=99.75kJ/kg(a)

d2=27.2g/kg(a)

由t3＝38℃和t4＝23℃，取水的平均定压比热pm c ＝4.1868kJ/(kg.K)水的焓值：

3w h ＝159.1kJ/kg 4w h ＝96.3

kJ/kg

干空气的质量：

3

443310

)12()12()

(?×????=

d d h h h h h m m w w w w a ＝90.7×103kg(a)/h 送入湿空气的质量

)1001.01(d m m a +=＝91.2×103kg/h

蒸发的水量

310)12(?×?=d d m m a w ＝1988kg/h

（2）查图湿球温度为9.7℃，4w h ＝40.6kJ/kg

3

443310

)12()12()

(?×????=

d d h h h h h m m w w w w a ＝168.3×103kg(a)/h 送入湿空气的质量

)1001.01(d m m a +=＝169.2×103kg/h

8－14某厂房产生余热16500kJ/h ，热湿比ε＝7000。为保持室内温度t 2＝27℃及相对湿度

?2＝40％的要求，向厂房送入湿空气的温度t 1＝19℃，求每小时的送风量为多少千克及厂

房的产湿量。大气压力B ＝101325Pa 。解：厂房的余湿：7000

16500

10001000×=

?=?εh d ＝2.357kg/h 查图得h2=49.84kJ/kg ,h1=35kJ/kg ，d1=6.3g/kg(a)

送干空气量=?=

1

2h h Q

m a 1112kg/h

送风量)1001.01(d m m a +=＝1.12×103kg/h

9-1压力为0.1MPa ，温度为20℃的空气，分别以100、300、500及1000m/s 的速度流动，当被可逆绝热滞止后，问滞止温度及滞止压力各多少？解：h 1=1T c p =1.01×293=296kJ/kg

h 0=h 1+

2

2

c 当c=100m/s 时：

h 0=301kJ/kg ，T 0＝p

c h 0＝298K ，1

1010(?=k k T T p p ＝0.106MPa

当c=300m/s 时：

h 0=341kJ/kg ，T 0＝337.6K ，p 0=0.158MPa 当c=500m/s 时：

h 0=421kJ/kg ，T 0＝416.8K ，p 0=0.33MPa 当c=1000m/s 时：

h 0=796kJ/kg ，T 0＝788.1K ，p 0=0.308MPa

9-2质量流量1=m

?kg/s 的空气在喷管内作定熵流动，在截面1-1处测得参数值p 1=0.3MPa ，t1＝200℃，c1=20m/s 。在截面2-2处测得参数值p 2＝0.2MPa 。求2-2截面处的喷管截面积。

解：=×==3.0528.01p p c β0.1584>0.2MPa 采用渐缩喷管。

c1=20m/s 较小忽略。因此2-2截面处是临界点

==?k

k p p T T 12)

12

(1421K

==2

2

2P RT v 0.6m 3/kg =??=?])1

2

(1[11221

k

k p p k kRT c 323m/s

=×=

2

22c m

v f 0.00185m 3

9-3渐缩喷管进口空气的压力p 1=2.53MPa ，t1＝80℃，c1=50m/s 。喷管背压p b =1.5MPa 。求喷管出口的气流速度c2，状态参数v2、t2。如喷管出口截面积f2=1cm 2，求质量流量。解:×==528.01p p c β 2.53=1.33<1.5MPa 没有到临界。滞止温度：

p

c c T T 2102

1+=＝354.24K 滞止压力：1

)10(10?=k k

T T p p ＝2.56MPa

=??=

?])0

2

(1[10221k k p p k kRT c 317.5m/s

k

k p p T T 1

)

1

2

(12?=＝304K

==

22

2P RT v 0.058m 3/kg ==2

22v c f m 0.55m 3/s

9-4如上题喷管背压p b =0.1MPa 。求喷管出口的气流速度及质量流量？解：×==528.01p p c β 2.53=1.33MPa >p b 所以渐缩喷管进口截面压力p2＝p c ＝1.33MPa 由定熵过程方程可得：（按c1＝0处理）

k

k p p T T 1)

1

2(12?=＝294K

c2＝a ＝

2KRT ＝344m/s

==

22

2P RT v 0.0634m 3/kg ==2

22v c f m 0.543m 3/s

9-5空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面上空气参数p 1=0.7MPa ，t1＝947℃，c1=0m/s 。

喷管出口处的压力p2分别为0.5MPa 及0.12MPa ，质量流量均为5.0=m

?kg/s 。试选择喷管类型，计算喷管出口截面处的流速及出口截面积。解：（1）p2＝0.5MPa

×==528.01p p c β0.7=0.37MPa

未到临界，选用渐缩喷管。

k

k p p T T 1)

12(12?=＝1108K

=??=]21[1

22T T k kR

c 474m/s ==

22

2P RT v 0.636m 3/kg =×=2

22c m v f 6.7cm 2

（2）p2＝0.12MPa

×==528.01p p c β0.7=0.37MPa>p b

选缩放喷管。

k

k p p T T 1)

1

2

(12?=＝737K

=??=]21[1

22T T k kR

c 985m/s ==

22

2P RT v 1.76m 3/kg =×=2

22c m v f 8.9cm 2

9-6空气流经一断面为0.1m 2的等截面通道，在截面1-1处测得c1=100m/s ，p 1=0.15MPa ，t1＝100℃；在截面2-2处，测得c2=171.4m/s ，p 2＝0.14MPa 。若流动无摩擦损失，求（1）质量流量；（2）截面2-2处的空气温度；（3）截面1-1与截面2-2之间的传热量。解：（1）质量流量

