工程热力学知识点

工程热力学复习知识点一、知识点基本概念的理解和应用（约占40%）,基本原理的应用和热力学 分析能力的考核（约占60%）。1. 基本概念掌握和理解：热力学系统（包括热力系，边界，工质的概念。热 力系的分类：开口系，闭口系，孤立系统）。掌握和理解：状态及平衡状态，实现平衡状态的充要条件。状态 参数及其特性。制冷循环和热泵循环的概念区别。理解并会简单计算：系统的能量，热量和功（与热力学两个定律 结合）。2. 热力学第一定律掌握和理解：热力学第一定律的实质。理解并会应用基本公式计算：热力学第一定律的基本表达式。闭 口系能量方程。热力学第一定律应用于开口热力系的一般表达式。稳 态稳流的能量方程。理解并掌握：焓、技术功及几种功的关系（包括体积变化功、流 动功、轴功、技术功）。3. 热力学第二定律掌握和理解：可逆过程与不可逆过程（包括可逆过程的热量和功 的计算）。掌握和理解：热力学第二定律及其表述（克劳修斯表述，开尔文 表述等）。卡诺循环和卡诺定理。掌握和理解：熵（熵参数的引入，克劳修斯不等式，熵的状态参 数特性）。理解并会分析：熵产原理与孤立系熵增原理，以及它们的数学表 达式。热力系的熵方程（闭口系熵方程，开口系熵方程）。温-熵图 的分析及应用。理解并会计算：学会应用热力学第二定律各类数学表达式来判定 热力过程的不可逆性。4. 理想气体的热力性质熟悉和了解：理想气体模型。理解并掌握：理想气体状态方程及通用气体常数。理想气体的比 热。理解并会计算：理想气体的内能、焓、熵及其计算。理想气体可 逆过程中，定容过程，定压过程，定温过程和定熵过程的过程特点， 过程功，技术功和热量计算。5. 实际气体及蒸气的热力性质及流动问题理解并掌握：蒸汽的热力性质（包括有关蒸汽的各种术语及其意 义。例如：汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸汽、饱和温度、饱和压力、 三相点、临界点、汽化潜热等）。蒸汽的定压发生过程（包括其在p-v和T-s图上的一点、二线、三区和五态）。理解并掌握：绝热节流的现象及特点6. 蒸汽动力循环理解计算：蒸气动力装置流程、朗肯循环热力计算及其效率分析。 能够在T-S图上表示出过程，提高蒸汽动力装置循环热效率的各种途 径（包括改变初蒸汽参数和降低背压、再热和回热循环）。7、制冷与热泵循环理解、掌握并会计算：空气压缩制冷循环，蒸汽压缩制冷循环的 热力计算及制冷系数分析。能够在T-S图上表示出过程，提高制冷系 数和热泵系数的途径，分析热泵循环和制冷循环的区别和联系。二、典型题解概念题：1、过热蒸汽的温度是否一定很高？未饱和水的温度是否一定很低？ 答：过热蒸汽、未饱和水是这样定义的，当蒸汽的温度高于其压力对 应的饱和温度时称作过热蒸汽，其压力下t ts ；当温度低于其压力 对应的饱和温度t nBc. nAnBd.不能确定.(4) 、在闭口绝热系中进行的一切过程，必定使系统的熵(D )A增大.B减少.C.不变D.不能确定(5) 、在房间内温度与环境温度一定的条件下，冬天用热泵取暖和用电炉取 暖相比，从热力学观点看(AB.电炉取暖合理.D.不能确定.A.热泵取暖合理.C.二者效果一样.(6) 、闭口系能量方程为(DB. Q+N UW=0D. Q UW=0，是两个相互独立的状态参数。(C )A. Q+N U+W=0C. Q U+W=0(7) 、理想气体的A.温度与热力学能B.温度与焓C.温度与熵D.热力学能与焓（8） 、已知一理想气体可逆过程中,w广w,此过程的特性为（B ）A.定压B.定温C.定容D.绝热（9） 、可逆绝热稳定流动过程中，气流焓的变化与压力变化的关系为（B ）A. dh=vdpB.dh=vdpC.dh=pdvD.dh=pdv（10）、水蒸汽动力循环的下列设备中,作功损失最大的设备是（A ）A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵（11）外界（或）环境的定义是指（D ）。