热工基础A(习题课(1)--工热总复习)西南交大载运-32页PPT文档

习题课(一)工程热力学部分A、工程热力学复习要点第一章基本概念和定义1.热力系统的基本类型，热力系统的选择。热力系统的选择不是唯一的，只有根据题目内容正确选择系统，才能获得正确的结果。2.状态参数的性质。1）注意状态参数是状态的单值函数这一重要性质；2）在基本状态参数中，要特别注意压力P与Pb、Pg、P的关系。3）准静态过程和可逆过程的定义、实现的条件及两者之间的关系。注意今后在分析计算过程中，绝大多数是针对可逆过程而言的。5.功和热量的性质、计算和图示。1）功和热量都是过程量；2）注意一些典型的可逆过程和不可逆过程中功的计算；4.热力学(内)能、总能的概念和性质。3）P－v、T－s图。只有可逆过程的功和热量才能在P－、T－s图上表示。第二章、热力学第一定律1.热力学第一定律的实质。2.闭口系和稳流系能量方程式的应用。1）理解公式中各项的物理意义；2）注意两者在数学上是完全等价的，但物理意义不同，因此首先应正确选择系统（闭口系或稳流系），再利用对应的能量方程式求解；3）两个能量方程都有多种表达形式，要注意哪些是普遍适用的，哪些只能用于理想气体和可逆过程中；4）掌握膨胀功、轴功、技术功、流动功等概念以及各种机械功在P－图上的图示；5）焓的定义及其物理意义。第三章理想气体的热力性质及过程1.熟练掌握理想气体状态方程式的应用。2.气体的比热容。1)比热的定义、单位；2)定压和定容比热的关系(包括迈耶公式、比热比）；3)真实比热、平均比热、定值比热的概念。考题中将给出除空气之外其他工质的所有物性参数3.理想气体u、h、s的计算。熵变公式虽是通过两状态间的可逆过程导出的，但由于熵是状态参数，故对不可逆过程，熵变公式同样适用。4.了解水蒸汽的基本概念和p-v、T-s图及水蒸汽表的应用。5.理想气体的热力过程1).理想气体4种基本热力过程及多变过程的特点，过程中状态参数及功与热量的计算，注意过程都是可逆的；表3.2应熟记。2).能按已知条件在P－及T－s图上正确画出过程线注意过程线的起点应在4条基本过程线的交点上。3).活塞式压气机三种压缩过程的分析和比较，功和热量的计算。多级压缩的目的和参数特征.6.理想气体混合物1）.混合气体的定义和基本假设，分压力、分容积。2）.混合气体的成分表示法。第四章热力学第二定律1.热力学第二定律的实质：一切自发过程都是不可逆的。2.热力学第二定律的两种经典表述（开尔文－普朗克说法和克劳修斯说法），注意热力学第二定律在表述上的完整性（缺少任何一部分内容都不正确）。3.卡诺循环的组成、热效率，卡诺定理的指导意义。4.熵的定义式，过程中引起熵变的原因，热熵流和熵产，孤立系熵增原理及其应用。注意：①熵的定义式ds＝δq／T只适用于可逆过程，而熵流dsf＝δq／T适用于任何过程。②孤立系熵增原理同样适用于绝热系，可用来做为判断实际过程是否可逆和能否实现的条件。5、作功能力的物理意义及其与熵产的关系,作功能力损失与因不可逆少作功的关系.6、能量的品位及能量贬值原理,有用能及无用能.7、熵方程、熵增原理及作功能力损失熵方程:闭口系---△S=Sf+Sg对绝热系△S=Sg≥0稳流系---S2－S1=Sf－Sg对绝热系S2－S1=Sg≥0熵增原理:△Siso=△S工质+∑△S外界=Sg≥0＞0不可逆；=0可逆；＜0不可能功损失（因不可逆少作的功）:WL=W可逆-W不可逆作功能力损失:I=T0△Siso=T0Sg通常:WL＞I,这是∵WL加热工质使其温度高于环境温度T0，还有一定的作功能力，并未完全损失掉第五章水蒸气1.基本概念。2.水蒸气的定压发生过程。3.水蒸气的热力性质图表。4.