==

11

1P RT v 0.71m 3/kg ==1

1v fc m 14.08kg /s

（2）08.144

.1711.022×=

=m fc v ＝1.22m 3/kg ==R v p T 222595K

（3）=?=t mc q p 3141kJ/s

9-7有p 1=0.18MPa ，t1＝300℃的氧气通过渐缩喷管，已知背压p b =0.1MPa 。喷管出口直径d2=10mm 。如不考虑进口流速的影响，求氧气通过喷管的出口流速及质量流量。解：p2＝0.1MPa

×==528.01p p c β0.18=0.1MPa =p b

出口为临界流速

=+=11

2

RT k k

c c 416.7m/s 质量流量

k

k p p T T 1)

12

(12?=＝484K

==

22

2P RT v 1.26m 3/kg ==2

v fc m 0.026kg /s

9－8空气通过一喷管，进口压力p 1=0.5MPa ，t1＝600K ，质量流量为=m

? 1.5kg/s 。如该喷管的出口处压力为p 2=0.1MPa ，问应采用什么型式的喷管？如不考虑进口流速影响，求定熵膨胀过程中喷管出口气流流速及出口截面积。如为不可逆绝热流动，喷管效率η＝0.95，则

喷管气体出口速度及出口截面积各为多少？解：×==528.01p p c β0.5=0.264MPa >p 2所以应采用缩放喷管。(1)出口流速：

=?k

k p p 1)1

2(0.6314

k

k p p T T 1)

12

(12?=＝378.8K

==

2

2

2P RT v 1.09m 3/kg =??=?])1

2

(1[1121

2k

k p p k kRT c 667m/s

2

2

c mv f =

＝24.5cm 2(2)==2'

2c c η650m/s

=??=)21(1'2T T T T η390K ==2

'

2'2

P RT v 1.12m 3/kg

2

'2

'c mv f =＝25.8cm 2

9-9某燃气p 1=1MPa ，t1＝1000K ，流经渐缩渐扩喷管。已知喷管出口截面上的压力p 2=0.

1MPa ，进口流速c1＝200m/s ，喷管效率η＝0.95，燃气的质量流量=m

?50kg/s ，燃气的比热k ＝1.36，定压质量比热c p ＝1kJ/(kg.K)。求喷管的喉部截面积和出口截面积。解：进口流速c1＝200m/s

=2

2

1c 20kJ/kg 远小于燃气的进口焓1T c p ＝1000kJ/kg 忽略。

出口流速：

=?k

k p p 1)1

2(0.5436

k

k p p T T 1)

1

2

(12?=＝543.6K

=?=)21(72.442T T c c p 955m/s

==2'2c c η931m/s

=??=)21(1'2T T T T η566K p c k

k R 1

?=

＝264.7kJ/(kg.K)==2

'

2'2

P RT v 1.5m 3/kg

出口截面积

2

'2

'c mv f =＝805cm 2

(2)喉部流速：

===1p p c β0.535MPa k

k c T T 11?=β

＝847.4K

==)c c kRT c 552m/s ==

c

c

c P RT v 0.4193m 3/kg 喉部截面积

c

c

c mv f ''=＝380cm 2

9-10水蒸气压力p 1=0.1MPa ，t 1＝120℃以500m/s 的速度流动，求其滞止焓、滞止温度和滞止压力。

解：p 1=0.1MPa ，t 1＝120℃时水蒸气焓h 1=2716.8kJ/kg ，s1=7.4681kJ/(kg.K)滞止焓

h 0=h 1+c 2/2=2841.8kJ/kg 查表得

p 0=0.19MPa t 0=185.7℃

9-11水蒸气的初参数p 1=2MPa ，t 1＝300℃，经过缩放喷管流入背压p b =0.1MPa 的环境中，

喷管喉部截面积20cm 2。求临界流速、出口速度、质量流量及出口截面积。解：h 1=3023kJ/kg ，s1=6.765kJ/(kg.K)p c =0.546×2=1.092MPa h c =2881kJ/kg ，v c =2.0m 3/kg h 2=2454kJ/kg ，v 2=1.53m 3/kg c c ==?c h h 172.44532.9m/s c 2==?2172.44h h 1066.7m/s 质量流量

==

c

c

v c f m min 0.533kg /s 2

2

2c mv f =

＝76.4cm 29-12解：h 1=3231kJ/kg ，节流后s=7.203kJ/(kg.K)

h 2=3148kJ/kg ，v 2=0.2335m 3/kg p b /p>0.546渐缩喷管

c 2==?2172.44h h 407.4m/s

==

2

2

v fc m 0.35kg /s 9-13解：查表得h 2=2736kJ/kg

由p 1=2MPa 等焓过程查表得x1＝0.97t1=212.4℃

=×??=??=

6

10

)21.0(4

.2121301212p p t t j μ43.4K/MPa 9-14解:查表得：h 1=3222kJ/kg h 2=3066kJ/kg

c 2==?2172.44h h 558.6m/s

2'2c c ?=＝519m/s

动能损失：

=?2

)1(22

2

c ?21kJ/kg

9-15解：=+=?1

ln 12

ln

2v v R T T c s v 0.199kJ/(kg.K)（理想气体的绝热节流过程温度相等）

用损

s T s s T h h e x ?=?+?=?0)21(021＝59.7kJ/kg

9-16解：由2/22/12

221c T c c T c p p +=+得

==?)

