工程热力学第9章气体和蒸汽的流动

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工程热力学第8-9章

n-1 2 n
∂w c =0 ∂p2
p2 = p1 p3 p2 p3 = p1 p2
pm+1 pm
π1 = π2 =⋅⋅⋅ = πi =⋅⋅⋅ = πm = m
第八、第八、九章气体压缩及动力循环
优点：
（1）减小耗功; 减小耗功; 每级功耗相等，利于曲轴平衡；（2）每级功耗相等，利于曲轴平衡；每级气体进出温度相同，可以采用相同的材料；（3）每级气体进出温度相同，可以采用相同的材料；每级排热相同；（4）每级排热相同；提高容积效率。（5）提高容积效率。
第八、第八、九章气体压缩及动力循环
wC,s h2s − h1 QηC,s = = ′ wC h2 − h1 1 h2 = h1 + h2s − h1
′ ∴wC =
1
QηT =
′ wt,T
ηC,s
(
)
ηC,s
(h
2s
− h1
)
wt,T
′ ∴ wt,T = ηT h3 − h4s
(
h3 − h4 = h3 − h4s
h4 = h3 − ηT h3 − h4s
(
)
)
第八、第八、九章气体压缩及动力循环
′ wnet ηi = ′ q1
′ ′ ′ wnet = wt,T − wC = ηT h3 − h4s −
(
)
1
ηCs
(h
2s
− h1
)
′ q1 = h3 − h2 = h3 − h1 −
整理
ηi = ηT ( h3 − h4 ) −
燃烧室废气
燃燃气空气气轮机
第八、第八、九章气体压缩及动力循环

工程热力学

第一章基本概念及定义一、填空题1、热量与膨胀功都是量，热量通过差而传递热能，膨胀功通过差传递机械能。

2、使系统实现可逆过程的条件是：（1），（2）。

3、工质的基本状态参数有、、。

4、热力过程中工质比热力学能的变化量只取决于过程的___________而与过程的路经无关。

5、热力过程中热力系与外界交换的热量，不但与过程的初终状态有关，而且与_______有关。

6、温度计测温的基本原理是。

二、判断题1、容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。

（）2、无论过程是否可逆，闭口绝热系统的膨胀功总是等于初、终态的内能差。

（）3、膨胀功的计算式⎰=21pdvw，只能适用于可逆过程。

（）4、系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下（不考虑外力场作用），宏观热力性质不随时间而变化的状态。

（）5、循环功越大，热效率越高。

（）6、可逆过程必是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。

（）7、系统内质量保持不变，则一定是闭口系统。

（）8、系统的状态参数保持不变，则系统一定处于平衡状态。

（）9、孤立系统的热力状态不能发生变化。

（）10、经历一个不可逆过程后，系统和外界的整个系统都能恢复原来状态。

（）三、选择题1、闭口系统功的计算式21u u w -=（）。

（A ）适用于可逆与不可逆的绝热过程（B ）只适用于绝热自由膨胀过程（C ）只适用于理想气体绝热过程（D ）只适用于可逆的绝热过程 2、孤立系统是指系统与外界（）。

（A ）没有物质交换（B ）没有热量交换（C ）没有任何能量交换（D ）没有任何能量传递与质交换 3、绝热系统与外界没有（）。

（A ）没有物质交换（B ）没有热量交换（C ）没有任何能量交换（D ）没有功量交换 4、闭口系统与外界没有（）。

（A ）没有物质交换（B ）没有热量交换（C ）没有任何能量交换（D ）没有功量交换 5、公式121q q t-=η适用于（）。

（A ）理想气体任意过程（B ）理想气体可逆循环（C ）任何工质可逆循环（D ）任何工质任何循环 6、（）过程是可逆过程。

工程热力学-第九章气体和蒸汽的流动之稳定流动的基本方程

p p
vdp

cf2 cf
dcf
dp cf2 dcf p pv cf
dp cf2 dcf dp Ma2 dcf
p a2 cf
p
cf
力学条件
03
讨论：
dp Ma2 dcf

cf
1） 0 Ma2 0
dcf dp 异号 cf p
Ma 1 超音速
（supersonic velocity）
03. 力学条件与几何条件
03
3.1 力学条件

dcf cf
~
dp
p

流动可逆绝热
δq dh vdp
dex,H dh T0ds dh vdp
能量方程
dh cf dcf
vdp cf d cf
A cf v
Ma2 1 dcf dA cf A
几何条件

