《工程热力学考研解析课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程热力学考研解析课件.ppt（27页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、3.热力过程类问题（含循环）热力过程类问题（含循环）这类问题，需要注意到两个方面：这类问题，需要注意到两个方面：可逆过程问题可逆过程问题不可逆过程问题不可逆过程问题例例3.1：一装置见图示，活塞与气缸由绝一装置见图示，活塞与气缸由绝热材料制成。活塞面积为热材料制成。活塞面积为100cm2，活塞，活塞与重物的质量共为与重物的质量共为200kg。当地大气压。当地大气压为为0.1MPa。缸内空气与外界处于力平衡。缸内空气与外界处于力平衡时，它的温度为时，它的温度为300K，容积为，容积为1000cm3。如果取走重物如果取走重物100kg，活塞突然上升，活塞突然上升，最后空气与外界重新达到力的平衡。若
2、最后空气与外界重新达到力的平衡。若忽略活塞与气缸之间的摩擦，求活塞上忽略活塞与气缸之间的摩擦，求活塞上升的距离和气体的终温。升的距离和气体的终温。理硕教育专注于北理工考研辅导本资料由理硕教育整理，理硕教育是全国本资料由理硕教育整理，理硕教育是全国唯一专注于北理工考研辅导的学校，相对唯一专注于北理工考研辅导的学校，相对于其它机构理硕教育有得天独厚的优势。于其它机构理硕教育有得天独厚的优势。丰富的理工内部资料资源与人力资源确保丰富的理工内部资料资源与人力资源确保每个学员都受益匪浅，确保理硕教育的学每个学员都受益匪浅，确保理硕教育的学员初试通过率员初试通过率89%以上，复试通过率接近以上，复试通过率
3、接近100%。解：取缸内空气为闭口绝热系统解：取缸内空气为闭口绝热系统Rg=0.287 kJ/(kgK)cp=1.004 kJ/(kgK)cV=0.716kJ/(kgK)空气参数空气参数初态：初态：T1=300K；V1=0.001m3；终态：终态：过程：绝热，但不注意会假设成可逆可逆过程过程：绝热，但不注意会假设成可逆可逆过程空气质量：空气质量：是否正确？换个系统：以空气、重物为系统，由过程初终是否正确？换个系统：以空气、重物为系统，由过程初终态间的能量守恒态间的能量守恒 其中：其中：可见，该情况假设可逆有偏差，单如果将可逆看成为实际可见，该情况假设可逆有偏差，单如果将可逆看成为实际过程的一种
4、近似，结果还是比较不错的（相差不大）。过程的一种近似，结果还是比较不错的（相差不大）。例例3.2：一刚性绝热容器被绝热隔板一刚性绝热容器被绝热隔板隔开，两侧体积各为隔开，两侧体积各为28103m3。A中初始装有氧气，压力中初始装有氧气，压力0.7MPa，温，温度度338K，B初始为真空。现开启阀门，初始为真空。现开启阀门，氧气自氧气自A流向流向B，当两侧压力相同时，当两侧压力相同时关闭阀门。问：关闭阀门。问：（1）终态的压力和两侧温度为多少？）终态的压力和两侧温度为多少？（2）过程前后氧气的熵变多少？）过程前后氧气的熵变多少？解：查氧气气体常数，比热容：解：查氧气气体常数，比热容：（1）的求解
5、时需要注意如何选择系统）的求解时需要注意如何选择系统通常会想到分别取通常会想到分别取A、B为系统，此时求解就不太方便。为系统，此时求解就不太方便。取取A+B为系统：能量守恒方程为系统：能量守恒方程这时才考虑这时才考虑A中的过程特征为定熵过程中的过程特征为定熵过程由质量守恒：由质量守恒：（2）熵变）熵变这种情况，为方便写出熵变表达式，可以取用绝对熵这种情况，为方便写出熵变表达式，可以取用绝对熵结合质量守恒：结合质量守恒：例例3.3：活塞活塞气缸系统的容积气缸系统的容积V=2.45 10 3 m 3，内有，内有p1=0.7MPa、t1=867 的燃气。已知环境温度的燃气。已知环境温度27 、环境、
6、环境压力压力0.1013MPa，燃气的，燃气的Rg=0.296kJ/(kg K)，cp=1.04kJ/(kg K)。求：（。求：（1）燃气的有效能；（）燃气的有效能；（2）除环境外）除环境外无其它热源的情况下，燃气膨胀到无其它热源的情况下，燃气膨胀到p2=0.3MPa、t2=637时的最大有用功。时的最大有用功。解：解：（1）（2）（3）过程不可逆过程不可逆还可以这样，取空气环境为孤立系统还可以这样，取空气环境为孤立系统例例3.4：空气稳定流经气轮机绝热膨胀作功。已知空气进空气稳定流经气轮机绝热膨胀作功。已知空气进入气轮机时温度入气轮机时温度450K、压力、压力0.4MPa、速度、速度30m/
7、s；离开气；离开气轮机的温度轮机的温度330K、压力、压力0.1MPa、速度、速度130m/s。若环境的。若环境的温度温度293K、压力、压力0.1MPa；空气气体常数；空气气体常数0.287kJ/(kg K)、比定压热容比定压热容1.004 kJ/(kgK)，在不考虑位能差时求，在不考虑位能差时求：（：（1）气轮机进口和出口处空气的有效能；（气轮机进口和出口处空气的有效能；（2）空气从状态）空气从状态1变变化到状态化到状态2时的最大有用功；（时的最大有用功；（3）实际有用功。）实际有用功。解：解：（1）进口有效能进口有效能出口有效能出口有效能（2）（3）或取空气环境为孤立系统后或取空气环境为