1/()1

2(

12k k p p T T 355K 2/)12(212

2c T T c c p +?=＝337m/s

10-1蒸汽朗肯循环的初参数为16.5MPa 、550℃，试计算在不同背压p2=4、6、8、10及12kPa 时的热效率。

解：朗肯循环的热效率

3

121h h h h t ??=

ηh1为主蒸汽参数由初参数16.5MPa 、550℃定查表得：h1=3433kJ/kg s1=6.461kJ/(kg.K)h2由背压和s1定查h-s 图得：

p2=4、6、8、10、12kPa 时分别为

h2=1946、1989、2020、2045、2066kJ/kg h3是背压对应的饱和水的焓查表得。

p2=4、6、8、10、12kPa 时饱和水分别为

h3=121.41、151.5、173.87、191.84、205.29kJ/kg 故热效率分别为：

44.9％、44％、43.35％、42.8%、42.35％

10-2某朗肯循环的蒸汽参数为：t1＝500℃、p2＝1kPa ，试计算当p1分别为4、9、14MPa 时；（1）初态焓值及循环加热量；（2）凝结水泵消耗功量及进出口水的温差；（3）汽轮机作功量及循环净功；（4）汽轮机的排汽干度；（5）循环热效率。解：（1）当t1＝500℃，p1分别为4、9、14MPa 时初焓值分别为：h1=3445、3386、3323kJ/kg

工程热力学第三版电子教案第10章自我测验题

第十章自我测验题 1、画出柴油机混合加热理想循环的p－v图和T－s图，写出该循环吸热量、放热量、净功量和热效率的计算式；并分析影响其热效率的因素有哪些，与热效率的关系如何？ 2、画出汽油机定容加热理想循环的p－v图和T－s图，写出该循环吸热量、放热量、净功量和热效率的计算式，分析如何提高定容加热理想循环的热效率，是否受到限制？ 3、柴油机的热效率高于汽油机的热效率其主要原因是什么？ 4、怎样合理比较内燃机3种理想循环（混合加热循环、定容加压循环、定压加热循环）热效率的大小？比较结果如何？ 5、画出燃气轮机装置定压加热理想循环的p－v图和T－s图。分析如何利用压气机绝热效率和燃气轮机相对内效率确定实际压气机出口的温度和实际燃气轮机出口的温度，怎样来提高定压加热实际循环的热效率？ 6、燃气轮机装置定压加热实际循环采用回热的条件是什么？一旦可以采用回热，为什么总会带来循环热效率的提高？ 7、朗肯循环的定压吸热是在________中进行的，绝热膨胀是在________中进行的，在冷凝器中发生的是________过程，在水泵中进行的是_______过程。 8、试将如图所示的蒸汽再热循环的状态点1、2、3、4、5、6及循环画在T－s图上。假设各状态点的状态参数已知，填空： 9、如图所示的一级抽汽回热（混合式）蒸汽理想循环，水泵功可忽略。试： （1）定性画出此循环的T－s图和h－s图；

（2）写出与图上标出的状态点符号相对应的焓表示的抽汽系数，输出净功，吸热量，放热量，热效率及汽耗率的计算式。 10、某气体依次经历绝热、定容、定压3个可逆过程完成循环。试在T－s图上判断该循环是热机循环还是制冷循环。 11、蒸气压缩制冷循环可以采用节流阀来代替膨胀机，空气压缩制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？ 12、何谓制冷系数？何谓热泵系数？试用热力学原理说明能否利用一台制冷装置在冬天供暖。 13、一内燃机按定容加热理想循环工作，其进口状态为p1＝98kPa，t1＝60℃，压缩比为6，加入热量q1=879kJ/kg。工质视为空气，比热容为定值，试： （l）在p－v图和T－s图上画出该机的理想循环； （2）计算压缩终了温度、循环最高温度、循环放热量及循环热效率。 14、内燃机定压加热循环，工质视为空气，已知p1＝100kPa，t1＝70℃，压缩比为12， 。设比热容为定值，求循环的吸热量、放热量、循环净功量及循环热效率。 15、一内燃机混合加热循环，已知p1＝103kPa，t1＝22℃，压缩比为16，定压加热过程比体积的增量占整个膨胀过程的3％，循环加热量为801.8kJ/kg。求循环最高压力、最高温度及循环热效率。 16、一燃气轮机装置定压加热循环，工质视为空气，进入压气机时的温度p1＝93kPa，t1＝20℃，在绝热效率为0.83的压气机中被压缩到p2＝552kPa。在燃烧室中吸热后温度上升到t3＝870℃，经相对内效率为0.8的燃气轮机绝热膨胀到p4＝93kPa。空气的质量流量为10 kg／s。设空气比热容为定值，试求： （l）循环的净功率； （2）循环热效率。 17、如图所示的一次再热和一级抽汽回热蒸汽动力理想循环，新蒸汽与再热蒸汽温度相同，回热器为表面式，疏水进人凝汽器，被加热水出口焓看作等于抽汽压力下的饱和水焓，水泵功可忽略。试：

