2023年高等工程熱科學復習題

12023高等工程熱科學復習題2023高等工程熱科學復習題一、簡答題結合工作實踐說明熱力學第確定律和熱力學其次定律的本質(zhì)及意義。能量轉(zhuǎn)換與守恒定律在熱過程中的應用，熱是能的一種，機械能變熱能或熱能變機械能，它們間的比值守恒確定的；或熱可以變?yōu)楣Γσ部梢宰優(yōu)闊?；確定量的熱消逝時，必產(chǎn)生相應量的功，消耗確定量的功也必消滅與之對應確實定量的熱。過程進展的結果表現(xiàn)為使孤立系統(tǒng)熵增大，實質(zhì)是能量的傳遞和轉(zhuǎn)移過程是能量的可用性〔品質(zhì)下降的過程通過摩擦機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮茈m然數(shù)量沒變但是無限可轉(zhuǎn)化能變成了部分可轉(zhuǎn)化能，能量品質(zhì)下降，故可自發(fā)進展，冰箱等制冷裝置就是花費了其他能量〔如電〕把冷凍室里德熱量傳遞到溫度較高的環(huán)境介質(zhì)去。 方向、途徑、限度舉兩個不同類型的例子說明熱力學其次定律在判定過程進展的方向性中的作用。1、制冷機(如電冰箱)QT2處(冰箱內(nèi))T1處(冰箱外的外界)傳遞，但此時外界對制冷機做了電功W而引起了變化，并且高溫物體也多吸取了熱量Q(這是電能轉(zhuǎn)化而來的)。這與克氏表述并不沖突。熱量不行能自發(fā)地、不花任何代價地從低溫物體傳向高溫物體。例2在試驗中，重物下降帶動葉片轉(zhuǎn)動而對水做功，使水的內(nèi)能增加。但是，我們不行能造與開氏表述，不行能制造出從單一熱源吸熱，使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下任何變化的熱力循環(huán)發(fā)動機。3、(抱負氣體向真空自由膨脹)如以下圖，容器被中間的隔板分為體積相等的兩局部：A局部盛有抱負氣體，B局部為真空?，F(xiàn)抽掉隔板，則氣體就會自由膨脹而布滿整個容器。這個過程是不行逆的，我們從沒有見過這種現(xiàn)象：氣體自動地由整個容器收縮到A局部，而B局部成為真空。4、(兩種抱負氣體的集中混合)CD被隔板隔開，具有一樣的溫度和壓強。當中間的隔板抽去后，兩種氣體發(fā)生集中而混合。闡述平衡態(tài)及系統(tǒng)平衡的判據(jù)。條件：熱、力、化學平衡孤立系普遍判據(jù)定溫定容 定溫定壓如何理解？節(jié)能的本質(zhì)應當是什么？能(用Q表示)有兩個屬性:數(shù)量的大小和品質(zhì)的凹凸。在環(huán)境條件下任一形式的能量在理論 2023高等工程熱科學復習題 2上能夠轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪蔷植糠Q為能量的用,其不能轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪蔷植糠Q為該能量的火無。在確定的能量中,火用占的比例越大,其品質(zhì)越高。熱力學第確定律可表述為:“在任何能量轉(zhuǎn)換過程中火用和火無的總和保持不變”“孤立系統(tǒng)火用減火無增原理”。依據(jù)熱力學其次定律,能量轉(zhuǎn)化過程是沿火用減火無增的方向進展的。火用的削減不但說明能量數(shù)量的損失,而且說明能量質(zhì)量的貶值,這才是真正意義上的能量損失。所謂用能,實質(zhì)上就是用火用;節(jié)能,實質(zhì)上就是節(jié)火用;因此在用能過程中,就應當充分、有效地發(fā)揮火用的作用,盡可能削減不必要和不合理的火用損失,盡量避開貴重的火用輕易地退化為火無。以下命題是否正確？說明理由1〕水蒸氣在汽輪機內(nèi)膨脹作功，水蒸汽熱力學能的一局部轉(zhuǎn)變?yōu)楣敵?，其余局部在冷凝器中釋放，也就是。水從高山留下，勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，總能量守恒，但可用能削減，即損失。動力機排向環(huán)境的能量全部，沒有。使水升溫，”對不對？為什么？結合你工作實例說明對用能系統(tǒng)進展分析時的兩種方法：第確定律分析法和其次定律分析法的差異和相互關系。P47第確定律分析法依據(jù)能量在數(shù)量上守恒的關系，通過分析提示系統(tǒng)各部位能量數(shù)量上轉(zhuǎn)換、傳遞、利用和損失的狀況，確定該系統(tǒng)的能量利用或轉(zhuǎn)換效率。特點是抓住能量數(shù)量上的平析法提示能量中用的轉(zhuǎn)換、傳遞、利用和損失狀況，得到系統(tǒng)用效率。特點是抓住不行逆過程中用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o、無不行能轉(zhuǎn)變?yōu)橛?，提示系統(tǒng)內(nèi)部存在的能量質(zhì)的貶值。據(jù)第確定律分析，最大能量損失發(fā)生在冷凝器中，但是據(jù)其次定律分析法，由于放熱溫度很低，所以不行逆性及由此造成的用損失并不大。相反鍋爐中的用損失卻很高。鍋爐內(nèi)燃料燃兩種不行逆過程引起的用損失，才大大增加了通過冷凝器所排棄的熱量。但是能分析也能為節(jié)約用能指明確定的方向，譬如通過回收余熱、回收未加利用的廢、副物用分析將能分析與用分析相結合分析用能系統(tǒng)。實際氣體與抱負氣體差異的本質(zhì)，實際氣體的狀態(tài)方程應具有特征，范德瓦爾方程作為P66/68/71分子間存在相互作用力。特征：1、任意狀態(tài)方程在p趨向零的任何溫度下都應能簡化為抱負氣體狀態(tài)方程。而且當溫度趨向無窮大時，比照等溫線趨于Z=1的直線。2、當壓力趨于零時，等比照溫度線的斜率在低于波義耳溫度時為零，即在此溫度下，比照溫度線殺Z=1的水平直線，此時一切真實氣體也遵守pv=RgT的規(guī)律。3、對于實際流體的臨界等溫線來說，在p-v圖上臨界點是駐點及拐點。實際氣體必需滿足在臨界點的一階導數(shù)等于零、兩階導數(shù)等于零。4、純質(zhì)在氣相及液相中的化學勢相等。5p-T圖上的等比體積線是直線，其斜率隨密度的增加而增加。據(jù)純質(zhì)氣體的狀態(tài)方程如何構造實際氣體混合物的狀態(tài)方程。P88混合物的p、v、T或其他熱力參數(shù)，這種方法稱為混合法則?；旌蠚怏w的性質(zhì)也可以用虛擬臨界參數(shù)法來計算。所謂的虛擬臨界參數(shù)法是把混合氣體看成有著虛擬的臨界常數(shù)TcmPcmPcm,Tcm,再利用純質(zhì)的通用圖表及方程，計算其體積等參數(shù)。P93余函數(shù)和偏差函數(shù)的概念和作用。P100差而得到。還可以利用抱負氣體的有關值，加實際流體與抱負氣體相關值的偏差而得到。偏的抱負氣體狀態(tài)是可以存在的，由于全部氣體在溫度為T，壓力趨向很低，比體積趨向于無窮大時氣體性質(zhì)趨向于抱負氣體，而后者的抱負氣體狀態(tài)是可能根本不存在的假想狀態(tài)。何謂偏心因子，概括其作用。P119兩種液體等壓混合，混合液體積是否必定是兩種液體體積之P122當幾種物質(zhì)混合組成多元系統(tǒng)時，由于分子〔或原子〕間作用力的影響，這些物質(zhì)在多元系1mol物質(zhì)所占的體積區(qū)分，1mol物質(zhì)所占的體積稱為偏摩爾體積，多元系統(tǒng)其他表示容量的廣延參數(shù)分別稱為偏摩爾焓、偏摩爾熵等。是在等溫等壓條件下的偏微商，物理意義：各組分濃度確定的巨1moli種物質(zhì)而引起的體系的性質(zhì)轉(zhuǎn)變量。相平衡的判據(jù)是什么？闡述彎曲界面對系統(tǒng)平衡的影響。爭論液滴和汽泡形成的原理及影響因素及對傳熱的影響。P154—159什么是稀溶液的依數(shù)性，舉例說明工程實踐應用。循環(huán)是否有沖突？為什么？如何理解熱經(jīng)濟學的特點和本質(zhì)。二、計算題N-ONH3900kPa200℃時的比體積。文獻給出此狀態(tài)下氨的比體積為0.252m3/kg。氨的臨界參數(shù)：T =406K、p cr crp=17MPaT=278K13MPa利用通用余焓圖和熵圖求過程的熱量。p1