A系统边界之外的一切物体B与系统发生热交换的热源C与系统发生功交换的功源D系统边界之外与系统发生联系的一切物体（12）系统平衡时的广延性参数（广延量）的特点是（D ）。A其值的大小与质量多少无关B不具有可加性C 整个系统的广延量与局部的广延量一样D与质量多少有关，具有可加性（13）理想气体多变指数n0, U0 , W0BQ0, U0CQ0, U0D Q0 , W0（14）卡诺定理表明：所有工作于两个不同恒温热源之间的一切热机的热效 率（B ）。A都相等，可以采用任何循环B不相等，以可逆热机的热效率为最高C 均相等，仅仅取决于热源和冷源的温度D不相等，与所采用的工质有关系。（15）压力为4 bar的气体流入1bar的环境中，为使其在喷管中充分膨胀，宜 采用（D ）。A渐缩喷管B渐扩喷管C直管D缩放喷管（16）一个橡皮气球在太阳下被照晒，气球在吸热过程中膨胀，气球内的压 力正比于气球的容积。则气球内的气体进行的是（B ）A 定压过程B多变过程C定温过程D定容过程（17）熵变计算式庭=E三十ln只适用于（D ）。A 一切工质的可逆过程B 一切工质的不可逆过程C理想气体的可逆过程D理想气体的一切过程（18）析一个有工质流入与流出的研究对象，将热力系统选为（D ）。A闭口系统；B开口系统；C孤立系统;DA, B, C都可以。(19) 热力系的储存能包括(A )。A内部储存能与外部储存能B热力学能与动能C内动能与内位能D热力学能与宏观势能(20) 工质熵的增加，意味着工质的(D )。(A) Q0(B) QV 0(C) Q = 0(D)不一定(21) 贮有空气的绝热刚性密闭容器中，按装有电加热丝通电后，如取空气 为系统，则过程中的能量关系有(C )A Q0, U0 , W0BQ=0, U0 , W0, U0 , W=0DQ=0, U=0 , W=0门=1 -2 = 1 (22)循环热效率q1T1适用于(D)。A适用于任意循环；B 只适用于理想气体可逆循环；C 适用于热源温度为T1，冷源温度为T2的不可逆循环； D只适用于热源温度为T1，冷源温度为T2的可逆循环。(23) 气流在充分膨胀的渐缩渐扩喷管的渐扩段(dA0)中，流速(D )。A等于喉部临界流速；B等于当地音速；C小于当地音速；D大于当地音速。(24) 孤立系统可以理解为( C )。A闭口的绝热系统所组成；B开口的绝热系统所组成；C系统连同相互作用的外界所组成；D A，B，C，均是(25) 采用蒸汽再热循环的目的在于(C )。(A)降低乏汽干度，提高汽轮机稳定性；(B)提高平均放热温度，提高 循环热效率(C)提高乏汽干度，提高循环热效率；(D)提高乏汽干度，降低循环不 可逆性15、请解释何谓孤立系统熵增原理，该原理在热力学分析中有什么用 途？答：对于孤立系熵方程dS = dS = dS而熵产dSg总是非负的即 dSg0或dS. 0，称为孤立系的熵增原理。孤立系统内部进行的一 切实际过程都是朝着熵增加的方向进行，极限情况维持不变。任何使 孤立系统熵减小的过程都是不可能实现的。判断过程进行的方向与条 件.16、请分别回答热力学中所谓的第一类永动机与第二类永动机的物 理意义。答：不消耗任何能量而源源不断做功的机器为第一永动机;从单一热 源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机为第 二永动机。17、理想气体熵变的计算式是由可逆过程导出的，它是否可用于计算 不可逆过程初、终态的熵变？为什么？答：可以，只和初末状态有关系，熵为状态参数.18、刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A中存有高压氮气，B中 保持真空。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如何变化？ 答：抽取隔板，以容器中的氮气为热力系，在刚性绝热容器中，氮气 和外界既无物质的交换也无能量的交换，有热力学第一定律知：q = + W , q=0, w=0,因此，隔板抽取前后Au二。.19、气体吸热后温度一定升高吗？液体吸热后温度一定升高吗？