清华大学工程热力学期末习题讲评课件

工程热力学工程热力学 期末讲评期末讲评助教：助教：胡珊胡珊 陈程陈程任课教师：任课教师：吴晓敏吴晓敏2010.12.31主要内容主要内容典型重点提示典型重点提示剩余习题讲解剩余习题讲解主要内容主要内容典型重点提示典型重点提示剩余习题讲解剩余习题讲解第七次作业（5-19）一个具有二级压缩中间冷却、二级膨胀中间再热一个具有二级压缩中间冷却、二级膨胀中间再热一个具有二级压缩中间冷却、二级膨胀中间再热一个具有二级压缩中间冷却、二级膨胀中间再热以及回热的燃气轮机装置循环如图以及回热的燃气轮机装置循环如图以及回热的燃气轮机装置循环如图以及回热的燃气轮机装置循环如图5-245-245-245-24所示。循所示。循所示。循所示。循环的入口空气参数为环的入口空气参数为环的入口空气参数为环的入口空气参数为100kPa100kPa100kPa100kPa，15151515，低压级的增，低压级的增，低压级的增，低压级的增压比是压比是压比是压比是3 3 3 3，高压级是，高压级是，高压级是，高压级是4 4 4 4，燃气轮机高压级、低压级，燃气轮机高压级、低压级，燃气轮机高压级、低压级，燃气轮机高压级、低压级的增压比与压气机相同。中间冷却使空气温度下的增压比与压气机相同。中间冷却使空气温度下的增压比与压气机相同。中间冷却使空气温度下的增压比与压气机相同。中间冷却使空气温度下降为低压级压缩机温升的降为低压级压缩机温升的降为低压级压缩机温升的降为低压级压缩机温升的80%80%80%80%，回热器的回热度是，回热器的回热度是，回热器的回热度是，回热器的回热度是78%78%78%78%，二级燃气轮机的入口温度皆是，二级燃气轮机的入口温度皆是，二级燃气轮机的入口温度皆是，二级燃气轮机的入口温度皆是1100110011001100，压气，压气，压气，压气机和燃气轮机的绝热效率和相对内效率均是机和燃气轮机的绝热效率和相对内效率均是机和燃气轮机的绝热效率和相对内效率均是机和燃气轮机的绝热效率和相对内效率均是86%86%86%86%，试确定作出试确定作出试确定作出试确定作出6000kW6000kW6000kW6000kW功率时的工质的质量流率。功率时的工质的质量流率。功率时的工质的质量流率。功率时的工质的质量流率。间冷+再热+回热示意图12a34a压气机压气机燃气轮机燃气轮机燃烧室燃烧室2回热器回热器间冷器间冷器燃烧室燃烧室12R4R第七次作业（5-19）n n2 23 3中间冷却过程中间冷却过程n n3 3点的温度计算点的温度计算:中间冷却使空气中间冷却使空气温度下降温度下降为为低压级压缩机温升的低压级压缩机温升的80%第八次作业（6-10）一一一一台台台台100m3100m3100m3100m3的的的的汽汽汽汽包包包包，盛盛盛盛有有有有2MPa2MPa2MPa2MPa的的的的汽汽汽汽水水水水混混混混合合合合物物物物，开开开开始始始始时时时时，水水水水占占占占总总总总容容容容积积积积的的的的一一一一半半半半。如如如如由由由由底底底底部部部部阀阀阀阀门门门门放放放放走走走走300kg300kg300kg300kg水水水水，为为为为了了了了使使使使汽汽汽汽包包包包内内内内汽汽汽汽水水水水混混混混合合合合物物物物的的的的温温温温度度度度保保保保持持持持不不不不变变变变，需需需需要要要要加加加加入入入入多多多多少少少少热热热热量量量量？如如如如果果果果从从从从顶顶顶顶部部部部阀阀阀阀门门门门放放放放汽汽汽汽300kg300kg300kg300kg，条条条条件件件件如如如如前前前前，那又要加入多少热量？那又要加入多少热量？那又要加入多少热量？那又要加入多少热量？第八次作业（6-10）使使使使汽汽汽汽包包包包内内内内汽汽汽汽水水水水混混混混合合合合物温度保持不变物温度保持不变物温度保持不变物温度保持不变 放放放放水水水水（汽汽汽汽）前前前前后后后后，都处于两相区都处于两相区都处于两相区都处于两相区根据初始压力根据初始压力根据初始压力根据初始压力p=2MPap=2MPap=2MPap=2MPav v v v v v v v”初始初始初始初始m m m m水水水水、m m m m汽汽汽汽、m m m m总总总总、干度、干度、干度、干度放水（汽）后：放水（汽）后：放水（汽）后：放水（汽）后：m m m m总总总总=m=m=m=m总总总总-300-300-300-300v v v v、干度、干度、干度、干度、m m m m水水水水、m m m m汽汽汽汽 第八次作业（6-10）第九次作业蒸气动力循环必考！