秋季工程熱力學(xué)期中考試.ppt

1、1,秋季工程熱力學(xué)期中考試,習(xí)題講解,2,簡(jiǎn)答題,、 兩個(gè)質(zhì)量和比熱（cm）相同，溫度分別為TA和TB的固體進(jìn)行熱交換，請(qǐng)推導(dǎo)說明達(dá)到熱平衡的過程是一個(gè)不可逆過程。,3,簡(jiǎn)答題,1、解：,如果此系統(tǒng)熵增大于零，則過程不可逆。,孤立系,4,簡(jiǎn)答題,1、解： 直接傳熱，則平衡溫度，,所以過程不可逆。,5,簡(jiǎn)答題,1、解： 一般錯(cuò)誤：認(rèn)為熱源溫度恒定,6,簡(jiǎn)答題,、有人說，根據(jù)卡諾定理，一切不可逆機(jī)的效率必小于可逆機(jī)的效率。是否正確？請(qǐng)說明理由。,7,簡(jiǎn)答題,、解： 要注意是否同溫限或同等效溫限，這樣才能比較。,8,簡(jiǎn)答題,、寫出熵和焓的定義式，理想氣體定容過程焓的變化,解：,9,簡(jiǎn)答題,、某系統(tǒng)處

2、于某一狀態(tài)，該系統(tǒng)的 Exergy指的是什么？,Exergy指的是系統(tǒng)從當(dāng)前任意狀態(tài)可逆地變化到與指定環(huán)境相平衡的狀態(tài)時(shí)，理論上所能做出的最大有用功或消耗的最小有用功。,10,簡(jiǎn)答題,、某系統(tǒng)處于某一狀態(tài)，該系統(tǒng)的 Exergy指的是什么？,做出的最大有用功，如 消耗的最小有用功，如冷量,11,簡(jiǎn)答題,、膨脹功、流動(dòng)功、軸功和技術(shù)功之間有何區(qū)別？有何聯(lián)系？,對(duì)流動(dòng)工質(zhì)，微分形式能量方程,12,簡(jiǎn)答題,、膨脹功、流動(dòng)功、軸功和技術(shù)功之間有何區(qū)別？有何聯(lián)系？,所以，,13,簡(jiǎn)答題,、理想氣體經(jīng)歷絕熱節(jié)流過程，節(jié)流前后的狀態(tài)參數(shù)壓力、溫度、比容、內(nèi)能、焓、熵如何變化？,解：,14,簡(jiǎn)答題,7、系統(tǒng)經(jīng)

3、歷了一不可逆過程，已知終態(tài)熵 小于初態(tài)熵，能否判斷該過程一定放出熱 量，為什么？,解：如果你認(rèn)為系統(tǒng)是閉口系，由 則有 必定放熱,15,簡(jiǎn)答題,7、系統(tǒng)經(jīng)歷了一不可逆過程，已知終態(tài)熵 小于初態(tài)熵，能否判斷該過程一定放出熱 量，為什么？,解：如果認(rèn)為系統(tǒng)是開口系，據(jù)題意有,16,簡(jiǎn)答題,、三塊相同的金屬塊被加熱到溫度TA，第一塊迅速被冷卻到環(huán)境溫度T0，其熵變?yōu)?；第二塊在環(huán)境中緩慢冷卻到T0，其熵變?yōu)?；第三塊先與溫度為TB (TA TB T0)的熱源接觸，達(dá)到平衡后再被冷卻到環(huán)境溫度T0，其熵變?yōu)椋辉囌f明這三個(gè)過程、和的大小關(guān)系。,17,簡(jiǎn)答題,、解：,熵是狀態(tài)量，熵變與過程無關(guān)，,18,簡(jiǎn)答題

