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1、第一章1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。3.当真空表指示数值愈大时
2、，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。4,准平衡过程与可逆过程有何区别？答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。5.不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。6.没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？答：水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，
3、压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。7.用 U 形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。习 题1-1 解：=7 5 5 x 1 3 3.3 x l O-5=1.0 0 6 r =1 0 0.6 01.p =Pb +Pg=1 0 0.6+1 3 6 0 0 =1 3 7 0 0.6 Z P。2.Pg=p -Pb =2.5 -1.0 0 6 =1 A9 4b a r =1 49 A kPa3.p =Pb -pv=7 5 5 -7 0 0 =55mmHg
4、=7.3 3 1 5 Z P。4.pv=pb_p 1.0 0 6 -0.5 =0.506 b a r =50.6 kPa1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。山于有引风机的抽吸，锅炉设备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角a =3 0 ,管内水解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差p水 柱=p g s i n a =1 0 0 0 x 9.8 x 2 0 0 x 1 0-3 x 0.5 =9 8 0 P。=7.35mmHgp =pb-p水柱=7 5 6 -7.3 5 =7 4 8.6 5机机H g1-3 解：P i =p 8 +pa=0.9
5、7 +1.1 0 =2.07 b a rP2=Pi Pb =2.0 7 -1.0 5 =Q.32b a rPc=Pb P2=09 7-0.3 2 =0.6 5b a r1-4 解：p真 空 室=p 8-p汞 柱=7 6 0 7 4 5=1 5 m m/g=2 Z P ap-p真 空 室 +p”=2 +3 6 0 =36 2kp ap2=-=3 6 2-1 7 0 =1 9 2 Pc=Pb-P 真空室=1 9 2-2 =19 0kPa1,F=（Pb -P真 空 室）A =7 4 5 x 1 3 3.3 x x 兀x0.4 5 =T5.8kN1-4 解：p =Pb+p 水 柱+p 汞 柱=7 6
6、0+30 0 x 9.8 1/133.3+8 0 0=158 2 m m/g =2.1 b a r1-5 解：由于压缩过程是定压的，所以有W=pdV=p(V1-V2)=o.5xio6 X(0.8-0.4)=20。KJ1-6 解：改过程系统对外作的功为W=pdV=。需”=-喈(匕5 f)=85.25V1-7 解：由于空气压力正比于气球的直径，所 以 可 设 =）,式 中c为常数，D为气球的直径，山题中给定的初始条件，可以得到：T七 喑*。该过程空气对外所作的功为W=jp d V =cOd()3 3)=g 祝3do=；农(0；一0：)=；%x 5000000 x(0.44-0.34)=34.36V
7、1-8 解：（1）气体所作的功为：W=3（0.24V+0.04）x 106 dV=1.76 x 104 J（2）摩擦力所消耗的功为：%擦力=/AL=-y X（0.3-0.1）-l 000J所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：%塞=W-%擦力=1.66x101-9 解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等,恒等于大气压力0.0 9 M P a,所以气体对外所作的功为：IV=PAV=0.09X 106 X2=1.8X105J1-1 1解：确定为了将气球充到2 m 3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压ph）P i
