工程热力学总复习

工程热力学总复习第一章基本概念工质、热源、热力系统（闭口系统、开口系统、绝热系统、孤立系统）、边界（有形、无形、固定不动、位移变形）。例题1开口系可以是绝热系？边界可以是移动的？温度（摄氏温度、华氏温度、热力学温度，三者换算）例题2华氏温标规定，在标准大气压（101325Pa）下纯水的冰点是32°F，汽点是212°F（°F是华氏温标温度单位的符号）。试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。解：{}-32{}-0 OF =OC212-32 100-0以=9以+32OF5OC压力（绝对压力、表压力、真空度、大气压力，相互关系），注意:表压力和真空度不是状态参数。例题2容器被一刚性壁分为两部分，如图所示。压力表C读值为\75kPa，D读值为110kPa，如大气压力为97kPa。试求压力表A读值为多少？解：p=p+p=p+p=p+p+p1beCeD2eDeAbp=p-p=175-110=65kPa平衡状态不受外界影响条件下，系统状态始终保持不变。平衡状态不受外界影响条件下，系统状态始终保持不变。平衡、稳定、均匀平衡必稳定，稳定不一定平衡，均匀必平衡，平衡不一定均匀。平衡状态是宏观状况不随时间变化的物系。状态方程式参数坐标图准平衡过程（准静态过程）可逆过程（假想，回复到初始状态，系统和外界都回到各自的初态，没有痕迹）过程量：功和热强调是过程量，有过程才有可能有功和热的传递，而且一定通过边界。例题3杯热水的热量比一杯冷水的热量多。表达式热力循环第二章热力学第一定律第一定律表述表达式例题4理想气体从状态1经定压过程到达状态2,再经定容过程到达状态3；另一过程途径为经1-3直接到达状态3,试证明％+%<气证明：Q3=Awi3+W3Q2+Q23=（AU12+叫2）+（AU23+W3）=AU13+W2W2<W34+气v气难点是充放气问题第三章理想气体的性质理想气体概念状态方程式比热容、定容比热容、定压比热容；两者关系，梅耶公式（证明、适用范围）试证明迈耶公式c广c广Rg。（5分）证明：h=u+pv=u+RTdhdu.= +RdTdtg•c—c=R热力学能、焓、熵。温度单值函数？第四章理性气体热力过程热力过程一般研究方法定容、定压、定温、定熵过程、多变过程初、终状态参数关系，过程方程，功量、热量计算式，多变指数求法，多变比热概念p-v图，T-s图熟练掌握。例题5工质为空气的气体，经历既压缩，又放热，又升温的过程，请将该多变过程表示在P-V图及T-S图上。将满足下面要求的多变过程表示在P-V图及T-S图上（工质为空气）。升压、升温、放热例题6据P-V图，在T-S图上画出相应过程；比较循环A（1-2-3-4-1）和循环B(1-2’-3-4-1)的热效率大小并简述理由。门=门=1—^4Aq23门=1—华^Bq23例题8例题8如图，试证明在T-s图中V2>V1%3Vq2-3例题7如图，试证明q123>q143，图中1-2、4-3为定容过程，1-4、2-3为定压过程。证明：q=△"+w =△"+wq=Au+w=Au+wW123>%q123>q143证明：As=cInL+RIn%1 1vAs=s—s=RlnT>01再如:如图，试证明在P-v图中S2>S1证明：作定压线1-2

△s=cInP2△s=cInP2=cIn—••・As>0s>s例题9据P-V图，在T-S图上画出相应过程；比较循环A(1-2-3-4-1)门=1-乌4Aq23门=门=1-乌4Aq23门=1-q^Bq23•••q23<q23例题10在p-v图和T-s图上画出单级活塞式压气机的定温、定熵和多变压缩过程(由相同的压力P1压缩到相同的压力p2)，并比较它们的理论耗功值的大小。例题111kg空气多变过程中吸取41.87kJ的热量时，将使其容积增大10倍，压力降低8倍，求：过程中空气的内能变化量，空气对外所做的膨胀功及技术功。(10分)解：按题意q=41.87kJ/kgv=10v p=—pn 2 1 2 5 1空气的内能变化量：由理想气体的状态方程pV=RT pV=RT11 1 22 2得：t=10t多变指数n=叩p2)=四8=0.903ln(v2/v1)ln10多变过程中气体吸取的热量q=c(T-T)=cn^k(T-T)=1cn^kTnn2 1vn—1 2 1 4vn—11T=57.1K1气体内能的变化量AU12=mc(T-T)=8.16kJ/kg空气对外所做的膨胀功及技术功：膨胀功由闭系能量方程"=q-Au=33.71kJ/kg或由公式"=上RT[1-(%)n—1]来计算12n—1 1p1技术功：*2=土RT[1-(七)丁]=n*2=30.49J/kg

