工程热力复习大纲

复习大纲 绪论

重点：了解工程热力学的主要内容及研究方法

第一章 基本概念及定义

重点：工质热力系统、边界、热力系统的类型，工质的热力学状态、参数 6个基本状态参数

状态方程、坐标图 ，平衡状态、准平衡（静态）过程，过程功和热量、热力循环 第二章 热力学第一定律

重点：实质，第一定律的基本能量方程 热量的符号、功量的符号，开、闭口系统能量方程

第三章 气体和蒸气的性质

重点：理想气体状态方程，水蒸汽 1点2线3区 5态 第四章 气体和蒸气的基本热力过程

重点：可逆多变过程、定温、定压、定容、定熵过程综合分析 第五章 热力学第二定律

重点：表述，卡诺循环，克劳休斯积分，熵方程，孤立系统熵增原理，火用 第六章 实际气体的性质及热力学一般关系式

一般了解：范德瓦尔方程，对应态原理 通用压缩因子图，麦克斯韦关系 热系数

热力学能、焓和熵、比热容的一般关系式 第七章 气体与蒸气的流动

重点：稳定流动的基本方程：连续性方程、能量方程、过程方程、声速方程 滞止参数的意义及其计算

促使流速改变的条件：力学条件 几何条件 喷管形状的确定及计算 临界压力比 背压变化对喷管流动、出口参数的影响 第八章 压气机的热力过程

重点：余隙容积 产生、影响，多级压缩、中间冷却 第九章

重点：混合加热理想循环 热效率，气体动力循环定压、定容加热理想循环 热效率

比较及分析

燃气轮机装置循环 热效率 提高燃气轮机循环热效率的措施 第十章 蒸汽动力装置循环

重点：朗肯循环 由来 热效率 分析，再热循环 热效率，回热循环 热效率

第十一章 制冷循环

重点：压缩空气制冷循环组成、设备、制冷系数 ，压缩蒸汽制冷循环组成、设备、制冷系数

两种循环的异同，热泵循环 第十二章 理想气体混合物及湿空气

重点：混合气体分压力、分体积定律，成分：质量分数、摩尔分数、体积分数，三者的关系

湿空气、干空气，饱和、不饱和、露点，相对湿度、含湿量，干、湿球温度，h-d图及其应用

复习题(题中涉及的有关水蒸汽的数据，考试时均会给出，不用自己查表。复习

题中所需要的数据，需要自己找相关图表查数）

习题：课本上的例题、课后思考题、留的作业题 第一章 基本概念及定义 1、热力平衡状态 2、准静态过程 3、热力系统

第二章 热力学第一定律 1、热力学第一定律 2、技术功

3、一蒸汽锅炉每小时生产P1 = 20 bar , t1 = 350℃的蒸汽10吨,设锅炉给水温度t2 = 40℃，锅炉效率ηK = 0．78，煤的发热值QL = 29700 KJ/Kg，求锅炉的耗煤量。已知：P1 = 20 bar， t1 = 350℃时h1 = 3137．2 KJ/Kg ; h2 = 169．2 KJ/Kg 。 4. 容积为0.25m3钢瓶内盛有氧气, 初始状态时p1=1.6MPa，t1=27℃。由于气焊用去部分氧气， 压力降至1.1MPa。 假定氧气与外界无热量交换，试计算用去多少氧气？瓶内剩余氧气的温度为多少度？若瓶内氧气从周围环境吸热，其温度又恢复27℃，问此时瓶内的压力为多少？pb=0.1MPa；氧气比热容取定值， Rg =260 J/（kg·K）、 cp =917 J/（kg·K）。

5. 用一台水泵将井水从 8m 深的井里泵到比地面高40m的水塔中， 水流量为28m3/h。 水泵消耗功率为22kW。冬天井水的温度为3.4℃。为防止结冰，要求进入水塔的水温不低于 4℃。整个系统及管道均包有一定厚度的保温材料，问是否有必要在管道中设置加热器？如有必要的话，需加入多少热量？（设管道中水进出口的动能差可忽略不计；水的比热取定值 cp=4.187kJ/（kg·K）且水的焓差近似取