最新工程热力学思考题答案,第七章

第七章 气体与蒸汽的流动 7.1对改变气流速度起主要作用的是通道的形状还是气流本身的状态变化？ 答：改变气流速度主要是气流本身状态变化，主要是压力变化直接导致流速的变 化。 7.2如何用连续性方程解释日常生活的经验：水的流通截面积增大，流速就降低？ 答：日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况11 221212f f m m m Ac A c q q q v v ====， 对于不可压缩流体水1v =2v ，故有流速和流通截面积成反比关系。 7.3在高空飞行可达到高超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的高马赫数？ 答：不能，因为速度和压比有个反比关系，当压比越大最大速度越小，高空时压 比小，可以达到高马赫数，海平面时压比增大，最大速度降低无法达到一样的高马赫数。 7.4当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图7-16）宜于作喷管还是宜于作扩压管？ 答：气流速度为亚声速时图7-16中的1 图宜于作喷管，2 图宜于作扩压管，3 图 宜于作喷管。当声速达到超声速时时1 图宜于作扩压管，2 图宜于作喷管，3 图宜于作扩压管。4 图不改变声速也不改变压强。 7.5当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用2022()f c h h -无摩擦损耗时相同，那么摩擦损耗表现在哪里呢？ 答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。摩擦引起出口速度变小，出口动能的减 小引起出口焓值的增大。 7.6考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度？ 答：因为摩擦而损耗的动能被气流所吸收，故需修正温度。 7.7考虑喷管内流动的摩擦损耗时，动能损失是不是就是流动不可逆损失？为什 么？ 答：不是。因为其中不可逆还包括部分动能因摩擦损耗转化成热能，而热能又被 气流所吸收，所造成的不可逆。 7.8在图7-17 中图（a ）为渐缩喷管,图（b ） 为缩放喷管。设两喷管的工作背压均为0.1MPa ，进口截面压力均为1 MPa ，进口流速1f c 可忽略不计。1）若两喷管的最小截面面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同？2) 假如沿截面2’-2’切去一段，将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速和流

工程热力学(第五版_)课后习题答案

工程热力学(第五版_)课后 习题答案 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March

2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解：（1）2N 的气体常数 28 83140==M R R ＝)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度 1013252739.296?==p RT v ＝kg m /3 v 1= ρ＝3/m kg （3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝p T R 0＝kmol m /3 2-3．把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里，起始表压力301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B ＝ kPa 。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 1 111RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2222RT v p m = 根据题意 容积体积不变；R ＝ B p p g +=11 （1） B p p g +=22 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T （4） 压入的CO 2的质量

)1122(21T p T p R v m m m -= -= （5） 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m= 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3，问鼓风机送风量的质量改变多少 解：同上题 1000)273 325.1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m ＝ 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为的空气3 m 3，充入容积 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到设充气过程中气罐内温度不变。 解：热力系：储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法： 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875.810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 ==m m t 2 第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气；或者说、 m 3的空气在下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 、 m 3的空气在下占体积为 5.591 .05.87.01221=?==P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3，则要压缩 m 3的空气需要的时间 == 3 5.59τ 2－8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体，气缸中空气的温度为18℃

工程热力学课后作业答案(第七章)第五版

7-1当水的温度t=80℃，压力分别为0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa时，各处于什么状态并求出该状态下的焓值。 解：查表知道t=80℃时饱和压力为0.047359MPa。 因此在0.01、0.05、0.1、0.5及1MPa时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焓值分别为2649.3kJ/kg，334.9 kJ/kg，335 kJ/kg，335.3 kJ/kg，335.7 kJ/kg。 7－2已知湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=0.9。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx，vx，ux，sx。 解：查表得：h``＝2777kJ/kg h`=762.6 kJ/kg v``＝0.1943m3/kg v`＝0.0011274 m3/kg u``= h``－pv``=2582.7 kJ/kg u`＝h`－pv`=761.47 kJ/kg s``=6.5847 kJ/(kg.K) s`＝2.1382 kJ/(kg.K) hx＝xh``+(1-x)h`=2575.6 kJ/kg vx＝xv``+(1-x)v`=0.1749 m3/kg ux＝xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg sx＝xs``+(1-x)s`=6.14 kJ/(kg.K) 7-3在V＝60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t＝210℃，干饱和蒸汽的含量mv=0.57kg，试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。 解：t＝210℃的饱和汽和饱和水的比容分别为： v``＝0.10422m3/kg v`＝0.0011726 m3/kg h``＝2796.4kJ/kg h`=897.8 kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量： 解之得： x=0.53 比容：vx＝xv``+(1-x)v`=0.0558 m3/kg 焓：hx＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg 7－4将2kg水盛于容积为0.2m3的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200℃试求容器中（1）压力；（2）焓；（3）蒸汽的质量和体积。 解：（1）查200℃的饱和参数 h``＝2791.4kJ/kg h`=852.4 kJ/kg v``＝0.12714m3/kg v`＝0.0011565m3/kg 饱和压力1.5551MPa。 刚性容器中水的比容： ＝0.1 m3/kg

