发布时间 : 星期日 文章工程热力学思考题及答案更新完毕开始阅读9c66f52704a1b0717ed5dd61
所以仍然需要采用分级压缩。
2. 压气机按定温压缩时气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什
么定温压缩反较绝热压缩更为经济？
答：绝热压缩时压气机不向外放热，热量完全转化为工质的内能，使工质的温度升高不利于进一步压缩容易对压气机造成损伤，耗功大。等温压缩压气机向外放热，工质的温度不变，有利于进一步压缩耗功小，所以等温压缩更为经济。 3. 压气机所需要的功也可以由第一定律能量方程式导出，试导出定温、多变、
绝热压缩压气机所需要的功，并用T-s 图上面积表示其值。 答：由第一定律能量方程式
q??h?wt，
?s?Rglnp1p2定温过程?h?0，所以
pwc?RgT1ln2p1 多变过程
q?wc??wt??q??T?s，同时则有
wc??wt??h?q
n?kn?k1cv?T2?T1???Rg?T2?T1?n?1n?1k?1
n?1??n?T2???pkk??2??1???h?cp?T2?T1??RgT1??1?RTg1?T?k?1???k?1p1??1??????? n?1??n??p2n?wc?RgT1???1?????p1??n?1????
绝热压缩过程q?0，所以
k?1??k????T2kk??p2??1??wc??wt??h?cp?T2?T1??RgT1??1?RT?T?k?1g1??p??k?11??1??????
等温过程所作的功为图7-1中面积1-2T-m-n-1，绝热过程所作的功为图中面
2's积1--f-n-1
多变过程所作的功为图中面积1-2’n-j-g-2n-
.
4. 叶轮是压气机不可逆绝热压缩比可逆绝热压缩多耗功可用图7-2 中的面积
m2s2’nm 表示，这是否即是此不可逆过程的做功能力损失？为什么？ 答：多消耗的功量并不就是损失的做功能力损失。因为
i?T0?sg?T0(s2'?s1)?T0(s2'?s1)?2T(s2'?s1)为图9-2上面积1-7-n-m所示。
5. 如图所示的压缩过程1-2，若是可逆的，则这一过程是什么过程？它与不可
逆绝热压缩过程1-2 的区别何在？两者之中哪一过程消耗的功大？大多少？
答：若压缩过程1-2 是可逆的，则为升温升压吸热过程。它与不可逆绝热压缩过程的区别是：该过程没有不可逆因素的影响，所消耗的功是最小的，且可以在T-s 图上把该过程的吸热量表示出来。 对于不可逆绝热压缩过程q = Δu + w，w = ?Δu，而可逆绝热压缩过程q = Δu + w，w = q ? Δu所以
2不可逆过程消耗的功大，数值为1?Tds
第十章 气体动力循环
1. 以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例，总结分析动力循环的一般方
法。
答：分析动力循环的一般方法：首先把实际过程的不可逆过程简化为可逆过程。找到影响热效率的主要因素和提高热效率的可能措施。然后分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际损失的部位、大小、原因以及改进办法。
2. 内燃机定容加热理想循环和燃气轮机装置定压加热理想循环的热效率。若两
者初态相同，压缩比相同，他们的热效率是否相同？为什么？若卡诺循环的压缩比与他们相同，则热效率如何？为什么？
??p2p??v1v12而答：若两者初态相同，压缩比相同，它们的热效率相等。因为
p2?(v1)k??kp1v2对于定压加热理想循环带入效率公式可知二者相等。若卡诺