例题122kg空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，如图所示，从初态〃i=9.807bar,ti=300。c膨胀到终态容积为初态容积的5倍，试计算不同过程中空气的终态参数，对外所做的功和交换的热量以及过程中内能、焓、熵的变化量。解：将空气取作闭口系对可逆定温过程1-2,由过程中的参数关系，得p=p―^=9.807x上=1.961bar2 1v2 5按理想气体状态方程，得―=区=0.1677m3/kg1p1v=5v=0.8385m3/kgT2="=573K ^2=300°c气体对外作的膨胀功及交换的热量为WT=Qt=P]V]ln匕=529.4kJ1过程中内能、焓、熵的变化量为△U12=0 AH12=0¥2=马=0.9239kJ/K1或as=mRln匕=0.9238kJ/K1对可逆绝热过程1-2',由可逆绝热过程参数间关系可得P'=P（匕）k其中v=v=0.8385m3/kg2 1― 2' 22故p=9.807(1)i.4=1.03barTOC\o"1-5"\h\z2' 5T=P2V2-=301K t=28C\o"CurrentDocument"2' R 2'气体对外所做的功及交换的热量为W=-^(pV-pV)=^—mR(T-T)=390.3kJsk—1 11 22k—1 1 2'Q=0s'过程中内能、焓、熵的变化量为△U=mc(T—T)=-390.1kJ或AU=—W=—390.3kJ12' 2AH=mc(T—T)=-546.2kJ，AS=0第五章热力学第二定律典型的不可逆过程(自由膨胀、温差传热等)，自由膨胀热二定律两种说法卡诺循环，热效率公式，最高热效率？克劳修斯等式与不等式一一热二定律判据，等于零或小于零熵增原理——热二定律判据熵方程例题13欲设计一热机，使之能从温度为1000K的高温热源吸热2000kJ，并向温度为300K的冷源放热780kJ，问此循环能否实现？是否可逆？例题14某热机工作于热源(孔=1100K)及环境(T0=300K)之间，其循环的四个热力过程为：1-2过程为绝热不可逆膨胀过程，且熵产

为0.2KJ/Kg-K；2-3过程为定温放热过程，且工质与环境存在40OC的温差；3-4过程为绝热不可逆压缩过程，且熵产为0.2KJKg•K；4-1过程为定温吸热过程，吸热量为2000KJKg，且与热源存在50OC的温差，求此循环的热效率。（10分）T=300+40=340KAs =夷23TLT=1000—50=950KAs=q=迎0=2.1KJKg•K41七95041Sg1241Sg12+"g34q—2340-2.1=0.2+0.2可=850KJKg门=1—料=1—-850=0.575t q1 2000第六章实际气体的性质第七章水蒸气汽化与液化，饱和温度、饱和压力，一点两线三区五态水蒸气基本热力过程，p-v图，T-s图，h-s图表示第八章气体与蒸汽的流动绝热节流第九章压气机的热力过程

单级活塞式压气机理论耗功量余隙容积，影响多级压缩中间冷却第十章蒸汽动力循环装置朗肯循环，系统组成，过程特点，焓熵图第十一章制冷循环压缩蒸气制冷循环，循环组成，过程特征，T-s图，压-焓图，制冷系例题15画出压缩蒸气制冷循环的T-s图，并说明压缩蒸气制冷装置中“四大件”的名称及其各自工作在T-s图中对应的过程。四大件：压缩机1-2冷凝器2-3-4节流阀4-5蒸发器5-1第十二章湿空气请示意地画出焓湿图中状态点A的干球温度t、湿球温度t和露点温度o，并比较其大小。

例题16设大气压力p=0.1MPa，温度t=28。。，相对湿度中=0.72，试用饱和空气状态参数表确定空气的pv、td、d、h。附表：饱和水和干饱和蒸汽表（节录）t/。。51525p/kPa0.87251.70533.1687解：由t=28。。从附表查得：Ps=3.778kPa 、Pv=9Ps=0.72x3.778kPa=2.720kPa2.72kPa再根据pv在同一表上查出t^=22.47。。，td=ts（Pv）=22.47。。2.72kPad=0.622 —=0.622 " =0.0174kgikgDAp-p 100kPa-2.72kPa^h}gkda=1.005{}。。+（/}g：gda（2501+1.86^}。。）h=1.005x28+0.0174x\1501+1.86x28〕=72.56kJk