03
水蒸气：
h0

h1

1 2
cf21
s0 s1
其他状态参数
注意：高速飞行体需注意滞止后果，如飞机在–20℃ 的高空以 Ma = 2飞行，其t0= 182.6 ℃。
4.声速方程
a
p

s

v
2

p v

s
等熵过程中
dp dv 0
pv
p v s

p v
所以 a pv ？ R T
THANK YOU

1 2
cf2

gz

ws

沈维道《工程热力学》(第4版)章节题库(第9~13章)【圣才出品】

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沈维道《工程热力学》（第 4 版）章节题库
第 9 章气体动力循环
一、选择题 1．若活塞式内燃机三种理想循环的压缩比相同，则（）。 A． B． C． D．不定【答案】D
【解析】热机的内可逆循环热效率
，对于活塞式内燃机三

图 9-1
4．反映往复活塞式内燃机混合加热循环特性的设计参数有哪几个？写出其定义式。
答： v2 ， p3 ， v4 。
v1
p2
v3
六、综合分析题 1．有一定压燃烧内燃机，其输出功率为 3700kW。燃料热值为 4.65×104kJ／kg，假定可将循环简化为空气的定压加热理想循环，循环压缩比为 14，预胀比为 2，求燃料消耗量。空气比热容取定值，Rg＝287J／（kg·K），k＝1.4。解：定压加热活塞式内燃机理想循环中，1-2 为等熵压缩过程
4．某燃气轮机装置定压加热循环如图 9-4 所示，循环增压比π＝7，增温比τ＝4，压
气机吸入空气压力
。压气机绝热效率
，燃机轮
机相对内效率ηT＝0.92，若空气取定比热容，其＝1.03 KJ/（kg·K）、＝0.287 KJ/
（kg·K），k＝1.3863。
试求：（1）装置内部热效率ηi，循环吸热量 q1 和放热量 q2；（2）压气机及燃气轮机中
燃气轮机过程中熵产为 0.098kJ／（kg·K）。工质可视为理想气体，且燃气性质近似空气，
求：（1）循环热效率；（2）若回热度为 0.7，循环热效率是多少？
解：（1）循环热效率
图 9-3
所以
7 / 83
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工程热力学第三版电子教案教学大纲 (3)

教学大纲课程名称：工程热力学英文译名：Engineering Therodynamics (Architecture type)总学时数：54讲课学时：50（含习题课4）实验学时：8授课对象：建筑环境与设备专业、建材专业本科生课程要求：必修分类：技术基础课开课时间：第三学期主要先修课：高等数学、大学物理、理论力学、材料力学选用教材及参考书教材：采用由我校廉乐明主编，李力能、谭羽非参编的全国建筑暖通专业统编教材、全国高等学校教材《工程热力学》。

本书自1979年出版至今，历经第一版、第二版、第三版和第四版共四次修订，计十二次印刷，在全国发行量达12万余册。

本书曾获国家级教学成果奖教材二等奖、建设部部优教材奖。

主要参考教材：1、清华大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》2、西安交通大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》3、 Krle C.Potter Craig W .Somerton《Engineering Therodynamics》(1998年版)一、本课程的性质、教学目的及其在教学计划中的地位与作用本课程是研究物质的热力性质、热能与其他能量之间相互转换的一门工程基础理论学科，是建筑环境与设备专业的主要技术基础课之一。

本课程为专业基础课，主要用于提高学生热工基础理论水平，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力。

为学生今后的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。

通过对本课程的学习，使学生掌握有关物质热力性质、热能有效利用以及热能与其它能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算。

此外本课程在有关计算技能和实践技能方面也使学生得到一定的训练。

因此本课程不仅是学习后续课程，包括《供热工程》、《空调工程》、《锅炉及锅炉房设备》等主要专业的理论基础外，而且能广泛服务于机械工程、动力工程、冶金、石油、电力工程等各个研究领域。