=0.5MPa，t1

=37p2

=0.1MPa。環(huán)境溫度t=2℃。求：1kg空氣〔〕節(jié)流過程的〔〕從狀態(tài)1到狀態(tài)2可以得到的最大有0〔〕〔〕何定義節(jié)流閥效率。P58推導無內(nèi)熱源、常物性、各向同性的材料的導熱微分方程式。P24氣體110atm220K2100atm220Kx=0.85x=0.15氣體110atm220K2100atm220KH0mJ/molS0mJ/(molK)H0mJ/molS0mJ/(molK)甲烷16250155.812930125.4氮13180162.912170140.2某活塞式內(nèi)燃機按定壓加熱抱負循環(huán)——狄塞爾循環(huán)〔1-2等熵壓縮，2-3等壓吸熱，3-4等熵膨脹，4-1等壓放熱，見附圖〕運行。循環(huán)工質(zhì)〔空氣1750K300K的低溫熱源放熱。循環(huán)的壓縮比〔v/v1 2

〕15，循環(huán)的最高溫度和最低溫度分別為1500K340K。試計算傳熱不行逆產(chǎn)生的損失及循環(huán)效率。氣體比熱容取定值，p

0.287kJ/(kg·K)。P179〔20分〕核電廠利用蒸汽發(fā)生器生產(chǎn)蒸汽，蒸汽發(fā)生器中熱流體是一回路冷卻劑。進入蒸329.8290.8℃，17550t/h。蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽是壓力6.53MPa，干17.08MPa，溫度為221.3℃蒸汽發(fā)生器向環(huán)境大氣的散熱量可無視，求：蒸汽的流量及蒸汽發(fā)生器的效率。假定T=298K，p=0.1MPa。已0 0知：h1

1515.0kJ/kg、s1

3.527kJ/(kgK、h2

1287.7kJ/kg、s 3.138kJ/(kg K)。壓力6.53Mpa時，h”1242.0kJ/k g，2h“2777.8kJ/k gs”3.078kJ/(kg K)s“5.848kJ/(k