工程热力学课后答案

《工程热力学》沈维道主编第四版课后思想题答案（1?5章）第1章基本概念 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么? 答：不对。"绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。 4.倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式 P 二P b P e (P P b) ；P = P b - P v (P ：： P b) 中，当地大气压是否必定是环境大气压? 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。 “当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式中的Pb应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它 意义上的“大气压力"，或被视为不变的“环境大气压力”。 5.温度计测温的基本原理是什么? 答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。 6.经验温标的缺点是什么？为什么? 答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。 7.促使系统状态变化的原因是什么？举例说明答：分两种不同情况：⑴若系统原本不处于平衡状态，系统内各部分间存在着不平衡势差，则在不平衡势差的作用下，各个部分发生相互作用, 系统的状态将发生变化。例如，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，由于水和铁块之间存在着温度差别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需外界给予系统任何作用，系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化：铁块的温度逐渐降低，水的温度逐渐升高，最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态；⑵若系统原处于平衡状态，则只有在外界的作用下（作功或传热）系统的状态才会发生变。 &图1-16a、b所示容器为刚性容器：⑴将容器分成两部分。一部分装气体, 一部分抽 成真空，中间是隔板。若突然抽去隔板，气体（系统）是否作功？⑵设真空部分装 有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块, 问气体係统）是否作功? 图1-16 .吾苦翹E附團 ⑶上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在P-V图上表示？ 答：⑴；受刚性容器的约束，气体与外界间无任何力的作用，气体（系统）不对外界作功; ⑵b情况下系统也与外界无力的作用，因此系统不对外界作功；

工程热力学思考题答案,第七章

气体与蒸汽的流动 7.1对改变气流速度起主要作用的是通道的形状还是气流本身的状态变化? 改变气流速度主要是气流本身状态变化，主要是压力变化直接导致流速的变 化。 如何用连续性方程解释日常生活的经验：水的流通截面积增大，流速就降 低？ 对于不可压缩流体水V i = V 2，故有流速和流通截面积成反比关系。 7.3在咼空飞行可达到咼超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的咼马赫数? 答：不能，因为速度和压比有个反比关系，当压比越大最大速度越小，高空时压 比小，可以达到高马赫数，海平面时压比增大，最大速度降低无法达到一样 的高马赫数。 7.4当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图 7-16 ）宜于作喷 管还是宜于作扩压管? 答：气流速度为亚声速时图7-16中的1图宜于作喷管，2图宜于作扩压管，3图 答: 7.2 答: 日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况 q m1 q m2 q m AC f1 A 2C f 2 V V 2

宜于作喷管。当声速达到超声速时时1图宜于作扩压管，2图宜于作喷管, 3图宜于作扩压管。4图不改变声速也不改变压强。 7.5当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用C f2 j2（h0d）来计算，似乎与 无摩擦损耗时相同，那么摩擦损耗表现在哪里呢? 答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。摩擦引起出口速度变小，出口动能的减 小引起出口焓值的增大。 7.6考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度? 答：因为摩擦而损耗的动能被气流所吸收，故需修正温度。 7.7考虑喷管内流动的摩擦损耗时，动能损失是不是就是流动不可逆损失？为什 么？ 答：不是。因为其中不可逆还包括部分动能因摩擦损耗转化成热能，而热能又被 气流所吸收，所造成的不可逆。 7.8在图7-17中图（a）为渐缩喷管，图（b）为缩放喷管。设两喷管的工作背压均为0.1MPa,进口截面压力均为1 MPa,进口流速C fi可忽略不计。1）若两喷管的最小截面面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同？2）假如沿截面2' -2 '切去一段，将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速和流 量起什么变化? A = lMPa

工程热力学思考题答案,第二章

第二章热力学第一定律 1.热力学能就是热量吗? 答：不是，热是能量的一种，而热力学能包括内位能，内动能，化学能，原子能，电磁能，热力学能是状态参数，与过程无关，热与过程有关。 2.若在研究飞机发动机中工质的能量转换规律时把参考坐标建在飞 机上，工质的总能中是否包括外部储能？在以氢氧为燃料的电池系统中系统的热力学能是否包括氢氧的化学能？ 答：不包括，相对飞机坐标系，外部储能为0； 以氢氧为燃料的电池系统的热力学能要包括化学能，因为系统中有化学反应 3.能否由基本能量方程得出功、热量和热力学能是相同性质的参数 结论？ 答：不会，Q U W ?为热力学能的差值，非热力学能，热=?+可知，公式中的U 力学能为状态参数，与过程无关。 4.刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如图2-1 所示。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如何变化？若隔板上有一小孔，气体泄漏入 B 中，分析A、B 两部分压力相同时A、B 两部分气体的热力学能如何变化？ 答：将隔板抽去，根据热力学第一定律q u w w=所以容 =?+其中0 q=0 器中空气的热力学能不变。若有一小孔，以B 为热力系进行分析

2 1 2 2 222111()()22f f cv j C C Q dE h gz m h gz m W δδδδ=+++-+++ 只有流体的流入没有流出，0,0j Q W δδ==忽略动能、势能c v l l d E h m δ=l l dU h m δ=l l U h m δ?=。B 部分气体的热力学能增量为U ? ，A 部分气体的热力学能减少量为U ? 5.热力学第一定律能量方程式是否可以写成下列两种形式： 212121()()q q u u w w -=-+-，q u w =?+的形式，为什么？ 答:热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述的形式。对于 q u w =?+只有在特殊情况下，功w 可以写成pv 。热力学第一定律是一个针对任何情况的定律，不具有w =pv 这样一个必需条件。对于公式212121()()q q u u w w -=-+-，功和热量不是状态参数所以不能写成该式的形式。 6.热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式： q u w =?+ 2 1 q u pdV =?+? 分别讨论上述两式的适用范围. 答： q u w =?+适用于任何过程，任何工质。 2 1 q u pdV =?+? 可逆过程，任何工质 7.为什么推动功出现在开口系能量方程式中，而不出现在闭口系能量