工程热力学第9章压气机的热力过程

635.17kJ2
m ' p1V 0.566kg RT1
wt
' Wt m
115kJ
/ kg
m 0.489kg1 4V
Vw3t

115kJ /
V1
kg
V
9-3 多级压缩和级间冷却
9-3-1单级压缩的不足及多级压缩的便利对升于压单比级越压大气，机则，终压温缩T2终亦温越大T，2 于T1(是pp12会) nn影1 响气缸润滑油性能，对压缩不利。且如图所示12’3’为等温线，
（等温）
若过程可逆，则
wnet,R h1 h2
（绝热）
若过程不可逆，则 wnet,I h1 h2 q
定义
wnet,t,R
t ,c o wnet,I
——等温效率
为可逆等温压缩的耗功与不可逆放热压缩的耗功之比。
等温效率用于评价活塞式压气机性能的主要参数。
例2 压气机压缩空气，初态
18
二.工作过程
1-2 质量m1气体压缩：p1p2 2-3 气体排向储气罐
3-4 气体膨胀p2 p1
4-1 气体吸入气缸
生产量(每周期)：
m生产量

m1
V1 V4 V1
19
三.余隙容积对生产量的影响
1、几个概念
余隙容积 Vc=V3
活塞排量 Vh=V1–V3 有效吸气容积 Ves=V1–V4
如假定每级压缩多变指数相同，中间冷却后 T2’=T1
由于每级压缩的吸气温度一样，则
p1v1 p2v2 RgT
缩
，于是，多级压
总功耗为

n1
n1
wt ,n

工程热力学复习重点

工程热力学复习重点2012工程热力学复习重点绪论[1][2][3] 理解和掌握工程热力学的研究对象、主要研究基本概念及定义1. 1 热力系统一、热力系统系统：用界面从周围的环境中分割出来的研究对象，或空间内物体的总和。

外界：与系统相互作用的环境。

界面：假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。

依据：系统与外界的关系系统与外界的作用：热交换、功交换、质交换。

二、闭口系统和开口系统闭口系统：系统内外无物质交换,称控制质量。

开口系统：系统内外有物质交换,称控制体积。

三、绝热系统与孤立系统绝热系统：系统内外无热量交换(系统传递的热量可忽略不计时，可认为绝热)孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换=系统+相关外界=各相互作用的子系统之和= 一切热力系统连同相互作用的外界四、根据系统工质的热力状态与状态参数一、状态与状态参数状态：热力系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。

状态参数：描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。

如：温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。

状态参数的数学特性:1．21dx x2x1表明：状态的路径积分仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。

2．dx=0表明：状态参数的循环积分为零基本状态参数：可直接或间接地用仪表测量出来的状态参数：温度、压力、比容或密度温度：宏观上，是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量。

微观上,是大量分子热运动强烈程度的量度2．压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。

F；p式中：F—整个容器壁受到的力，单位为牛顿（N）f f—容器壁的总面积（m2）。

微观上：分子热运动产生的垂直作用于容器壁上单位面积的力。

压力测量依据：力平衡原理压力单位：MPa相对压力：相对于大气环境所测得的压力。

工程上常用测压仪表测定的压力。

以大气压力为计算起点，也称表压力。

p B pg （P>B）p B H （P<B）式中B—当地大气压力Pg—高于当地大气压力时的相对压力，称表压力；H —低于当地大气压力时的相对压力，称为真空值。

沈维道《工程热力学》(第4版)课后习题(第7~9章)【圣才出品】

沈维道《工程热力学》（第4版）课后习题第7章气体与蒸汽的流动7-1空气以c f＝180m/s的流速在风洞中流动，用水银温度计测量空气的温度，温度计上的读数是70℃，假定气流通在温度计周围得到完全滞止，求空气的实际温度（即所谓热力学温度）。

解：由题意可知所以t1＝53.88℃7-2已测得喷管某一截面空气的压力为0.5MPa，温度为800K，流速为600m/s，若空气按理想气体定比热容计，试求滞止温度和滞止压力。

解：由题意可知滞止温度滞止压力7-3喷气发动机前端是起扩压嚣作用的扩压段，其后为压缩段。

若空气流以900km/h 的速度流入扩压段，流入时温度为－5℃，压力为50kPa。

空气流离开扩压段进入压缩段时速度为80m/s，此时流通截面积为入口截面积的80％，试确定进入压缩段时气流的压力和温度。

解：由题意可知，扩压段出口的温度由质量守恒得，即7-4进入出口截面积A2＝10cm2的渐缩喷管的空气初速度很小可忽略不计，初参数为p1＝2×106Pa、t1＝27℃。