水蒸气的热力过程。第六章湿空气1.空气基本概念。1)饱和湿空气和未饱和湿空气；2)湿空气绝对湿度、相对湿度、含湿量、焓、露点温度、湿球温度；2.湿空气的湿度图3.湿空气的热力过程分析第七章气体与蒸汽的流动1.当地音速，截面方程，马赫数与喷管外形选择的关系。2.定熵滞止，滞止焓、滞止温度、滞止压力。3.喷管中气体流速和流量的计算。4.临界压比的意义，出口压力P2与背压Pb的关系，背压Pb变化对出口流速和P2的影响。第八章热力循环1.重点掌握内燃机循环中特性参数的定义、各状态点参数及循环的功、热、热效率的计算。2.蒸汽压缩致冷循环的基本组成、致冷系数、供热系数,及会用T-s图和lgP-h图分析制冷循环.B、要熟记的内容1、两套热Ⅰ方程δq=du+δw=CvdT+pdv-------闭口系(初终态)δq=dh+δwt=CpdT–vdp-------稳流系(进出口)注意:①式中各项的物理意义及各式的实用条件②只要出现CvdT、CpdT就只适用于理想气体只要出现pdv、–vdp就只适用于可逆过程③δwt=d(Cf2/2)+gdz+ws=–vdp④几个重要的特殊关系:qP=Δh,qv=Δu(wt)s=-Δh,(w)s=-Δu,(wt)v=-vΔp=-RΔT,(w)P=pΔv=RΔT,2、三个ΔS计算公式---适用于任何过程3、可逆绝热(等熵)过程参数关系式熟记P51,表3.25、四个基本过程的p-v,T-S图四种机械功的表达式及图示Pv12W=∫PdV=Wt=-∫VdP=△PV=P2V2-P2V2=-WS=WtWt=nW与dv同号与dp反号PV永为正△PV可正可负忽略动位能N--多变指数6、熵方程、熵增原理及作功能力损失熵方程:闭口系---△S=Sf+Sg对绝热系△S=Sg≥0稳流系---S2－S1=Sf－Sg对绝热系S2－S1=Sg≥0熵增原理:△Siso=△S工质+∑△S外界=Sg≥0＞0不可逆；=0可逆；＜0不可能功损失（因不可逆少作的功）:WL=W可逆-W不可逆作功能力损失:I=T0△Siso=T0Sg通常:WL＞I,这是∵WL加热工质使其温度高于环境温度T0，还有一定的作功能力，并未完全损失掉7、喷管选型原则及判据(M和)一、计算题1、解题方法和步骤(1)系统分析:系统、外界、过程特点(2)列能量方程(3)列补充方法(使未知数=方程数)(4)计算(5)讨论(结果是否合理、还有无其他方法C、考试例题2、例题例1已知:结构如图所示,VA1=VB1内装空气P1=0.1Mpa,tA1=tB1=170C=tb向A室加热,当P2=0.4Mpa时求:tA2,tB2和qA解:1)系统分析:分别取A、B为系统,A的外界有B、qA,B的外界有A、tb良导体绝热刚体无摩擦电加热器uA1kgB1kgPA1PB1tA1tB1qAqBto=17oC2)过程条件:A多变过程,B等温过程,PA=PB,tB2=tB1=170C=tbVA1+VB1=VA2+VB2,WB=-WA3)列能量方程B:qB=wB=RgT1ln(P1/P2)①A:qA=Δu+wA=Cv(TA2-TA1)-wB②u4)补充方程2(RgT1/P1)=(RgTA2/P2)+(RgT1/P2)=Rg(TA2+T!)/P2③5)计算由①:qB=wB=0.281×290ln(1/4)=-115.4kJ/kg由③:TA2=(2P2/P1-1)T1=7T1=2030K由②:qA=0.716(2030-290)+115.4=1361.24kJ/kg6)讨论(1)取两个系统的关键是找到二者的相互关系(2)上端如果改为定压、绝热等条件(3)有时取一个系统更方便例2：已知：如图所示，A、B室内各盛有相同的某理想气体10kg，t1＝27oC，P1=0.15MPa,Cp=1.2kJ/kg.k，Rg=0.4kJ/kg.k，加热盘管中液体的参数为：T′=500k,T〃=350k，G液=10kg/min.Cp液=1.0kJ/kg.k,试求：①加热1分钟后室内气体温度②A室气体对外作功量。