4、,、某人聲稱使用新式熱力循環(huán)和高技術(shù)開發(fā)出一種新型節(jié)能冷柜，在30室溫下，制冷溫度為-40時(shí)，制冷系數(shù)仍可以達(dá)到4，請(qǐng)你判斷一下是否可能實(shí)現(xiàn)。,19,簡(jiǎn)答題,解：,一、過程可逆時(shí)， 所以，不可能。,二、也可以用孤立系熵增原理來判斷。,20,簡(jiǎn)答題10,10、由于絕熱壓縮過程不向外散熱，故絕 熱壓縮過程所消耗的壓縮軸功最少。,21,簡(jiǎn)答題10,10、解：,可以看出絕熱壓縮耗功最大。,22,簡(jiǎn)答題10,10、解： 也可以具體求等溫、多邊、絕熱壓縮過程的技術(shù)功表達(dá)式，比較一下大小。,23,作圖題,1、解：,24,作圖題,等壓線和等容線在T-s上的斜率都應(yīng)為正。,作錯(cuò)的圖,25,作圖題,等壓線和等容線

5、在T-s上都應(yīng)該是凹曲線。,26,作圖題-正循環(huán),s,s,p,p,p,p,27,作圖題-逆循環(huán),s,s,p,p,p,p,28,計(jì)算題,1、某絕熱容器中盛有壓力為8MPa的氧氣，由于該容器漏氣，容器內(nèi)的氧氣的壓力降為2.0MPa，求漏掉的氧氣的質(zhì)量占原有氧氣質(zhì)量的百分之幾。（10分）,29,計(jì)算題,1、解：方法一,選容器為對(duì)象，開口系。容器絕熱緩慢漏氣，在整個(gè)過程中容器內(nèi)氣體始終滿足，,V,這個(gè)過程上課時(shí)曾經(jīng)推導(dǎo)過。,氣體比容,30,計(jì)算題,1、解：方法一,選容器為對(duì)象，開口系。,V,一些錯(cuò)誤：,、認(rèn)為是定溫過程；,、直接假設(shè)泄漏到外部的氣體也是絕熱膨脹，雖然計(jì)算結(jié)果對(duì)。但這種假設(shè)是沒有根據(jù)的。

6、,31,計(jì)算題,1、解：方法一,選容器為對(duì)象，開口系。容器絕熱緩慢漏氣，在整個(gè)過程中容器內(nèi)氣體始終滿足，,V,32,計(jì)算題,1、解：方法二,選最后殘留在容器內(nèi)的氣體為對(duì)象，為閉口系。容器絕熱，緩慢漏氣，所以氣體是絕熱膨脹過程。對(duì)可寫出：,33,計(jì)算題,1、解：方法二,選最后殘留在容器內(nèi)的氣體為對(duì)象，為閉口系。容器絕熱，緩慢漏氣，所以氣體是絕熱膨脹過程。對(duì)可寫出：,34,計(jì)算題,、 設(shè)有一恒溫T2的低溫余熱源和一恒溫為T1（T1T2）的高溫?zé)嵊脩?，已知環(huán)境的溫度為T0，而且T0T2，求： （15分） (1) 在不消耗其它動(dòng)力的條件下，試設(shè)計(jì)出理想情況下，利用低溫?zé)嵩吹臒嵯蚋邷責(zé)嵊脩籼峁崃縌1，

7、而不違反熱力學(xué)定律的一種方案。 (2) 試推導(dǎo)出你設(shè)計(jì)的這種方案的熱量利用率。熱量利用率的定義為Q1與低溫余熱源放出熱量的比值。 (3) 說明在理想情況下各種方案的熱量利用率均相同。,35,計(jì)算題-方案一,36,計(jì)算題-方案二,37,計(jì)算題-方案三,當(dāng)然還有其他方案。,38,計(jì)算題-證明同效率,方案 理想情況： 過程可逆,證：對(duì)任意可逆過程，沒有作功能力損失,又與外界沒有功的交換，過程前后系統(tǒng)Ex不變。,39,計(jì)算題,、某正循環(huán)可逆熱機(jī)，在溫度為30的環(huán)境和4000kg的0的冰間工作，最后0的冰變?yōu)?0的水，試求可逆機(jī)能對(duì)外作的凈功為多少？已知冰的溶解熱為333kJ/kg（冰在溶解過程中溫度不變），水的比熱c=4.1868kJ/kg.K。（10分）,40,計(jì)算題,、解：,方法一系統(tǒng)可逆時(shí)，,41,計(jì)算題,、解