8、P 2(K+2)必(+2)0.9X105X(2+2)=2=1.8x105 尸。前两种情况能使气球充到2 m 3卬=0.9x105x2=1.8x109情况三:v 气球+贮气罐-P贮气罐v贮气罐Pl,0.15x20.0 9=3.333血 3所以气球只能被充到九球=3.3332=1.333加 的大小，故气体对外作的功为:W=0.9 xl 05 x 1.333=1.2 xl O5J绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。问：空气的热力学能如何变化？空气是否作出了功？能否在坐标图上表示此过程？为什么？答：(1)空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变
9、。(2)空气对外不做功。(3)不能在坐标图上表示此过程，因为不是准静态过程。2.下列说法是否正确？气体膨胀时一定对外作功。错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。气体被压缩时一定消耗外功。对，因为根据热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功。气体膨胀时必须对其加热。错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。(4)气体边膨胀边放热是可能的。对，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边膨胀边放热。气体边被压缩边吸入热量是不可能的。错，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边压缩边吸热。(6)对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能。错，比如多变过程，当n大
10、于1,小于k时，可实现对工质加热，其温度反而降低。4 .“任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确？答：不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力功等等，如果只考虑体积功的话,那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。5.试比较图2-6所示的过程1-2与过程l-a-2中下列各图2-6思考题4附图量的大小：W,2与卬g (2)MJ12与&52；(3)Q n与。/成答：(1)必成大。(2)一样大。(3)。/大。6.说明下列各式的应用条件：(1)7 =AM+w闭口系的一切过程(2)=“+pdv闭口系统的准静态过程(3)q-u+(p2v2 PjV,)开口系统的稳定流动过程，并且轴功为
11、零(4)q=+p(v2-V1)开口系统的稳定定压流动过程，并且轴功为零；或者闭口系统的定压过程。7.膨胀功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系？流动功的大小与过程特性有无关系？答：膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备(开口系统)时,热力设备与外界交换的机械功，由于这个机械工通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功；而技术功不仅包括轴功，还包括工质在流动过程中机械能(宏观动能和势能)的变化；流动功又称为推进功，1 k g 工质的流动功等于其压力和比容的乘积，它是工质在流动中向前方传递的功，只有在工质的流动过程中才出现。对于有工质组成的简单可压缩系统，工质
12、在稳定流动过程中所作的膨胀功包括三部分，一部分消耗于维持工质进出开口系统时的流动功的代数和，一部分用于增加工质的宏观动能和势能，最后一部分是作为热力设备的轴功。对于稳定流动，工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代数和。如果工质进、出热力设备的宏观动能和势能变化很小，可忽略不计，则技术功等于轴功。习 题2-1 解：W=。=5 0-8 0 =-3 0 ，所以是压缩过程2-2 解：W膨=。吸+卬压一。放=2000+650-1200=1450k/2-3 解：AU=。=2 x 1 0,x 3600=7.2x l()6 j/24 解：状态b 和状态a 之间的内能之差为：M Ju b=Uh-Ua=Q-W =