工程热力学,课后习题答案

工程热力学(第五版)习题答案 工程热力学（第五版）廉乐明 谭羽非等编 中国建筑工业出版社 第二章 气体的热力性质 2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状 态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解：（1）2N 的气体常数 2883140==M R R ＝296.9)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度 1013252739.296?==p RT v ＝0.8kg m /3 v 1 =ρ＝1.253/m kg （3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝p T R 0＝64.27kmol m /3 2-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力 301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B ＝101.325 kPa 。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO2的质量

11 11RT v p m = 压送后储气罐中CO2的质量 22 22RT v p m = 根据题意 容积体积不变；R ＝188.9 B p p g +=11 （1） B p p g +=22 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T （4） 压入的CO2的质量 )1122(21T p T p R v m m m -=-= （5） 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m3的 空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa ，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题 1000)273325.1013003.99(287300)1122(21?-=-=-=T p T p R v m m m ＝41.97kg

工程热力学课后作业答案(第七章)第五版

7-1当水的温度t=80℃，压力分别为、、、及1MPa时，各处于什么状态并求出该状态下的焓值。 解：查表知道t=80℃时饱和压力为。 因此在、、、及1MPa时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焓值分别为kg，kJ/kg，335 kJ/kg，kJ/kg，kJ/kg。 7－2已知湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx，vx，ux，sx。解：查表得：h``＝2777kJ/kg h`= kJ/kg v``＝kg v`＝m3/kg u``= h``－pv``= kJ/kg u`＝h`－pv`= kJ/kg s``= kJ/ s`＝kJ/ hx＝xh``+(1-x)h`= kJ/kg vx＝xv``+(1-x)v`= m3/kg ux＝xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg sx＝xs``+(1-x)s`= kJ/ 7-3在V＝60L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t＝210℃，干饱和蒸汽的含量mv=，试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。 解：t＝210℃的饱和汽和饱和水的比容分别为： v``＝kg v`＝m3/kg h``＝kg h`= kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量： 解之得： x= 比容：vx＝xv``+(1-x)v`= m3/kg 焓：hx＝xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg 7－4将2kg水盛于容积为的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200℃试求容器中（1）压力；（2）焓；（3）蒸汽的质量和体积。 解：（1）查200℃的饱和参数 h``＝kg h`= kJ/kg v``＝kg v`＝kg 饱和压力。 刚性容器中水的比容： ＝m3/kg

工程热力学课后题答案

习题及部分解答 第一篇 工程热力学 第一章 基本概念 1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量： 答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。 2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。 3. 用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。若水柱高 mm 200，水银柱高mm 800，如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算 kPa p p p p kPa Pa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==?=?==?=?= 4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角 30=α，压力计中 使用3/8.0cm g =ρ 的煤油，斜管液体长度mm L 200=，当地大气压力MPa p b 1.0=，求烟 气的绝对压力（用MPa 表示）解： MPa Pa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -?==???==α ρ MPa p p p v b 0992.0108.7841.06=?-=-=- 5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C 为压力表，读数为 kPa 110，B 为真空表，读数为kPa 45。若当地大气压kPa p b 97=，求压力表A 的读数（用kPa 表示） kPa p gA 155= 6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。 （1）.取水为系统； （2）.取电阻丝、容器和水为系统； （3）.取图中虚线内空间为系统。 答案略。 7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为MPa 4.13；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为mmHg 706。若大气压力为MPa 098.0，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（用MPa 表示） MPa p MPa p 0039.0;0247.021== 8.测得容器的真空度 mmHg p v 550=，大气压力 MPa p b 098.0=，求容器内的绝对压力。若大气

工程热力学思考题答案,第一章.

第 一 章 基本概念与定义 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？ 答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系？ 答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。 物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4.倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式b e p p p =+()e p p >， b e p p p =-()e p p <中，当地大气压是否必定是环境大气压？ 答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。 5.温度计测温的基本原理是什么？ 答：选作温度计的感应元件的物体应具备某种物理性质随物体的冷热程度不同有显著的变化。有两个系统分别和第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。 6.经验温标的缺点是什么？为什么？ 答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。 7.促使系统状态变化的原因是什么？举例说明 答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变。 8.分别以图参加公路的自行车赛车运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子内的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这是什么系统。 答：赛车运动员因为有呼吸有物质交换，运动员 对自行车作功，因此有能量交换，因此赛车运动 员是开口系统。压缩空气只有对子弹作功，因此 为闭口系统。杯子内的热水对外既有能量交换又 有物质交换，因此为开口系统，正在运行的电视 机有能量交换物物质交换，因此为闭口系统 9．家用加热电器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制体（不包括电机热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，是什么系统？什么情况下构成孤立的系统？ 答：仅仅考虑电热水器为控制体，因有盖，不能与外界进行物质交换但与电机热器有热交换，因此是闭口系统。将电加热器包括在内，无热量交换因此是绝热过程。如果电加热器内电流非外部，而是用电池，即可认为绝热系统。 10.分析汽车动力系统与外界的质能交换情况？ 答：汽车发动机有吸气，压缩，作功，排气四个过程，因此吸气过程吸 收外界的空气，过程中既有物质的进入，也有随物质进入带入的能量。压缩后喷油点火，这个过程中压缩点火为能量交换，喷油为物质交换。