重点：7-5 再热循环7-6 抽气回热循环（一级）7-8 综合，既有回热，又有再热掌握：循环图、循环中各参量的计算、有阻力情况下的计算等第十次作业（8-6）采采用用具具有有理理想想回回热热的的勃勃雷雷登登逆逆循循环环的的制制冷冷机机，工工作作在在290K290K和和220K220K之之间间，循循环环增增压压比比为为5 5，当当输输入入功功率率为为3kW3kW时时循循环环的的制制冷冷量量是是多多少少“冷冷吨吨”？循循环环的的性性能能系系数数又又是是多多少少？工工 质质 可可 视视 为为 理理 想想 气气 体体，c cp p=1.04kJ/(kg=1.04kJ/(kgK),K),k k=1.3=1.3。因因为为同同温温限限间间空空气气压缩制冷循环压缩制冷循环Ts1R2R134253R 回热回热 非回热非回热 压比不同！压比不同！“循环增压比为循环增压比为5”回热循环回热循环 第十次作业（8-6）P269空气回热压缩制冷循环 回热式空气压缩制冷装置回热式空气压缩制冷装置23R415T1R(T0)=290K T3R=220KP270 例例8-1Ts1R2R134253R1R第九章 理想气体混合物和湿空气 1 1、成分描写成分描写2 2、分压定律和分容积定律、分压定律和分容积定律3 3、混合物参数计算、混合物参数计算（混合熵增）（混合熵增）4 4、湿空气概念与计算、湿空气概念与计算第十一次作业（9-10）hhttdtwtdtwtdl 比湿度比湿度d与与相对湿度相对湿度l 露点温度露点温度td与湿球温度与湿球温度tw水蒸气分压力 与同温度下的饱和压力 的比值湿空气的概念湿空气的概念n n下图是湿空气中水蒸气的下图是湿空气中水蒸气的T-sT-s图，图，A A，B B两点是在两点是在同一等压线上，比较两点相对湿度的大小。同一等压线上，比较两点相对湿度的大小。TsABA点 大，相对湿度小湿空气基本过程加热和冷却过程湿空气基本过程加热和冷却过程dh122加热时，朝焓增加方向变化，随着热量的加入，湿空气温度升高，相对湿度降低如左图1-2所示。湿空气基本过程绝热加湿过程湿空气基本过程绝热加湿过程dh12在绝热条件下向湿空气加入水分以增加比湿度，近似看成定焓过程。因此，过程沿定h线，向d和相对湿度增大、T减小的方向进行。因为是绝热的，水分蒸发所吸收的潜热完全来自湿空气自身湿空气基本过程冷却去湿过程湿空气基本过程冷却去湿过程dh12234qd1h1d4h4d1-d4h水水其中，q为冷凝水带走的热量，h水为凝结水的焓。第十二次作业（9-14）t t1 1=32=32，p p=105Pa=105Pa及及及及 1 1=65%=65%的的的的湿湿湿湿空空空空气气气气送送送送入入入入空空空空调调调调机机机机后后后后，首首首首先先先先被被被被冷冷冷冷却却却却盘盘盘盘管管管管冷冷冷冷却却却却和和和和冷冷冷冷凝凝凝凝除除除除湿湿湿湿，温温温温度度度度降降降降为为为为t t2 2=10=10；然然然然后后后后被被被被电电电电加加加加热热热热器器器器加加加加热热热热到到到到t t3 3=20=20(参参参参看看看看图图图图9-14)9-14)，试试试试确确确确定定定定：(1)(1)各各各各过过过过程程程程中中中中湿湿湿湿空空空空气气气气的的的的初初初初、终终终终态态态态参参参参数数数数；(2)(2)相相相相对对对对于于于于单单单单位位位位质质质质量量量量干干干干空空空空气气气气的的的的湿湿湿湿空空空空气气气气在在在在空空空空调调调调机机机机中中中中除除除除去去去去的的的的水水水水分分分分mm；(3)(3)相相相相对对对对于于于于单单单单位位位位质质质质量量量量干干干干空空空空气气气气的的的的湿湿湿湿空空空空气气气气被被被被冷冷冷冷却却却却而而而而带带带带走走走走的的的的热热热热量量量量QQ1212和和和和从从从从电电电电加加加加热热热热器器器器吸入的热量吸入的热量吸入的热量吸入的热量QQ2323(用用用用h-dh-d图计算图计算图计算图计算)。不要不要忘记忘记第十二次作业（9-14）第十章第十章n n热力学微分关系式进行证明思路。热力学微分关系式进行证明思路。n n1 1 1 1、目的：建立不可测量与可测量之间关系！、目的：建立不可测量与可测量之间关系！、目的：建立不可测量与可测量之间关系！、目的：建立不可测量与可测量之间关系！