T2??vv?k?1??k?1?t?1?1k?112T1?它们的效循环的压缩比与他们相同，则有，
率都相等。
3. 活塞式内燃机循环理论上能否利用回热来提高热效率？实际中是否采用？
为什么？
答：理论上可以利用回热来提高热效率。在实际中也得到适当的应用。如果采用极限回热，可以提高热效率但所需的回热器换热面积趋于无穷大，无法实现。
4. 燃气轮机装置循环中，压缩过程若采用定温压缩可减少压缩所消耗的功，因
而增加了循环净功，但在没有回热的情况下循环热效率为什么反而降低，试分析之。
T??1?2T1在此过程中T2不变，T1变小，答：采用定温压缩增加了循环净功。而所以其热效率降低。
5. 燃气轮机装置循环中，膨胀过程在理想极限情况下采用定温膨胀，可增大膨
胀过程作出的功，因而增加了循环净功，但在没有回热的情况下循环热效率反而降低，为什么？
T??1?2T1在此过程中T2答：定温膨胀增大膨胀过程作出的功，增加循环净功，但变大，T1不变，所以其热效率降低。
6. 加力燃烧涡轮喷气式发动机是在喷气式发动机尾喷管入口前装有加力燃烧
用的喷油嘴的喷气发动机，需要突然提高飞行速度是此喷油嘴喷出燃油，进行加力燃烧，增大推力。其理论循环（的热效率比定压燃烧喷气式发动机循
环的热效率提高还是降低？为什么？
答：该理论循环热效率比定压燃烧喷气式发动机循环的热效率降低。因为当利用喷油嘴喷出燃油进行加力燃烧时，虽然多做了功增大了推力，但是功的增加是在吸收了大量的热的基础上获得的。由图可知获得的功与需要的热的比值小于定压燃烧喷气式发动机循环的比值，导致整体的理论循环的热效率比定压燃烧喷气式发动机循环的热效率降低。
7. 有一燃气轮机装置，它由一台压气机产生压缩空气，而后分两路进入两个燃
烧室燃烧。燃气分别进入两台燃气轮机，其中燃气轮机Ⅰ发出的动力全部供给压气机，另一台燃气轮机Ⅱ发出的动力则为输出的净功率。设气体工质进入让汽轮机Ⅰ和Ⅱ时状态相同，两台燃气轮机的效率也相同，试问这样的方案和图8-5、图8-6所示的方案相比较（压气机的ηc,s 和燃气轮机的ηt都相同）在热力学效果上有何差别？装置的热效率有何区别？ 答：原方案：
??wqt，
循环净功：w0=wT-wc=m[(h3-h4)-(h2-h1)] (1)
循环吸热量：Q1=cmΔ第2 方案：
循环吸热量：Q1=cmAΔ
t+ cm BΔt=cmΔt (2)
循环净功：w0=wTB=mB(h3-h4) (3)
对于第2 方案，wTA=wc，即：mA(h3-h4)=m(h2-h1) 或(m-mB)(h3-h4)=m(h2-h1) (4)
由(3)、(4)解得：w0=m[(h3-h4)-(h2-h1)]
结论：两种方案循环吸热量与循环净功均相同，因而热力学效果相同，热效率w0/Q1 必相同。
第十一章 蒸汽动力装置循环
1. 干饱和蒸汽朗肯循环与同样初压力下的过热蒸汽朗肯循环相比较，前者更接近卡诺循环，但热效率却比后者低，如何解释此结果？
答：干饱和蒸汽朗肯循环局限于饱和区，上限温度受制于临界温度，导致其平均吸热温度较低，故即使实现卡诺循环，其热效率也不高。
2. 本世纪二三十年代，金属材料的耐热性仅达400℃，为使蒸汽初压提高，用再热循环很有必要。其后，耐热合金材料有进展，加之其他一些原因，在很长一段时期内不再设计制造按再热循环工作的设备。但近年来随着初压提高再热循环再次受到注意。请分析其原因。
答：通过对热机的效率进行分析后知道，提高蒸汽的过热温度和蒸汽的压力，都能使热机效率提高。在本世纪二三十年代，材料的耐热性较差，通过提高蒸汽的温度而提高热机的效率比较困难，因此采用再热循环来提高蒸汽初压。随着耐热材料的研究通过提高蒸汽的温度而提高热机的效率就可以满足工业要求。因此很