13、100-4 0 =60V所以，a-d-b过程中工质与外界交换的热量为：Qe =%,+卬=60+20=80A工质沿曲线从b 返回初态a 时，工质与外界交换的热量为：Qb-a=Ua-Ub+W=-Uab+W=-6 0-30=-9 0kJ根据题中给定的a 点内能值，可知b 点的内能值为6 0 k J,所以有：Ua d=Ub-Ud=6 0-4 0 =20V由于d-b过程为定容过程，系统不对外作功，所以d-b过程与外界交换的热量为：Q d-b=U d-U b=M J d b=2 0 k J所 以 a-d-b过程系统对外作的功也就是a-d过程系统对外作的功，故 a-d过程系统与外界交换的热量为：Qa-d=U
14、 dU Wa_d=Uad-叱L j =4 0-(-2 0)=60V2-5过程QkJIV kJAU kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-552-5 解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统焰的变化就等于系统从外界吸收的热量,即汽化潜热，所以有：h=q=2257kJ/kg内能的变化为:=/?-A(/?v)=A/J-p(v2-v,)=2257+1.01 xlO2 x(0.001-1.674)=2088V/kg2-6解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：p.=p,+-=.0 2 8 x 105+1 9 5 x 9-8=2.9 39 x
15、 105h A 100 x 10-4当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：G Q C x 9修p2=入以+=1.028 x 1()5+.-=1.9 59 x l O5 P aAl O O x l O Y由于气体通过气缸壁可与外界充分换热，所以系统的初温和终温相等，都等于环境温度即：根据理想气体的状态方程可得到系统的终态体枳，为：.=2.9 3 9 x l 0-0 0 x l 0 x l =I 5 2 6 x 0一%3p2 1.9 59 x l 05所以活塞上升的距离为：人，匕 一 匕 1.526 x l O-3-100 x 10 x l O-6 nn_ _ L =-L=-：-=0
16、.0526 z n =5.26 cmA 100 x 10”由于理想气体的内能是温度的函数，而系统初温和终温相同，故此过程中系统的内能变化为零，同时此过程可看作定压膨胀过程，所以气体与外界交换的热量为：Q=W=p2A A L =1.9 59 x l O5 x l O O x l O_ 4 x 0.0526 =103.04J2-8解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：卬=q-=一50-146.5=-19 6.5。/依忽略气体进出U宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg压缩空气所需的轴功为：%=4 力=-50-146.5-L 1时,平均比热容c、c、c个最大？哪一个最小？答：由c
17、1、c*、c|；：的定义可知1 c d rc p r,=c（Q），其中0 G t c d fc l;lo晓二C4），其中0 2 cd tc|=1,1 h-ty=c(tf)其中4 7 0 n c|：故可知需最大,又因为：Z d/Tc d/_（，-2）f c d f +f j c d f,一 他一 ，也_（4-0闻 +2-f j f i d：_ （，2 T j，l（c f：-耳；）=v所以C 13最小。2.如果某种工质的状态方程式遵循p v=R J,这种物质的比热容一定是常数吗？这种物质的比热容仅是温度的函数吗？答：不一定，比如理想气体遵循此方程，但是比热容不是常数，是温度的单值函数。这种物质的比
18、热容不一定仅是温度的函数。由比热容的定义，并考虑到工质的物态方程可得到:d q d（A +w）d w,d“d v.d”=-=A +=+p=+Rd r d r d r AT AT AT AT由此可以看出，如果工质的内能不仅仅是温度的函数时，则此工质的比热容也就不仅仅是温度的函数了。2.在-v 图上画出定比热容理想气体的可逆定容加热过程、可逆定压加热过程、可逆定温加热过程和可逆绝热膨胀过程。1答：图中 曲 线 1 为可逆定容加热过程；2 为可逆定压加热过程；3 为可逆定温加热过程；4为可逆绝热膨胀过程。因为可逆定容加热过程容积丫 不变，过程中系统内能增加，所以为曲线 1,从下向上。可逆定压加热过程