3

?h=cp?t ；水的密度取 1000kg/m） 。

第三章 气体和蒸气的性质 1、理想气体 2、蒸发与沸腾

3、水蒸汽绝热膨胀过程中的技术功可以由下式计算： wt=–?h=–cp?T， 是否正确？为什么？。

第四章 气体和蒸气的基本热力过程

1、熟练掌握某过程在p-v图、T-s图上的转换

2、熟练掌握任意过程如何在图上正确的位置表示，知道过程的特性

例： 在p-v图及T-s图上画出空气的n=1.2的膨胀过程1-2和n=1.6的压缩过程1-3，并

确定过程1-2和1-3中功和热量的正负号及初终态热力学能的大小。

3、一压气机将压力为1bar，温度为27℃的10kg空气压缩到压力为6bar，试按多变指数n=1.2的多变过程求下列各值。（1）所需理论压缩功；（2）压缩过程交换的热量；（3）将上述功和热量表示在p-v图和T-s图上。

4、1 Kg空气从初态P1 = 5 bar,T1 = 340 K,在闭口系统中绝热膨胀，其容积变为原来的2倍（V2 = 2V1）。求（1）如绝热膨胀过程是可逆的，求终态压力及终态温度、膨胀功、熵、内能、焓的变化。（2）如进行的是绝热自由膨胀过程，求终态

压力及终态温度、膨胀功、熵、内能、焓的变化。（3）将上述两过程表示在T—S图上。

第五章 热力学第二定律 1、可逆过程

2、热力学第二定律 3、可用能与不可用能 4、熵流、熵产 5、卡诺定理

6、孤立系统的熵增原理

7、火力发电厂在冬季运行和夏季运行时，哪个季节热效率高，为什么？ 8、蒸汽动力装置热效率很少超过 40%，这表明由冷凝器中冷却水带走的热量太多，应该努力提高冷凝器的性能，使Q2趋向于零，是否正确？为什么？

9、空气在气缸内经历不可逆过程，内能减少15kJ，对外作功10kJ，试分析空气的熵变有哪几种可能性？为什么？

10、某种可兼作制冷和热泵用的机器,若环境温度T0=283K,压力 pb=0.1013MPa,该装置耗电功率7.5kW,每小时可将100kg0℃的水制成0℃的冰,同时使散热率为5

3

×10kJ/h的房间保持恒温t=25℃,请评价机器实现的可能性.(设水0℃时凝固热335kJ/kg.)

11、在高温热源T1= 2000 K及低温热源T2= 600 K之间进行一个不可逆卡诺循环，若在定温吸热及定温放热过程中工质与高温热源、低温热源均存在60 K温差，其余两个绝热过程均为可逆过程，试求：（A）循环效率。（B）若热源供给1000 KJ的热量，求作功能力损失。

12、有一专利申请提出一台热机工作与t1= 427℃，t2=277℃之间，当工质从高温热源吸热5×10 4 KJ，对外作功10KJ，而排给低温热源的热量恰为两者之差。试分析其可能性。 13、一卡诺循环，已知两热源的温度t1= 527℃、T2= 27℃,循环吸热量Q1 =2500KJ，试求：（A）循环的作功量。（B）排放给冷源的热量及冷源熵的增加。（C）如果由于不可逆，孤立系统熵增加0．1KJ / K，则排给冷源的热量增加多少？循环少作功多少？

第六章 实际气体的性质及热力学一般关系式 1、对比态定律 2、通用压缩因子

第七章 气体与蒸气的流动 1、滞止状态 2、当地音速

3、空气的初压力为0.2MPa，温度为300℃，流速为20m/s，喷管的背压为0.1MPa，为获得最大出口流速，应选择什么形式的喷管，为什么？

4、空气入口压力为0.3MPa，出口背压为0.1MPa，要想获得不断加速，需要采用什么现状的喷管？如果把该喷管从出口部位截短，出口参数（流量、流速、压力）会发生什么样的改变？

5、由输送管送来的空气，进入出口面积 A2=10cm2的喷管。进口处的空气压力p1=2.5MPa，温度 t1=80℃，进口流速可忽略；喷管出口外的背压 pb=1.0MPa，设p c =1.004kJ/(kg.K)，κ =1.4。 （1）设计喷管（形状、截面积）并计算喷管

出口截面上空气的速度及流量； （2）讨论若该喷管在运行中背压 pb升高到 1.2MPa，将发生什么现象。

6、喷管进口处的空气状态参数P1 = 1.5bar, t1 = 27℃,流速C1 =150 m / s，喷管出口背压为P2 = 1bar,喷管流量为m = 0.2 Kg/s。设 空气在喷管内进行可逆绝热膨胀，试求：（1）喷管设计为什么形状（渐缩型、渐放型、缩放型）？（2）喷管出口截面处的流速、截面积。

7、空气经一渐缩喷管，在喷管内某点处压力为3.43×105 Pa，温度为540℃，速度180 m / s，截面积为0.003 m2，试求：（1）该点处的滞止压力；（2）该点处的音速及马赫数；（3）喷管出口处的马赫数等于1时，求该出口处截面积。