工程热力学(第五版-)课后习题答案

2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=， 500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解：（1）2N 的气体常数 28 8314 0== M R R ＝296.9)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度 101325 2739.296?== p RT v ＝0.8kg m /3 v 1= ρ＝1.253/m kg （3） MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝ p T R 0＝64.27kmol m /3 2-3．把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里，起始表压力 301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度 由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B ＝101.325 kPa 。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 11 11RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2 2 22RT v p m = 根据题意 容积体积不变；R ＝188.9 B p p g +=11 （1） B p p g +=22 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T （4） 压入的CO 2的质量 )1 122(21T p T p R v m m m -= -= （5）

将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa ，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题 1000)273 325 .1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m ＝41.97kg 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa 的空气3 m 3，充入容积8.5 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到0.7MPa ？设充气过程中气罐内温度不变。 解：热力系：储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法： 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875 .810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 == m m t 2 19.83min 第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为0.1MPa 一定量的空气压缩为0.7MPa 的空气；或者说0.7MPa 、8.5 m 3的空气在0.1MPa 下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 0.7MPa 、8.5 m 3的空气在0.1MPa 下占体积为 5.591 .05 .87.01221=?== P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩0.1MPa 的空气3 m 3 ，则要压缩59.5 m 3的空气需要的时间 == 3 5 .59τ19.83min 2－8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体，气缸中空气的温度为18℃，质量为2.12kg 。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B ＝101kPa ，问：（1）气缸中空气的终温是多少？（2）终态的比容是多少？（3）初态和终态的密度各是多少？ 解：热力系：气缸和活塞构成的区间。 使用理想气体状态方程。

工程热力学思考题答案,第十一章

第十一章 制冷循环 1、家用冰箱的使用说明书上指出,冰箱应放置在通风处,并距墙壁适当距离,以及不要把冰箱温度设置过低,为什么？ 答:为了维持冰箱的低温,需要将热量不断地传输到高温热源(环境大气),如果冰箱传输到环境大气中的热量不能及时散去,会使高温热源温度升高,从而使制冷系数降低,所以为了维持较低的稳定的高温热源温度,应将冰箱放置在通风处,并距墙壁适当距离。 在一定环境温度下,冷库温度愈低,制冷系数愈小,因此为取得良好的经济效益,没有必要把冷库的温度定的超乎需要的低。 2、为什么压缩空气制冷循环不采用逆向卡诺循环？ 答:由于空气定温加热与定温放热不易实现,故不能按逆向卡诺循环运行。在压缩空气制冷循环中,用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程。 3、压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机,压缩空气制冷循环就是否也可以采用这种方法？为什么？ 答:压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。工质在节流阀中的过程就是不可逆绝热过程,不可逆绝热节流熵增大,所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。而压缩蒸气制冷循环在膨胀过程中,因为工质的干度很小,所以能得到的膨胀功也极小。而增加一台膨胀机,既增加了系统的投资,又降低了系统工作的可靠性。因此,为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。 4、压缩空气制冷循环的制冷系数、循环压缩比、循环制冷量三者之间的关系如何？ 答: 压缩空气制冷循环的制冷系数为:()() 142314-----o o net k o q q h h w q q h h h h ε=== (a) (b) 压缩空气制冷循环状态参数图

工程热力学思考题答案,第十二章

工程热力学思考题答案, 第十二章 集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]

第十二章 理想气体混合物及湿空气 1.处于平衡状态的理想气体混合气体中，各种组成气体可以各自互不影响地充满整个体积，他们的行为可以与它们各自单独存在时一样，为什么 答：混合气体的热力学性质取决于各组成气体的热力学性质及成分，若各组成气体全部处在理想气体状态，则其混合物也处在理想气体状态，具有理想气体的一切特性。 2.理想气体混合物中各组成气体究竟处于什么样的状态 答：若各组成气体全部处在理想气体状态，遵循状态方程pV nRT =。 3.道尔顿分压定律和亚美格分体积定律是否适用于实际气体混合物 答：否。只有当各组成气体的分子不具有体积，分子间不存在作用力时，处于混合状态的各组成气体对容器壁面的撞击效果如同单独存在于容器时的一样，这时道尔顿分压力定律和亚美格分体积定律才成立，所以道尔顿分压定律和亚美格分体积定律只适用于理想气体混合物。 4.混合气体中如果已知两种组分A 和B 的摩尔分数x A >x B ，能否断定质量分数也是 ωA >ωB 答：否。i i i eq x M M ω=?，质量分数还与各组分的摩尔质量有关。 5.可以近似认为空气是1 mol 氧气和 mol 氮气混合构成（即x O2=、x N2=），所以 MPa 、20°C的 mol 空气的熵应是 MPa 、20°C的1 mol 氧气的熵和 MPa 、20°C的 mol 氮气熵的和，对吗为什么 答：不对。计算各组分熵值时，应该使用分压力，即(,)i i s f T p =。 6.为什么混合气体的比热容以及热力学能、焓和熵可由各组成气体的性质及其在混合气体中的混合比例来决定混合气体的温度和压力能不能由同样方法确定 答：根据比热容的定义，混合气体的比热容是1kg 混合气体温度升高1°C所需热量。理想气体混合物的分子满足理想气体的两点假设，各组成气体分子的运动不因存在其他气体而受影响。混合气体的热力学能、焓和熵都是广延参数，具有可加性。所以混合气体的比热容以及热力学能、焓和熵可由各组成气体的性质及其在混合气体中的混合比例来决定。 混合气体的温度和压力是强度参数，不能由同样方法确定。 7.为何阴雨天晒衣服不易干，而晴天则容易干 答：阴雨天空气的湿度大，吸取水蒸气的能力差，所以晒衣服不易干。晴天则恰恰相反，所以容易干。