19、有：(Tc 1(c d u=-P d v=P -1 d v=cid v=M=c(v +c2 u )R Jc i和C 2为常数，且考虑到n =0时，M=0所以。2=0U=C V所以此过程为过原点的射线2,且向匕理想气体的可逆定温加热过程有:=q w =0=q =w 0气体对外做功，体积增加,所以为曲线3,从左到右。可逆绝热膨胀过程有：QC l du=-pdv=-dv=ii=-+c,/k-vk-2Cp C2为常数所以为图中的双曲线4,且方向朝右（膨胀过程）。3.将满足空气下列要求的多变过程表示在P-U 图T-s图上空气升压，升温，又放热；空气膨胀，升温，又放热；（此过程不可能）（3）兀=1.6的膨
20、胀过程，并判断4、卬、”的正负;（4）n =1.3的压缩过程，判断V、w、的正负。答：（1）空气升温、升压、又放热有：4=高/2-刀）（所以：Cy lnkn-1此多变过程如图所示，在 一口 图上，此过程为沿着几条曲线的交点A向上，即沿压力和温度增加的方向；在T-s图上此过程为沿着几条曲线的交点A向上。(2)空气膨胀，升温，又放热有：4=底-+)亿-十)0,且 72十所 以：cv n 3 2 7 8 3 1 4 x 2 9 3=3.8 6 依故所放的氧气比的一种情况多。3-8 解：理想气体可逆多变过程对外作的功和吸收的热量分别为:4W=n-1n-kq 二 rn 一 1（J 7 2）=与（心-T
21、1）4 1 8.6 8 -kJ28 3.7 3 6 ,z=-kJ2R,两式相除，并考虑到可得到:k-1匕=5k-n由多方过程的过程方程可得到:TM*=1 +曰=1-4 9 4所以有:k =1.6 1 7 5把值带入多方过程功的表达式中，可求出：凡=*2=4 1 8.6 8 x*(L 4 9 4-1)=4 3 0.8 9 1 5 依 K刀一7 22 x 2 4 0所以有:k-4 3 0.8 9 1 51.6 1 7 5-1=6 9 7.8/k g.Kcp=R,+cv=4 3 0.8 9 1 5 +6 9 7.8 =1 1 2 8.6 9 1 5 J /K.kg3-1 0 解：根据理想气体状态方程
22、，每小时产生烟气的体积为:V-P y L T2 1 01 3 2 5 X 5 00X1 0 4 7 32 一 ,7 T 2 7 3.1 5 O.l x l O6 -MRg标=279.7J体积流量为:3-1 9 解：根据混合理想气体的状态方程有:4干5X105X0.1663 1 32 6 5.2 J 人 kg.K）又因为:联立求解得到:MR _ 8 3 1 4RK 2 6 5.2M1=3 1.3 5乙ME s =im（T2-T J =2=&=3349x10：=3 22 6 4 x l（p（依/）2%q+&74 1 +2 9 7 S系统内能的变化为：U =mcv(T2-T J =3.2 2 64
23、xl 03x74 1 =2 3 9 0.76V所以系统对外所作的功为:W=m R g（TE）=苫十鬻黑 K J3-2 5 解：设理想气体的摩尔数为”，由理想气体的状态方程可得：叫T =_P_!M_!_=-T(=-0-.-5-1-7-X-1-0-6-X-0-.-1-4-2-=883O.17(A.A7WM/)R 8.3 1 4n TT2 =P 2匕 n n TT 0.1 72 X 1 O6 X 0.2 74 ,，0 八2=-=5 668.5 l(K.mol)R 8.3 1 4山于过程的焰变已知，所以可得到该理想气体的摩尔定压热容:HCD=-MAT-65 4 0 05 668.5 1-8 8 3 0
24、.1 7=2 0.68 5 J /(K.i n ol)所以气体的摩尔定容热容为：cV m=cPj n-R =2 0.68 5-8.3 1 4 =1 2.3 71 J /K.mol)由此可求出该气体的摩尔质量：M=也=12371=8 8 3 7g/相。/cv 1.4所以气体的内能变化为：U=n cV m/T=1 2.3 71 x(5 668.5 1-8 8 3 0.1 7)=-3 9.1 I V气体的定压热容为:PM _ 2 0.68 5M 8.8 3 7=2.34kJ Kkg.K)3-26 解：可逆膨胀；可逆定温膨胀过程系统对外所作的功及嫡变为：AA n R T VW=pdV=r-d V=n/
