工程热力学第八章_蒸气动力循环
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工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版第1章 基本概念及定义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。
⒊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。
⒋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P b 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”。
⒌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。
蒸汽循环系统工作原理蒸汽循环系统是一种常见的热力循环系统,广泛应用于发电厂、工业生产和供暖等领域。
它通过将水加热转化为蒸汽,然后利用蒸汽的能量来驱动机械设备或提供热能。
本文将详细介绍蒸汽循环系统的工作原理。
蒸汽循环系统主要由锅炉、汽轮机、凝汽器和泵组成。
首先,锅炉将水加热到高温,使其转化为蒸汽。
这个过程发生在锅炉内部的炉膛中,通过燃烧燃料或其他能源提供的热量。
蒸汽的产生使锅炉内部的压力升高,从而使蒸汽具有足够的压力来驱动汽轮机。
接下来,蒸汽进入汽轮机,驱动汽轮机的转子高速旋转。
汽轮机的转子上装有叶片,蒸汽进入叶片后会使转子转动。
汽轮机的转子与发电机相连,通过转子的旋转来产生电力。
同时,汽轮机也可以用于驱动其他机械设备或提供动力。
蒸汽从汽轮机排出后,进入凝汽器进行冷却。
凝汽器中流动的是冷却水,蒸汽在与冷却水接触的过程中失去了热量,变成了水。
这个过程使蒸汽的体积大大减小,从而形成了真空。
在凝汽器中,蒸汽和冷却水通过热交换使蒸汽凝结,然后被泵抽回锅炉再次加热,循环往复。
为了保持蒸汽循环系统的稳定运行,需要使用泵来维持循环中的水平衡。
泵负责将凝结水抽回锅炉,同时也需要克服一定的压力损失。
泵的作用是将水送回锅炉,以补充锅炉中水的损失,并确保循环系统的连续运行。
蒸汽循环系统的工作原理可以总结为以下几个步骤:首先,锅炉将水加热转化为蒸汽;然后,蒸汽进入汽轮机驱动转子旋转;接着,蒸汽经过凝汽器冷却变成水;最后,泵将凝结水送回锅炉进行再次加热。
整个循环过程中,水和蒸汽不断转化,从而使系统运转。
蒸汽循环系统的工作原理基于热力学和流体力学的基本原理。
通过合理设计和优化,可以提高系统的效率和性能。
蒸汽循环系统在能源转换和供暖方面具有重要作用,不仅提供了电力和动力,也为人们的生活提供了便利和舒适。
总结起来,蒸汽循环系统的工作原理是通过锅炉将水加热转化为蒸汽,然后利用蒸汽的能量来驱动汽轮机,最后经过凝汽器冷却后再次循环。
这个过程中,泵起到补充水的作用,保持循环系统的稳定运行。
绪论单元测试1.热机是指能把热能转换为机械能的设备。
A:对B:错答案:A2.二次能源是指由一次能源加工转换后的能源。
A:错B:对答案:B3.制冷空调的能源利用率可以大于100%。
A:对B:错答案:A4.蒸汽动力循环中,水在锅炉中加热变成蒸汽,同时压力升高。
A:错B:对答案:A5.燃气轮机的工作循环中,工质燃气在燃烧室中被加热,同时压力升高。
A:错B:对答案:A6.汽油机(内燃机)的工作循环中,工质燃气在气缸中被加热,同时压力升高。
A:对B:错答案:A7.蒸汽动力循环的四个主要过程依次是:()A:加压-加热-膨胀做功-放热B:加压-膨胀做功-吸热-放热C:加热-加压-膨胀做功-放热D:加压-放热-膨胀做功-吸热答案:A8.在我国,二次能源中热能的约()需要通过热机转换为机械能使用。
A:90%B:10%C:40%D:60%答案:A9.蒸汽动力循环的加压过程发生在()A:汽轮机B:锅炉C:水泵D:凝汽器答案:C10.实现热功转换的媒介物质称为()A:系统B:工质C:蒸汽D:气体答案:B第一章测试1.与外界只发生能量交换而无物质交换的热力系统称为:()A:闭口系统B:绝热系统C:孤立系统D:开口系统答案:A2.稳定状态()是平衡状态,而平衡状态()是稳定状态。
A:不一定/一定B:一定/一定C:一定/不一定D:不一定/不一定答案:A3.下列()组参数都不是状态参数。
A:压力;温度;比容B:膨胀功;技术功;推动功C:内能;焓;熵D:质量;流量;热量答案:D4.若大气压力为100KPa,真空度为60KPa,则绝对压力为()A:160KPaB:60KPaC:100KPaD:40KPa答案:D5.在工程热力学计算中使用的压力是()A:表压力B:真空压力C:大气压力D:绝对压力答案:D6.热力学一般规定,系统从外界吸热为(),外界对系统做功为()A:正/负B:正/正C:负/负D:负/正答案:A7.P—V图上,可逆过程线以下的面积表示()A:技术功B:膨胀功C:能量D:热量答案:B8.工质经历一个可逆过程后,沿原路线逆行,可以使()回到初态。
一.是非题1.两种湿空气的相对湿度相等,则吸收水蒸汽的能力也相等。
()2.闭口系统进行一放热过程,其熵一定减少()3.容器中气体的压力不变,则压力表的读数也绝对不会改变。
()4.理想气体在绝热容器中作自由膨胀,则气体温度与压力的表达式为k kppTT1 1212()5.对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析,其结果与所取系统的形式无关。
()6.工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程,则工质熵的变化是一样的。
()7.对于过热水蒸气,干度1x()8.对于渐缩喷管,若气流的初参数一定,那么随着背压的降低,流量将增大,但最多增大到临界流量。
()9.膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量()10.已知露点温度dt、含湿量d即能确定湿空气的状态。