8、孤立系统后例例3.5：一压气机，空气进口温度一压气机，空气进口温度20、压力、压力97.2kPa；出；出口温度口温度164.3、压力、压力311.1kPa；环境温度；环境温度20；空气进；空气进口流量每分钟口流量每分钟113.3m3。求。求：（：（1）压气机耗功；（）压气机耗功；（2）保）保证出口压力时定熵压缩耗功；（证出口压力时定熵压缩耗功；（3）该压气机绝热效率；）该压气机绝热效率；（4）该压气机作功能力损失是否为实际耗功与定熵耗功）该压气机作功能力损失是否为实际耗功与定熵耗功之差？之差？解：查解：查（1）忽略动能差、位能差，过程绝热忽略动能差、位能差，过程绝热（2）定熵）定熵（3）（4）
9、取空气和环境为孤立系统）取空气和环境为孤立系统所以两者不相等，差异：所以两者不相等，差异：实际：不可逆出口状态与可逆出口状态之间，存在有效能实际：不可逆出口状态与可逆出口状态之间，存在有效能差异差异这部分有效能还没有被损失。这部分有效能还没有被损失。例例3.6：湿空气温度湿空气温度30，相对湿度，相对湿度60%，压力，压力0.1MPa。要求：要求：（1）计算此状态下的水蒸气分压力，露点温度，）计算此状态下的水蒸气分压力，露点温度，绝对湿度，含湿量，焓；绝对湿度，含湿量，焓；（2）若将该湿空气在定压下冷）若将该湿空气在定压下冷却到却到15，需让每，需让每kg干空气放出的热量是多少：干空气放出的热
10、量是多少：（3）冷）冷却后的相对湿度是多少？却后的相对湿度是多少？（4）在焓湿图上定性绘制出此）在焓湿图上定性绘制出此冷却过程。冷却过程。（1）查表：）查表：解：解：再次查表：再次查表：（2）在在15时，饱和湿空气的水蒸气分压力为时，饱和湿空气的水蒸气分压力为1706Pa，所以冷，所以冷却过程是去湿过程。分两个阶段冷却：却过程是去湿过程。分两个阶段冷却：12过程冷却到相过程冷却到相对湿度对湿度100，23过程冷却加去湿。过程冷却加去湿。12过程：温度达过程：温度达到到21.25，含湿量不变。，含湿量不变。23过程：温度过程：温度15，含湿量：，含湿量：（3）冷却后的相对湿度）冷却后的相对湿度1
11、00。1 2 3 d h （4）例例3.7：1 mol CO与与0.5mol氧气氧气进进行燃行燃烧烧反反应应。要求：。要求：（1）写出）写出该过该过程的理程的理论论燃燃烧烧反反应应式；式；（2）计计算算标标准燃准燃烧焓烧焓；（3）当）当1标标准大气准大气压压、3000K下达到化学平衡下达到化学平衡时时，计计算其算其化学平衡常数（参考数据：化学平衡常数化学平衡常数（参考数据：化学平衡常数Kp3.058）；）；（4）计计算化学平衡算化学平衡时时生成物中各生成物中各组组元的分元的分压压力及摩力及摩尔尔分分数（参考数据：离解度数（参考数据：离解度约为约为0.436）。）。解：解：（2）查：）查：（1）
12、（3）达到化学平衡：达到化学平衡：mol离解成离解成CO和和O2：（4）设平衡时）设平衡时1mol CO2中有中有生成物：生成物：各组元的分压力：各组元的分压力：，经试算经试算 例题例题3.8：某气油机理想循环初态参数为压力某气油机理想循环初态参数为压力0.1MPa，温，温度度288K，压缩比为，压缩比为5，加热过程中对每千克空气的加热量，加热过程中对每千克空气的加热量为为1000kJ。问该循环的最高压力和最高温度为多少？循环。问该循环的最高压力和最高温度为多少？循环功及循环效率为多少？功及循环效率为多少？解：解：1：初态参数：初态参数：2：压缩终了：压缩终了：3：加热后：加热后：4：作功后：
13、作功后：放热量：放热量：功量：功量：效率：效率：该题中，若计算压缩过程和膨胀过程的功也可以该题中，若计算压缩过程和膨胀过程的功也可以压缩：压缩：膨胀：膨胀：例例3.9：空气绝热流过图示管道。已知入口处其平均值：空气绝热流过图示管道。已知入口处其平均值：温度温度113、压力、压力0.25 MPa、速度、速度210m/s；出口处平均速；出口处平均速度度18m/s。要求：。要求：（1）取恰当系）取恰当系统统后后导导出空气流出空气流过过此管道此管道时时能量和能量和质质量守恒方程；（量守恒方程；（2）若）若过过程可逆，程可逆，计计算出口截算出口截面上空气平均温度和面上空气平均温度和压压力；（力；（3）若入口截面）若入口截面积积1.96103 m2，计计算出口截面算出口截面积积；（4）空气在此管内的流量为多少）空气在此管内的流量为多少？出口出口 入口入口 1 1 2 2 例例3.9 气体常数气体常数0.287 kJ/(kgK)比定容热容比定容热容0.717 kJ/(kgK)查：查：解：解：（1）绝热稳态稳流过程）绝热稳态稳流过程（2）（3）（4）需要注意的一些习题和思考题请按今天例题类型自己选择。需要注意的一些习题和思考题请按今天例题类型自己选择。需要注意的一些习题和思考题请按今天例题类型自己选择。需要注意的一些习题和思考题请按今天例题类型自己选择。