25、?,7 l n-2-=8 3 1 4 x3 73 xl n l 0 =7 1 4 0 W J V s V,S =R,I n匕=8 3 1 4 xl n l O =1.9 1 H/Kg K(2)向真空膨胀;理想气体的绝热真空自由膨胀系统对外不作功W=0,嫡变为：S=R l n-=8 3 1 4 xl n l O =1.9 1 V/f3 V,在外压恒为O.IMPa的环境中膨胀。此过程系统对外所作的功无法计算，如果过程终态为平衡态，则系统嫡变依然为:A S =&l n%=8 3 1 4 xl n l O =1.9 b U/Ks V,3-2 7 解：要想判断喷管的形状，必须计算临界压力匕，k 1.41
26、匕=62k-=0.7x21.4 1 +11.41-1=0.368 MPa可见被压大于临界压力，故在出口处没有达到当地声速，所以此喷管为渐缩喷管。计算喷管出口截面面积，首先要知道喷管出口截面的参数,12 8 7x1 0 2 30.5 3 2 m3/kg0.7 xl O6四3=9 2 6.8 K2 8 7、工 _ Rl(P 尸2 J尸11尸2 .c2=1.4 1 4儿(4 -4)=1.4 1 4 x 7 1 0 0 4.5 x(1 0 2 3-9 2 6.8)=4 3 9.6/n/s所以喷管的出口截面面积为：3=7.2 6卅4 3 9.63-2 8 解：当被压取临界压力时可达到最大质量流量，根据临
27、界压力与初压的关系可得:k 1.4以=42k 1=0.6 x I O5 x21.4 +14-1=0.3 2 x 1 ()5 4最大质量流量为:4i,max3-2 9 解：首先计算入口参数c.=1.4 1 4 h ，)n)=7；+(3)，=6 8 3.9 K/x ,_ 1 I T V-k A(6 7 3片=匕=0.5x 1()6 x-=0.533M Pa(T ura得到0=s即所以*金 一 =6-4=2 2 3即4 4 解：对于制冷机对于热机JF=l=flL25W八，W 025.乌=r=n in上，6%034-5 解：理想气体的内能是温度的单值函数，气体向真空的膨胀过程系统对外不作功,且过程绝热
28、，系统的内能不变，故气体温度不变：f=t=Y fC_ P F 0.7x3 _ _ _ _ _P=-=Q32URor由P尸得到V 4热 力 学 能 变 化 为AU=U R =0AS=V =-O2S7xh=QU0B2Sk7/Jkr-X嫡的变化为 黑 34-6 解：（1）气体嫡变为AS.=鲁=flSMxh 含=热源嫡变为总嫡变为（2）气体嫡变为ASL=X黑、刍=8 3 1 4*竺=-1 9 _ 1 3/01热源嫡变为-a JJW 崂 皿 含AS=9 =1-=-1 1=-=2S_53fcT/Xr X X 300总嫡变为3-=23J3-M J 4 =（3）气体嫡变为a言 UxS314 x400h4 _3
29、001JB坦=3 0 0*左科二黑可&Sg=n普=8 3 1 4 4 =T9JH k星热源燧变为总燃变为2.=303-19-14=1 L 4 9 5 M4-7 解：（1）由孤立系统尴增原理：2-3.，小，7=.冬，。=。所以有：（2）总功量为：b=G-e =齿-i j）（3）a=Q所以雹+，2总嫡变为：A S.=A S/g =f 噎+一嗓.4-8 解：选取两个容器中的气体为热力学系统，过程中系统绝热且无外功，所以r=r=3 o a r设终态容积分别为“,%号%=号却 对/W=Q JDO 2联立求解所以有：*O J D M 3 3 W%=OUMMK667d左侧气体嫡变：格=当.虫 =些也处&”陋
30、=3/f T.300 0UD01右侧气体嫡变：5喑00O0J0D6O6167=-Q135F总嫡变为ASM=0U0Mft/X4一9 解：把闭口系统和热源取为研究的热力学系统，为孤立系，根据孤立系统燃增原理:所以该过程是不可能的410解：（1）根据稳定流动方程，烟气放热：乌=f 售 F=6 xL4x（S27-37）=411即（2）。取最小时，此过程可逆，取烟气、工质和低温热源为系统，此系统为孤立系统,孤立系统的可逆过程嫡不变3.因 AS.AS尸.h 与&）。=0左 石=幺=T K工 上石=YxMOOx300b3=10=2_3_8_9_口k 芟 S00（3）口 =a-O =4116-ZM 9=ra7
31、4J4-1 1 解：此过程为等容过程，所以幻殳4 A取空气和螺旋桨为研究的系统，此系统为孤立系统，假设空气为理想气体，并假设螺旋桨为功源，过程中嫡不变，此孤立系统的嫡变等于嫡产，所以有：N =恪=心 上 合 一*奈-287xh J =4U0U4kT/X所以做功能力的损失为：假设环境温度为20度，所以：AJT=TSg=293X0JD124=3U63321Z4-1 2 解：根据温度流动的过程方程有：=a=Mv)所以与=2-，=黑-17=皿 七c,U005空气在压缩过程中的嫡变为：7/争一*=LOOSxh -Q J S 7 等=9J677M-1所以做功能力的损失为：W=l sa=290 x9J6=2