()二.选择题(10分)1.如果热机从热源吸热100kJ,对外作功100kJ,则()。
(A)违反热力学第一定律;(B)违反热力学第二定律;(C)不违反第一、第二定律;(D)A和B。
2.压力为10bar的气体通过渐缩喷管流入1bar的环境中,现将喷管尾部截去一小段,其流速、流量变化为()。
A 流速减小,流量不变(B)流速不变,流量增加C流速不变,流量不变(D)流速减小,流量增大3.系统在可逆过程中与外界传递的热量,其数值大小取决于()。
(A)系统的初、终态;(B)系统所经历的过程;(C)(A)和(B);(D)系统的熵变。
4.不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后,其结果只能是()。
(A)全部水变成水蒸汽(B)部分水变成水蒸汽(C)部分或全部水变成水蒸汽(D)不能确定5.()过程是可逆过程。
(A).可以从终态回复到初态的(B).没有摩擦的(C).没有摩擦的准静态过程(D).没有温差的三.填空题(10分)1.理想气体多变过程中,工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2.蒸汽的干度定义为_________。
3.水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________,在高温时较__________,在临界温度为__________。
工程热力学水蒸气的热力性质和过程水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容,涉及到水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。
下面将从水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程三个方面进行详细介绍,以期更好地了解工程热力学中的水蒸气。
首先,水蒸气的热力性质。
水蒸气是一种理想气体,因此可以采用理想气体状态方程描述其热力性质。
根据理想气体状态方程,水蒸气的体积与压力、温度之间满足以下关系:PV=mRT,其中P是水蒸气的压力,V是体积,m是物质的量,R是气体常数,T是温度。
此外,根据水蒸气的物性数据,可以得到水蒸气的比容、比焓、比熵、比内能等热力性质的计算公式。
其次,水蒸气的热力过程。
热力过程是指物体在一定条件下发生的热态变化过程。
对于水蒸气而言,常见的热力过程有等温过程、等焓过程、等熵过程和绝热过程等。
等温过程是指水蒸气在恒温条件下的热力变化过程,其内能变化为零,熵的变化为常数。
等焓过程是指水蒸气在等焓条件下的热力变化过程,其焓变化为零,温度和熵的变化为常数。
等熵过程是指水蒸气在等熵条件下的热力变化过程,其熵变化为零,温度和焓的变化为常数。
绝热过程是指水蒸气在绝热条件下的热力变化过程,其熵的变化为零,温度和焓的变化均不为常数。
最后是水蒸气循环过程。
水蒸气循环是工程热力学中常用的能量转换循环,广泛应用于电力、化工、航空等工业领域。
常见的水蒸气循环包括朗肯循环、卡诺循环和布雷顿循环等。
朗肯循环是一种理想化的热力循环,由四个连续的基本过程组成:等压加热、等熵膨胀、等压冷凝和等熵压缩。
卡诺循环是一种热力效率最高的循环,由两个等温过程和两个绝热过程组成。
布雷顿循环是一种常用的蒸汽动力循环,由蒸汽锅炉、蒸汽涡轮机和冷凝器等设备组成。
综上所述,水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容,涉及到水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。
通过深入了解水蒸气的热力性质和热力过程,我们可以更好地应用工程热力学的原理和方法,在实际工程中合理利用和控制水蒸气的能量转换过程,提高工程的热力效率。
工程热力学热力循环的自动控制与优化工程热力学是研究能量转换和能量传递的一门学科,通过热力循环的优化和自动控制,能够提高能源利用效率,实现能源的可持续发展。
本文将探讨工程热力学热力循环的自动控制与优化,并介绍一些常用的方法和技术。
一、热力循环的基本原理热力循环是指能量在系统中的流动过程,根据热力学第一定律和第二定律,热力循环可以实现能量的转化和传递。
在工程中,常用的热力循环包括蒸汽动力循环、气体轮机循环和制冷循环等。
二、热力循环的自动控制热力循环的自动控制是指利用控制系统对热力循环进行监测和调节,以实现系统的稳定运行和效率的优化。
自动控制系统包括传感器、执行器和控制器等组成。
1. 传感器:传感器用于感知热力循环中各个参数的变化,例如温度、压力和流量等。
常用的传感器包括温度传感器、压力传感器和流量传感器等。
2. 执行器:执行器用于根据控制信号对热力循环进行调节,例如调节阀和控制阀等。
执行器可以根据控制器的输出信号,改变热力循环中的流体流量、温度或压力等。
3. 控制器:控制器是自动控制系统的核心部件,它负责接收传感器的输入信号,并根据设定的控制策略输出控制信号。
常用的控制器包括PID控制器和模糊控制器等。
三、热力循环的优化热力循环的优化是指通过调整循环参数和运行策略,使得热力循环的效率最大化,能源的利用最优化。
常用的热力循环优化方法包括热力循环的热力分析和性能曲线优化等。
1. 热力分析:热力分析是通过建立热力循环的数学模型,分析循环中各个组件的热力性能,从而确定优化的方向和方法。
热力分析可以通过计算机模拟和实验验证来进行。
2. 性能曲线优化:性能曲线是热力循环的性能指标随着操作变量的变化而变化的曲线。
通过对性能曲线的优化,可以找到使热力循环效率最大化的操作变量。
常用的优化方法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。
四、自动控制与优化的应用案例工程热力学的自动控制与优化在工业、能源等领域有着广泛的应用。