工程热力学绝热节流

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就是通道的形状还就是气流本身的状态变化？答:改变气流速度主要就是气流本身状态变化,主要就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11221212f f m m m Ac A c q q q v v ====,对于不可压缩流体水1v =2v ,故有流速与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就是否能达到相同的高马赫数？答:不能,因为速度与压比有个反比关系,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与超声速时,下列形状的管道(图7-16)宜于作喷管还就是宜于作扩压管？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2f c ,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,动能损失就是不就是就就是流动不可逆损失？为什么？答:不就是。

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、出口截面流速与压力就是否相同？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、流速与流量起什么变化？答:1)若两喷管的最小截面面积相等,两喷管的流量相等,渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速,渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。

沈维道、将智敏、童钧耕《工程热力学》课后思考题答案工程热力学思考题及答案第十二章制冷循环1.压缩蒸汽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。

而压缩蒸汽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。

2.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。

3.参看图12-5，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-h5增大到h1-h8，显见是有利的．这种考虑错误何在？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T，要想放热达到温度Tc （8点），必须有温度低于Tc的冷源，这是不存在的。

(如果有，就不必压缩制冷了)。

4.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R11、R12这类工质？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；传热特性要好；溶油性好；无毒等。

限产直至禁用R11和R12时十分必要的，因为这类物质进入大气后在紫外线作用下破坏臭氧层使得紫外线直接照射到地面，破坏原有的生态平衡。

5.本章提到的各种制冷循环有否共同点？若有，是什么？答：各种制冷循环都有共同点。

名词解释1.工程热力学在阐释热力学普遍原理的基础上，研究原理的应用，着重研究热能与其他形式能量的转换规律。

2.热能动力设备:从燃料燃烧中得到热能以及利用热能得到动力的整套设备，分为蒸汽动力装置和燃气动力装置。

工质经历吸热、膨胀做功、排热过程。

3.实现热能与机械能转化的媒介物质叫做工质，工质从中吸热的叫做热源（高温热源），放出热能的叫做冷源（低温热源）。

4.热力系统：被认为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统，边界，外界，闭口系(控制质量)：只有能量交换没有物质交换开口系（控制容积）：有能量和物质交换，绝热系统：无热量交换，孤立系统：无热量和质量交换。

5.1 bar=e5 pa1atm=1.01e5 pa1 at(工程大气压)=0.98e5 pa1mm hg=133.32pa1mmh2o =9.81 pa1atm=760mm hg = 10m h2o6.系统参数不随时间变化即为达到稳定状态，系统在不受外界影响条件下状态保持不变即为平衡状态。

准平衡状态（准静态过程）：过程进行得很缓慢，破坏平衡所需要的时间远大于弛豫时间，随时都不致掀桌偏离平衡状态。

进行的无限缓慢的过程。

气体工质在压力差作用下实现准平衡过程的条件是：气体工质和外界压力差、温度差无限小可逆过程：完成某一过程后，有可能使工质沿相同的路径恢复到原来状态，且不留下任何改变。

可逆过程=无耗散+准静态过程。

7.系统对外界做功为正，外界对系统做功为负；系统吸热为正，放热为负。

8.可逆循环：全部由可逆过程组成的循环，构成一条封闭的曲线内可逆循环：假象工质与热源间有一物体，物体与工质温差无限小。

工质的循环可看作可逆循环。

正向循环：将热能转化为机械能，使外界得到功；热动力循环逆向循环：将热量从低温热源传到高温热源，会消耗外功。

制冷装置，热泵9.推动功：工质在开口系统中流动而传递的功。

10.流动功：推动功差p1v1-p2v2是系统维持工质流动所需的功。

第5章 热力学第二定律5-1 当某一夏日室温为30℃时，冰箱冷藏室要维持在-20℃。

冷藏室和周围环境有温差，因此有热量导入，为了使冷藏室内温度维持在-20℃，需要以1350J/s 的速度从中取走热量。

冰箱最大的制冷系数是多少？供给冰箱的最小功率是多少？ 解： 制冷系数：22253 5.0650Q T W T T ε====−5-4 有一卡诺机工作于500℃和30℃的两个热源之间，该卡诺热机每分钟从高温热源V吸收1000kJ ，求：（1）卡诺机的热效率；（2）卡诺机的功率（kW ）。

解：1211500304700.608273500733T T W Q T η−−=====+110000.60810.1360W Q η=⋅=×= kw5-5 利用一逆向卡诺机作热泵来给房间供暖，室外温度（即低温热源）为-5℃，为使室内（即高温热源）经常保持20℃，每小时需供给30000kJ 热量，试求：（1）逆向卡110000100006894.413105.59C W Q =−=−=kJ热泵侧：'C10C C Q W T T T =− '103333105.5922981.3745C C C T Q W T T =⋅=×=− 暖气得到的热量：'1C16894.4122981.3729875.78C Q Q Q =+=+=总kJ5-7 有人声称设计出了一热机，工作于T 1=400K 和T 2=250K 之间，当工质从高温热源吸收了104750kJ 热量，对外作功20kW.h ，这种热机可能吗？解： max 12114002501500.375400400C W T T Q T η−−===== max 11047500.37510.913600C W Q η×=⋅==kW h ⋅＜20kW h ⋅∴ 这种热机不可能5-8 有一台换热器，热水由200℃降温到120℃，流量15kg/s ；冷水进口温度35℃，11p 烟气熵变为：22111213731.46 6.41800T T p p n n T T Q T dTS c m c mL L T T T∆====××=−∫∫kJ /K 热机熵变为02．环境熵变为：图5-13 习题5-92210Q S S T ∆==−∆ ∴201()293 6.411877.98Q T S =⋅−∆=×=kJ 3.热机输出的最大功为：0123586.81877.981708.8W Q Q =−=−=kJ5-10 将100kg 、15℃的水与200kg 、60℃的水在绝热容器中混合，假定容器内壁与水之间也是绝热的，求混合后水的温度以及系统的熵变。