32、&59.4ZZ Ar4-13 解：混合后的温度为：i警燧变为：AS=鼻*-h三4=2上三基z4-1 4解：依题意:jr=a 5Z i.B fe=2ioox?x40%=S31BZ故制冷机得到的功为：jr=r-A ir=5 3 M 3-T m=ifiU 3 v又2=JT 工-B 6 =113=空配=2M JW写W 3S所以食=Jn?/=2901+1013=40.7474-1 5解：(1)根据稳定流动的过程方程可得：盯=.一修=-)=0 Jx(17-207)=-19Q181Z/1(2)进口处%=&-、n)=。出口处j=&J.)一片电3.)=159皿 蛆(3)所以压气机所需的最小有用功为：*4 =F*
33、FI=-1 期噩*r(4)作功能力损失为：M=M-T=|-1 9 W 1 5 9 4 =3 0 8 X 7/14-1 6解：依题意：所以:4-17 解：(1)冬季其 R 驾3 1300 x24所以=W M O ykm h，=0-2 =ti5U 9ir(2)夏季1awIP293 Q5-293)x1200n 一3=所 以 七4-18 解：因 为.=+7=-14=3(皿(14 i=L n,所以该过程为放热过程4-19解：根据热力学第一定律有:2=皿+7=AD-200=-U O J M r环境的嫡变为:AS=堤=oum tnir-选取气缸中的气体和环境为研究的热力学系统，此系统为孤立系统，其嫡变等于嫡
34、产所以:吗=AS.=缩.峪c=-0274+0.478=Q2D4V/i7-r第五章思考题1.热水泵必须安装在热水容器下面距容器有一定高度的地方，而不能安装在热水容器上面，为什么？答：保证其压力。2.锅炉产生的水蒸气在定温过程中是否满足=*的 关系？为什么？答：不对，因为水蒸气不能看作是理想气体，其内能不仅是温度的函数，还是压力的函数，故此定温过程内能是改变的，A U 不等于0。3.有无0。或低于o r 的蒸汽存在？有无低于0 C 的水存在？为什么？答：有 0 区 低 于 0 c 的蒸汽存在，只要压力足够低就可能，但是没有低于o r 的水存在，因为水的三相点温度为0.01 C1,低于三相点温度，只
35、可能是固态或是气态。4.25MPa的水，是否也象IMP”的水那样经历汽化过程？为什么？答：不可以，因为水的临界点压力为22.12M力，故此，当压力高于临界压力时，它的汽化不经过气液两相区，而是由液相连续的到达气相。5.=卢适用于任何工质的定压过程。水蒸气定压汽化过程中d 7=0,由此得出结论，zK定压汽化时=严=,此结论是否正确？为什么？答：不正确，因为定压汽化过程中发生了相变，上式只适用于不发生相变的过程。6.试解释湿空气、湿蒸汽、饱和湿空气.答：湿空气：含水蒸汽的空气；湿蒸汽：含有液态水的水蒸气；饱和湿空气：相对湿度为100%的湿空气。7.对未饱和湿空气与饱和湿空气分别判断干球温度、湿球温
36、度、露点温度三者的大小。答：未饱和湿空气：干球温度 湿球温度 露点温度饱和湿空气：干球温度湿球温度=露点温度8.在相同的温度及压力下，湿空气与干空气相比，那个密度大？答：干空气的密度大。9.同一地区阴雨天的大气压力为什么比晴朗天气的大气压力低？答：阴雨天相对湿度高，水蒸气分压力大。10.若两种湿空气的总压力和相对湿度相同，问：温度高的湿空气含湿量大还是温度低的湿空气含湿量大？为什么？d=0U662-1答：由 ,在相同相对湿度的情况下，温度高，Ps大，所以，温度高含湿量大。11.早晨有雾，为什么往往是好天气？答：早晨有雾，说明湿空气中含有许多小水滴，湿空气为饱和湿空气，当温度逐渐上升后，小水滴逐
37、渐汽化，所以往往是好天气。习 题5-2 解：用水蒸气表：V=au0010925 5=0 3 5 V”=037486,所以为湿饱和蒸汽。v-V 035-000010925-1T-V-037406-00001(025-t=15U fC*=加 短 _ W=260UDk7/tg*=x C 0 型=&474J/lp查 力-S 图得到：z=QA2t=15Q7*C*=2652(*幅5-3解：1、查表得:=肥=2732371/7、所以:2、当时，比容仍然为庭二22 0 71加=O UDO IO605 v=Q 5 x(L 8 9 2 3 Q 4 M D Z=S tfC 时,所以为湿饱和蒸汽。v-V (U9219