BAT′T〃解：1分钟传人室内的热量：Q=GCp△T′=10×1×(500-350)＝1500kJ∵隔板是良导体两室温度始终相等绝热、刚体无摩擦良导体液体加热盘管B室传人A室的热量（等压过程）：QA=H△t=mCp(T2-T1)-----------------------⑴B室实际得到的热量（等容过程）：QB=Q－QA=△U＝mCv(T2-T1)----------⑵将式⑴、⑵相加：Q=m（Cp+Cv)(T2-T1)＝1500------------⑶得:T2＝{1500/[10(1.2+0.8)]}+300=375K=102oCA室对外作功：W=mP(VA2-VA1)=mRg（T1-T2)=10×0.4×75=300kJ讨论：若取A＋B为系统，则可直接得到⑶式，使问题简化。例3定容加热内燃机循环，压缩比为8，2-3过程中空气的吸热量为280.5kJ/kg，压缩过程开始时的压力和温度分别为P1=0.981bar和t1＝27oC。已知：Cp＝1.01kJ/kg.k，Cv＝0.712kJ/kg，Pv1234SSvv解：（1）分析求P3、w–先P2、T2、T3求ηt–先q2–T4(或用)求:该循环的最高压力P3、最高温度T3、循环功w和热效率ηtT3＝q2/Cv+T2＝1083.2KP3＝T3P2/T2＝28.14bart=1-1/K-1＝56.5%（或＝1-q2/q1）W=q1t=158.4kJ/kg注意:如果是混合加热循环,就必须记住、、的定义式,同时要记住过程的参数关系式,否则就无法计算.SPV（2）求解P2＝P2K=18.43barT2＝T1K-1＝689K二、简答题例图示分析⑴右图中△u12与△u13△S12与△S13q12与q13面积A与B注1:注2:如果过程2-3是或n=0.8又如何?谁大?＜=＜＞S123ABPV123VP∵是过程Wt=kW∴面积A＞面积BSTTS⑵T-S图中有一过程1-2,试在图中用面积表示出△u12,△h12w,wt,q.1Pv22V2PTS△u12=qv=△h12=qP=q=w=q-△u=wt=q-△h=222111112V2V2P2P－－-++解:⑶思考题vP1234证:q12=q34T2T1三、填空或名词解释此类题全部围绕基本概念来出,例如:1、三个状态参数（u、h、s）的表达式及物理意义；2、平衡态、准平衡过程、可逆过程及它们之间的关系3、热力系统及开、闭口系统间的关系；4、状态参数及过程函数的特征及区别；5、储存能及转移能的特征及区别6、自发过程及非自发过程；7、热力学第二定律的实质8、卡诺循环的意义及其热效率；9、造成热力过程不可因素10、系统熵的变化是由哪些部分组成；11如何用熵增原理判断过程和循环的可逆性和可能性12、能量品质及贬值原13、理想气体及理想混合气体的定义及基本假设14、气体常数Rg和R的性质及区别；15、比热定义及定压、定容比热的关系；16、三种压缩过程的的比较及图示17、多级压缩的目的和特点、最佳压比的确定18、何谓汽化、蒸发、沸腾及其区别；19、何谓临界点、三相点及其特征20、干球、湿球和露点温度及其关系21、保证喷管中空气充分膨胀的充要条件；22、何谓临界状态和临界压比；23、喷管阻塞现象的实质；24、滞止状态和滞止参数25、喷管设计的基本原则及喷管选型的判据；26、蒸汽压缩制冷循环的基本组成，为什么不采用理想（卡诺）循环，实际采用的循环与理想循环的区别