工程热力学第五版习题答案

第四章 4-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ ，其容积增大为1102v v =，压力降低为 8/12p p =，设比热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。 解：热力系是1kg 空气 过程特征：多变过程) 10/1ln() 8/1ln()2/1ln()1/2ln(= =v v p p n ＝0.9 因为 T c q n ?= 内能变化为 R c v 25 = ＝717.5)/(K kg J ? v p c R c 57 27==＝1004.5)/(K kg J ? =n c ==--v v c n k n c 51＝3587.5)/(K kg J ? n v v c qc T c u /=?=?＝8×103J 膨胀功：u q w ?-=＝32 ×103 J 轴功：==nw w s 28.8 ×103 J 焓变：u k T c h p ?=?=?＝1.4×8＝11.2 ×103 J 熵变：1 2ln 12ln p p c v v c s v p +=?＝0.82×103 )/(K kg J ? 4－2 有1kg 空气、初始状态为MPa p 5.01=，1501=t ℃，进行下列过程： （1）可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=； （2）不可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=，K T 3002=； （3）可逆等温膨胀到MPa p 1.02=； （4）可逆多变膨胀到MPa p 1.02=，多变指数2=n ； 试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化，并将各过程的相对位置画在同一张v p -图和 s T -图上 解：热力系1kg 空气 （1） 膨胀功：

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第十一章制冷循环 1.家用冰箱的使用说明书上指出，冰箱应放置在通风处，并距墙壁适当距离，以及不要把冰箱温度设置过低，为什么？ 答：为了维持冰箱的低温，需要将热量不断地传输到高温热源（环境大气），如 果冰箱传输到环境大气中的热量不能及时散去，会使高温热源温度升高，从而使制冷系数降低，所以为了维持较低的稳定的高温热源温度，应将冰箱放置在通风处，并距墙壁适当距离。 在一定环境温度下，冷库温度愈低，制冷系数愈小，因此为取得良好的经 济效益，没有必要把冷库的温度定的超乎需要的低。 2.为什么压缩空气制冷循环不采用逆向卡诺循环？ 答：由于空气定温加热和定温放热不易实现，故不能按逆向卡诺循环运行。在压缩空气制冷循环中，用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程。 3.压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？ 答：压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。而压缩蒸气制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降低了系统工作的可靠性。因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。 4.压缩空气制冷循环的制冷系数、循环压缩比、循环制冷量三者之间的关系如 何？ 答： p T2 7 3235T0 8 61T c 49 41 O v O4′ 9′1′s （ a）（ b） 压缩空气制冷循环状态参数图

压缩空气制冷循环的制冷系数为： q o q o h1 - h4 w net q k - q o h2 - h3 - h1 - h4 空气视为理想气体，且比热容为定值，则： T1T4 T2T3T1 T4 循环压缩比为： p2 p1 k 1 T2k T3 过程 1-2 和3-4 都是定熵过程，因而有：P2 T1P1T4 1 代入制冷系数表达式可得： k 1 k1 由此式可知，制冷系数与增压比有关。循环压缩比愈小，制冷系数愈大，但是循 环压缩比减小会导致膨胀温差变小从而使循环制冷量减小，如图（b）中循环 1-7-8-9-1 的循环压缩比较循环 1-2-3-4-1 的小，其制冷量（面积 199′1′1）小于循环 1-2-3-4-1 的制冷量（面积 144′1′1）。 5.压缩空气制冷循环采用回热措施后是否提高其理论制冷系数？能否提高其实 际制冷系数？为什么？ 答：采用回热后没有提高其理论制冷系数但能够提高其实际制冷系数。因为采用回热后工质的压缩比减小，使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小，因此提高实际制冷系数。 6.按热力学第二定律，不可逆节流必然带来做功能力损失，为什么几乎所有的压缩蒸气制冷装置都采用节流阀？ 答：压缩蒸气制冷循环中，湿饱和蒸气在绝热膨胀过程中，因工质中液体的含量很大，故膨胀机的工作条件很差。为了简化设备，提高装置运行的可靠性，所以采用节流阀。 7. 参看图5 ，若压缩蒸汽制冷循环按1-2-3-4-8-1 运行，循环耗功量没有变化，仍为 h2-h1 ，而制冷量却从 h1-h 5. 增大到 h1-h 8，显见是“有利”的。这种考虑可行么？为什么？ 答：过程 4-8 熵减小，必须放热才能实现。而 4 点工质温度为环境温度 T0，要想放热达到温度T c（8点），必须有温度低于T c的冷源，这是不存在的。( 如果有，就不必压缩制冷了 ) 。 8. 作制冷剂的物质应具备哪些性质？你如何理解限产直至禁用氟利昂类工质， R11、 R12？ 如 答：制冷剂应具备的性质：对应于装置的工作温度，要有适中的压力；在工作温度下气化潜热要大；临界温度应高于环境温度；制冷剂在 T-s 图上的上下界限线要陡峭；工质的三相点温度要低于制冷循环的下限温度；比体积要小；传热特性