38、-QJ00：|.|3JOM-OJ001Q2Mn=26Mh=5 4 1 一 邛=93&4OUZ看传出的热量为：Q=*_少/。_ 电=81095-5解：查表得到：E=35/C 忖1 MPa2 Mp a1.3 MPa(kj/kg)3 1 5 7.73 1 3 7.23 1 5 1.5 5(kj/kg.A)7.3 0 1 86.95 7 47.1 98 5理想的绝热过程，嫡不变，所以有：舄=OJDOSlg .=.=79kl-K查表得到月时的参数：0二31绅0=Q47Or/=&3 9 5 U/-r=13Z 7&7 Af=25612kJ，l所以干度为：T 7JM52-0.4762x=-a-=-=M JM&
39、3952-0.471所以出口乏气的焰为：.=*41一 型=219SU0UJ71根据稳定流动的过程方程，可得：町=.一3=9 3 3 k;r5 6解：查表并插值得到：P=4-SJfir=100C =O M V/k gP=M P aJ=W fC、=3399_4U7ir吸热量为：Q=他-)=30000 x(3399.4-422JS)=S_9529xl07XJr/A需要媒量为:Q230005-7 解：查表得到：当饱和压力为时*=M 4 A 2 E 7/W JT=27914O 7所以：h=货0-单=2 0 4 ia W 电查表得到：、玛=OuMSltfRa 时*=MKWJ/kg-K/=&3 9 3 K
40、7/1 度过热蒸汽在汽轮机中的理想绝热膨胀过程，燧不变，所以有：.=。=x T K l-=7j6 D lk/7 4 r-r查图得到：当F=L U ffta,ER7幅M 时，=3 3 9 0 1 3 1 k所以：C=-*=0 6 J D 7 k J/r58 解：查表得到：当饱和压力为尸=-I时ft=OWlKJ/kg=273&49 87幅=3 1 0 8 1 3/电 y/nO UHM Aa/电所以：“=W*比=Q J 0 1 9 5 4 U%=xVv4 查图表并插值得到：、=31.73k7/lr理想绝热过程嫡不变，所以有:.=1=&M 56S k/l&r查表可得:A=29S8UG3I/Ar所以出口
41、速度为:c=2-可=8162w/5-10 解：查表得到:E=W C 时，4=3 1 7 3、所以:.c 一.工,0b6x0u003174 _d=QJKa-*=(LfiDx =O JD 12lE*l/A rF*tB-lB.0Ll-Qj6xQjDQ31745-1 1解：由4=1 0 G 卡迪查表得到：加热过程比湿度不变，沿 定d线到与=SOrC,Jk,=5 f ik 7/lr F *l,尸短 气在干燥器中经历的是绝热加湿过程，其熔值近似不变，沿 定/7线到.%=s a j 7 g .3QTC所以干空气的流量为10001 0-2湿空气的流量为-=1(1+-)=12S(I+0U0O2)=12S_2Ur
42、所消耗的热量为：2 =i(J -)=125x(56-15)=S1251Z5-1 2解：由,n M a.n d*查表得到：=11UJ7AB7$*14 =2 f t 5 g/l B T 沿定d线到=在沿定0=i0*c 到得到%=27加7 1 空t6 =7.5。析出水量为：Arf=2 L 7 r/*gT S*t沿定d线到*wc得到*=皿.二 3 0 f c/7 g-加热量为：5-1 3解：查表知A”.。对应的饱和压力为七$=1C对应的饱和压力为石片M M W 条=%*所以。5-1 4解：由与=%=1查表得到：加入的水蒸气的量为：m=0 7 x G T=119gy吧翌3x*93*gBx*5-15 解：
43、查表知t=c对应的饱和压力为 与=d=t=i r e对应的饱和压力为上餐2061所以相对湿度为：虚 3加热到40,绝对湿度不 变.=超板注、，查表得到：5-1 6解：由 钎 匆3=S 查表得到：.=M 9 7 R/*V=O U W%.=&JSOUJ7=上所以:V当冷却到3oc时，比容仍为旷=111 na1的,此时为湿蒸汽：v-v*OJM32-OUMHOM12x=-=-=（UMNM33U99-OjD01004n查 表 得*=3 6*7 7%11r=25铝3皿1勺=。”一 *=Q 43M U 7垢*总传热量为。=4 _ 4）=11M3JUJ环境的嫡变为：AS.=翟耳=39J25M/XT.273）3
44、0蒸汽嫡变为：AS,=4-J=-2&J U/*金属球的嫡变为监 F噎魄一13 打3/总燧变为：N-=3.+,=9 J 5 W IK第六章思考题1.试画出简单蒸汽动力装置的系统图、简单蒸汽动力循环的P-V图与T-S图。2.既然利用抽气回热可以提高蒸汽动力装置循环的热效率，能否将全部蒸汽抽出来用于回热？为什么回热能提高热效率？答：采用回热措施，虽然对每奴蒸汽来说做功量减少，但抽汽在凝结时所放出的潜热却全部得到的利用，进入锅炉给水温度提高了，使每依工质在锅炉中吸收的热量大为减少，因此，提高了循环效率。但抽汽量不是越多越好，是根据质量守恒和能量守恒的原则确定的。3 .蒸汽动力装置循环热效率不高的原因是