n n2 2 2 2、思路：、思路：、思路：、思路：n n（1 1 1 1）u u u u、h h h h、g g g g、s s s s等不可测量，若在分母或条件等不可测量，若在分母或条件等不可测量，若在分母或条件等不可测量，若在分母或条件时，将其调至分子；时，将其调至分子；时，将其调至分子；时，将其调至分子；n n（2 2 2 2）利用四个热力学基本关系，将）利用四个热力学基本关系，将）利用四个热力学基本关系，将）利用四个热力学基本关系，将u u u u、h h h h、g g g g转化转化转化转化为为为为s s s s表达式；表达式；表达式；表达式；n n（3 3 3 3）只剩下）只剩下）只剩下）只剩下s s s s的表达式，分情况讨论。的表达式，分情况讨论。的表达式，分情况讨论。的表达式，分情况讨论。分情况讨论如下：分情况讨论如下：分情况讨论如下：分情况讨论如下：第十章第十二次作业第十二次作业 10-2主要内容主要内容典型重点提示典型重点提示剩余习题讲解剩余习题讲解分析循环的一般方法分析循环的一般方法1.1.将实际循环抽象和简化为理想循环；2.2.将简化好的理想循环表示在pv和Ts图上；3.3.对理想循环进行分析和计算；4.4.定性分析各主要参数对理想循环的吸热量，放热量及净功量的影响；5.5.对理想循环的计算结果引入必要的修正；6.6.对实际循环进行热力学第二定律分析。内容重点内容重点 1各种装置实际循环的分析和计算对于实际循环的分析，注意抓住一些修正系数，如压气机绝热效率，汽轮机相对内效率等，依据它们首先求得实际出口状态的焓或温度，再结合已知条件，求出状态点的其他参数。之后循环热量、功量和热效率的计算方法与理想循环一样，只不过要注意用相应的实际状态点的参数进行计算。内容重点（例内容重点（例1）n n一燃气轮机装置，按定压加热循环工作。压缩机进口参数：p1105Pa，t120 0C；压缩机增压比为6；燃气轮机进口参数为t3800 0C，压缩机绝热效率为0.82，燃气轮机相对内效率为0.85。试求：内容重点内容重点 例例 1 1Ts123424压气机绝热效率压气机绝热效率燃气轮机相对内效率燃气轮机相对内效率（1）装置的热效率；（2 2）吸热量）吸热量q q1 1中的可用能；中的可用能；内容难点（例内容难点（例1）Ts123424T056容易求得。（3）由压缩机、燃气轮机和放热过程引起的可用能损失。内容难点（例内容难点（例1）可用能损失为：注意孤立系统的选取，在求放热过程引起的可用能损失时，须选择工质加环境为孤立系具体的蒸汽动力学装置的实际循环和蒸汽压缩制冷装置的实际循环，其分析思路与上述相同。n n蒸汽再热的目的是什么？1 提高热效率；2 提高乏汽干度内容重点内容重点 2蒸汽再热及回热循环蒸汽再热及回热循环再热一定提高热效率吗？P251n n蒸汽回热的目的是什么？提高热效率；内容重点内容重点 2蒸汽再热及回热循环蒸汽再热及回热循环(1-)kg kg65as43211kgTa kg4(1-)kg51kg以混合式回热器为例以混合式回热器为例以混合式回热器为例以混合式回热器为例热一律热一律热一律热一律忽略泵功忽略泵功忽略泵功忽略泵功复习要点提示复习要点提示1 各种循环优缺点，以及循环组织方式选取 的原因。（如空气压缩制冷循环的缺点、蒸汽压缩制冷循环中为何选择节流阀而不用膨胀机等）2 后2章重点掌握基本概念；（如什么是化学Ex以及化学Ex的基准等）温馨提示温馨提示n n关注网络学堂，一些重要信息及课程资料等我们会在网络学堂上公布。（包括所有作业答案详解、各章后思考题、缺交作业的名单、老师及助教联系方式等）n n缺交作业想补齐的同学可在期末考试之前送到助教办公室，仍有成绩，期末考试之后递交的，一律没有成绩。n n下课后，各班课代表及散选的同学来领考试专用A4纸以及作业。1月月9日日 上午上午 9:0011:30 下午下午 14:0017:001月月10日日 上午上午 9:0011:30 下午下午 14:0017:00地点：地点：热能系工程热物理研究所二楼会议室热能系工程热物理研究所二楼会议室A202吴老师办公室吴老师办公室A203答疑时间及地点答疑时间及地点期末考试期末考试n n时间：时间：1月月11日上午日上午 8:00 10:00n n教室安排教室安排:四教四教4301 建环、精仪建环、精仪 四教四教4302 热能热能 四教四教4303 机械、汽车机械、汽车祝同学们祝同学们考试顺利！考试顺利！Thank you for your attention!