并 给出理由。答：气体吸热后，温度不一定升高，由q=Au+w，若吸热的同时对外 界做功，而且|w|q|,此时，则热力学能降低即Au = 0.8MPa，v = 0.175m3 /kg。设在压缩 过程中每千克空气的热力学能增加146.5kJ，同时向外放出热量50kJ。压气机每 分钟产生压缩空气10kg。求：(1)压缩过程中对每千克空气作的功；(2)每生产1kg 压缩空气所需的功(技术功)；(3)带动此压气机所用电动机的功率。13、朗肯循环中，冷凝压力为3kPa，水由水泵增压至6MPa后送入锅炉。锅炉 出口蒸汽温度为600C，气=3658.4 kJ/kg，汽轮机排汽比焓为h4 = 2126 kJ/kg， 凝结水比焓匕=101 kJ/kg。在忽略泵耗功的情况下，试求：(1) 求朗肯循环的热效率。(2) 如果在上述朗肯循环的基础上采用回热，在系统中使用开式(混合式) 给水加热器，用于加热给水的蒸汽比焓为气=2859 kJ/kg，状态点6的焓值为 604kJ/kg，试求回热循环的热效率，并与无回热时的热效率进行比较；(3) 在上述回热循环的基础上，还有哪些提高循环效率的措施？解：(1) 锅炉吸热量为qB =七-% = 3658.4 -101 = 3557.4kJ/kg汽轮机输出功为咯=h3 - h4 = 3658.4 - 2126 = 1532.4 kJ/kg循环热效率为 门=匕=1532-4 = 0.431 或 43.1%qB3557.4（2）开式给水加热器热平衡方程为a= d = 604 -101 . 0.182 kgh5 - h2859 -101循环净功w = h - h5 )+(1 -a)、- h4 )=(3658.4 - 2859)+ G - 0.182 )x(2859 - 2126)= 1399kJ/kg吸热量为qB = h3 - h6 = 3658.4- 604 = 3054.4 kJ/kg循环热效率门=二=1399 = 0.458 或 45.8%qB3054.4采用回热循环的热效率大于无回热循环的热效率。（3）主要措施有：提高主蒸汽温度和压力；（由于主蒸汽温度已有600C, 提高压力的效果比较明显）降低排汽压力14、在恒温热源T1=700K和T2= 400K之间进行循环。当Wo= 1000KJ , Q4000KJ时，试用计算说明：（1）循环的方向性；（2）循环是可 逆的，还是不可逆的？解：15、若5kg水起始与295K的大气环境处于热平衡状态，用热泵在水 与大气之间工作使水定压冷却到280K，求所需最小功是多少？（已 知水的 Cp =4.186kJ/(kg K)。解:根据题意画出示意图所示，由大气、水、制冷 机、功源组成了孤立系，则熵变庭=国H + S L + S R +必其中于是SR = 0, AS w = 034 1295 K 295 K因可逆时所需的功最小，所以令AS = 0，可解得方法2制冷机为一可逆机时需功最小，由卡诺定理得艮fl8W =5Q （T01 丁2） = T 0T mcdT2 TT216、图所示为理想朗肯循环，锅炉出口蒸汽压力6MPa、温度为500C、比焓 h= 3422kJ / kg ；汽轮机排汽比焓h2 = 2180 / kg，凝结水比焓h3 = 192灯, kg ； 汽轮机的轴功率为20MW。试求：（1）在T-s图中表示出该循环；（2）计算出锅炉出口的蒸汽质量流量和循环热效率（忽略给水泵耗功）；（3）提出提高该循环热效率的措施，并用T-s图加以分析。（8分）解：（1） T-s图见下图。(2) w= h1 -h2 = 3422-2180 = 1242 kJ/kg工质流量为 m =写=- = 20000 = 16.1kg / s %h1 - h21242忽略泵的耗功，则h兰h，锅炉吸热量为q = h - h = 3422 -192 = 3230 (kJ/kg)43B 14循环热效率为门=T 吗 =_ = 0.385或38.5%。Q mq 16.1 x 3230（3）主要措施有：提高主蒸汽温度和压力；降低排汽压力（10kPa排 汽压力偏高）；采用再热；采用回热。