45、冷凝器放热损失太大，如取消冷凝器而用压缩机将乏气直接升压送回锅炉是否可以？答：乏气如果是水汽混合的，则不能进行压缩。如果全部是气体进行压缩，则体积流量太大,需要采用大尺寸的机器设备，是不利的。4 .卡诺循环优于相同温度范围的其它循环，为什么蒸汽动力循环不采用卡诺循环？答：与郎肯循环相同温限的卡诺循环，吸热过程将在气态下进行，事实证明气态物质实现定温过程是十分困难的，所以过热蒸汽卡诺循环至今没有被采用。那么，能否利用饱和区（气液两相区）定温定压的特性形成饱和区的卡诺循环，从原理上看是可能的，但是实施起来，有两个关键问题，一是，汽轮机出口位于饱和区干度不高处，湿度太大使得高速运转的汽轮机不能安全运
46、行，同时不可逆损失增大，其二，这样的卡诺循环，压缩过程将在湿蒸汽区进行，气液混和工质的压缩会给泵的设计和制造带来难以克服的困难，因此迄今蒸汽动力循环未采用卡诺循环。5 .如果柴油机在使用过程中，喷油嘴保养不好，致使燃油雾化不良，燃烧延迟，问此时柴油机的经济性如何？答：燃烧延迟，没有充分膨胀便开始排气，这将使热效率显著降低，且排气冒黑烟，这是很不好的。6 .今有两个内燃机的混合加热循环，它们的压缩比、初态、总的加热量相同，但两者的定容升压比入不同，（1）请在p-v 图与T-s 图上表示出这两个循环的相对位置；（2）利用T-s图定性地比较这两个循环的热效率。7 .燃气轮机装置循环与内燃机循环相比有
47、何优点？为什么前者的热效率低于后者？答：燃气轮机与内燃机相比，没有往复运动机构，可以采用很高的转速，并且可以连续进气,因而可以制成大功率的动力装置。但要保持燃气轮机长期安全运行，必须限制燃气进燃气轮机时的最高温度，目前为7 0 0 8 0 0 所以效率比较低。8 .试述动力循环的共同特点。答：有工质在高温热源吸热，在低温热源放热，并对外输出功。习题6-1 解：1 点：P=4MPa,r,=4 0 0 r查表得：h=325.7kJ/kg,5）=6,7 7 3kJ/（kg.K）2 点：S 2=S i=6.7 7 3 fc/（kg./O,P 2=4 K P 查表得：/j2=2 0 4 0.1 3 g,
48、x =0.7 8 93(4)点：*P3=P2=4KPa查表得：h i 21.29 kJ/kg吸热量：4 1=儿-/!3=3 2 1 5.7 1 1 2 1.2 9=3 0 9 4.4 2 以色？净功量：产 E-/i 2=3 2 1 5.7 1 2 0 4 0.I 3=1 1 7 5.5 8 W/kg1H158热效率：n=ft =3QM_41=3 7.9 9%千度：x=0.7 8 91 点：由尸 i=4 M P a,“=5 5 0 P查表得：/?i=3 5 5 8.5 8 k/Z t g,S=7,233kJ/(kg.K)2 点：由 s2=s l.233kJ/(kg.K),P2=4kPa查表得：/
49、?2=2 1 7 9.1 kJ/kg,%=0.8 4 63(4)点:由-3=4 以 ,查表得:力3=1 2 1.2 9 以 g吸热量：切=也一心=3 5 5 8.5 8 1 2 1.2 9=3 4 3 7.2 9 口/依净功量：W n e t=E 后=3 5 5 8.5 8-2 1 7 9.1 1=1 3 7 9.4 7 kkg1379.47热效率：n=*=3a 傀.OB57-34Q38)”缸-2&739蛇-一热效率:*1-(1-，点.一W、=1甘-3 B)x 桨 差 卷1=ML71.30S9J3-90837轴功：w.v=(/j 1-/2 5)*7=(309 9.9 3-9 08.5 7)*0
50、.36 7 1=804.45 U A 6-5解：(1)循环热效率为：(2)1 到 2为可逆绝热过程，所以有：.=L=iM=333xtf*4=a ir上)=0llxtf4=l_229JCFta2到 3 为定容吸热过程，所以有：与=芍 喑=皿*品=必 由与=4强=L229x 3_44Ufi3 到 5为可逆绝热过程，又因为：号=4=0LUfita所以有:=190BxM-l放热过程为定压过程，所以循环的放热量为:V a=t：q-1 0=U0M x（6R5-333）=3fiU0KkT/Ar所以循环的热效率为:之所以不采用此循环，是因为实现气体定容放热过程较难。6-6 解：A=1.4循环热效率为：=4r*