第八章 压气机的热力过程 1、余隙容积 2、增压比

3、余隙容积的存在对压气机的生产量和理论耗功会产生哪些影响？ 4、 某单级活塞式压气机，其增压比为6，活塞排量为0.01m3，余隙容积比为0.05，压缩过程多变指数为1.15。吸入空气参数为p1=0.1MPa、t1=20℃。已知空气的Rg＝0.287kJ/(kg?K)，cv=0.718kJ/(kg?K)，κ=1.4。求：（1）容积效率；（2）生产1kg压缩气体的理论消耗功率；（3）压缩过程中放出的热量。

5、单级压气机吸气状态为P1 = 1 bar, t1 = 27℃, 空气流量为 360 Kg/h，气缸套

4

中有冷却介质，每小时带走热量4×10 KJ/ h，使空气进行等温压缩过程，求（1）等温压缩过程中压气机的出口压力及所需理论功率；（2）如限定压缩后空气温度不得超过150℃，并且改为绝热压缩过程，求压气机出口可达到的最高压力及所需理论功率；（3）在p—v及T—S图上表示出（1）和（2）两压缩过程（要求注明过程的方向及对应的状态点）。

第九章 气体动力循环

1、萨巴德循环（混合加热理想循环） 2、狄塞尔循环（定压加热理想循环） 3、奥托循环（定容加热理想循环） 4、压缩比、定容增压比、定压预胀比

5、提高燃气轮机热效率的热力学途径有哪些？

6、在内燃机混合加热理想循环,定容加热理想循环及定压加热理想循环中,提高压缩比都可使循环热效率提高,试从第二定律分析其原因. 7、P302例题，认真看，重点是（1）（2）（5）问。

第十章 蒸汽动力装置循环 1、回热 2、再热

3、朗肯循环 4、蒸汽动力装置热效率很少超过 40%，这表明由冷凝器中冷却水带走的热量太多，应该努力提高冷凝器的性能，使Q2趋向于零，是否正确？为什么？

5、已知水蒸汽回热循环的新汽t1= 400℃，p1 = 100 bar，乏汽p2 = 0.05 bar，在p6= 50 bar处抽汽量为α，抽汽与凝结水混合达到p6压力的饱和水，合流后再回到锅炉加热，若不计水泵耗功量和其它损失，求：（1）热机循环热效率；（2）每kg水蒸汽所作轴功；（3）画出回热循环T—S图。（p= 50 bar时，饱和水焓：h'= 1154 KJ / Kg ; p= 0.05 bar时，饱和水焓：h' = 137.8 KJ / Kg；）

6、压力为 p1=14MPa，温度为 t1=550℃的过热蒸汽在汽轮机内膨胀到 pa=5MPa后，再等压加热到tb=550℃，然后回到汽轮机内继续膨胀到p2=0.007MPa，进入冷凝器。忽略水泵所消耗功率，试计算循环热效率。（需要画出循环示意图，参考P326的图。已知14MPa时的h\、s\时的h\、s\时的h'、s'、h\、s\，其余均未知）

第十一章 制冷循环 1、制冷系数

2、供暖系数（热泵系数）

3、为什么采用热泵进行供暖可以节能？

4、压缩空气制冷循环与压缩蒸汽制冷循环有何异同？

5、某蒸汽压缩致冷循环，在压缩机进口参数不变的情况下，若提高压缩机出口压力，使消耗的功增加5 % ，且仍保持原来致冷系数的值，问致冷量将变化多少，要实现上述目的则该循环应采用什么措施？将改变后的致冷循环画在同一张Lg P—h图上。

6、空气压缩致冷装置的致冷系数为2.5，致冷量为84600kJ/h，压缩机吸入空气的压力为0.98 bar，温度为 －10℃，空气进入膨胀机的温度为20℃，试求：（1）压缩机出口压力；（2）致冷剂的质量流量；（3）压缩机的功率；（4）循环的净功率。

第十二章 理想气体混合物及湿空气 1、绝对湿度 2、相对湿度 3、含湿量 4、露点温度 5、干球温度 6、湿球温度

7、以上三种温度的关系

8、饱和湿空气和未饱和湿空气 9、吸湿能力和温度的关系

10、湿空气干球温度42℃，含湿量d=45g/kg干空气，若环境压力为pb=0.1MPa，求：

(1)水蒸汽的分压力pv；(2)相对湿度?；(3)露点温度td；(4)湿空气的焓h。 已知压力为0.1MPa时饱和湿空气表如下：

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