求空气经喷管射出时的速度，流量以及出口截面处空气的状态参数v2、t2。

设空气取定值比热容，c p＝1005J/（kg·K）、k＝1.4，喷管的背压力p b分别为1.5MPa和1MPa。

解：由题意可知，所以当p b＝1MPa时，7-5空气进入渐缩喷管时的初速度为200m/s，初压为1MPa，初温为500℃。

求喷管达到最大流量时出口截面的流速、压力和温度。

解：由题意可知，对于初态及A2确定的收缩喷管内的流动，出口截面流速达到音速，流量最大，所以7-6空气流经渐缩喷管。

在喷管某一截面处，压力为0.5MPa，温度为540℃，流速为200m/s，截面积为0.005m2。

试求：（1）气流的滞止压力及滞止温度；（2）该截面处的音速及马赫数；（3）若喷管出口处的马赫数等于1。

求出口截面积、出口温度、压力及速度。

解：（1）由题意可知（2）由题意可知（3）由题意可知7-7燃气经过燃气轮机中渐缩喷管形的通道绝热膨胀，燃气的初参数为p1＝0.7MPa、t1＝750℃，燃气在通道出口截面上的压力p2＝0.5MPa，经过通道的流量q m＝0.6kg/s，若通道进口处流速及通道中的摩擦损失均可忽略不计，求燃气外射速度及通道出口截面积（燃气比热容按变值计算，设燃气的热力性质近似地和空气相同）。

工程热力学第八章(气体与蒸汽的流动)09(理工)(沈维道第四版)

扩压管（） ◆四、扩压管（2）
当M入>1，， M出<1时时
dA dc 2 = M −1 dp 与 dc 异号 A c
应先收缩应先收缩, 收缩
(
)
超音速流入亚音速流出流入，即超音速流入，亚音速流出显然，为使得dp>0 显然，为使得后再扩张当M =1后再扩张，从而使出口 <1，即采用后再扩张，从而使M ，缩放型扩压管缩放型扩压管
c 定义式: 定义式: M = a
◆3、气体流动速度分类气体流动速度速度分类
M <1时， c <a 时 M =1时， c =a 时 M >1时， c >a 时音速
8314.5 J/(kg.K) = 343m/s a = kRgT = M a = 1.4 × 287 × 293
只能在有介质亚音速流动声音只能在亚音速流动声音只能在有介质的场中传播传播，的场中传播，不能音速流动真空中传播在真空中传播超音速流动超音速流动如：在20℃的空气中 ℃
dA dc dv dA dc dρ + − =0 + + =0 或 A c v ρ A c
（7-2））
3、动量方程、由 δq = dh + δwt = dh − vdp 得 − dh = − vdp 由
2 c2 (c2 − c12 ) 得 − dh = d ( ) h1 − h2 = 2 2
a= ∂p ( ) ∂ρ s
过程式: 过程式: dp + k dv = 0 p v 定熵过程压力波的传播过程可作定熵过程定熵过程处理可作定熵过程处理
a = kpv
理想气体
a = kRgT

工程热力学-第九章气体和蒸汽的流动之喷管的计算

通常
收缩喷管—出口截面喉部截面
缩放喷管出口截面
qm kg/s ; A m2; cf m/s; v m3/kg
02
2. 初参数对流量的影响

1
qm

A2cf 2 v2
cf 2
2 1
p0v0
1

p2 p1

v2

v0

2
1
p0v0
1

2
1 1

1

2 1
p0v0

另：
ccr RTcr 与上式是否矛盾？
2

1
RT0
01
3.背压pb对流速的影响
a.收缩喷管
pb pcr pb pcr
b.缩放喷管
p2 pb
p2 pcr
取决于
2
p2
p0 或 p2
p1。
a) p2/p0 1 即 p2 p0
01
p 0 cf 2 0
b) p2/p0 0 时, cf 2 cf ,max

cf ,max
2

1
p0v0

2 1 RT0
摩擦
cf，max不可能达到
c) p2 从1下降到0的过程中某点
p0
第九章气体和蒸汽的流动之
喷管的计算
CONTENTS
01. 流速的计算 02. 流量的计算
01. 流速的计算
01
流速计算及分析
1. 计算式

工程热力学名词解释专题

工程热力学名词解释专题注：参考哈工大的工程热力学和西交大的工程热力学第一章——基本概念1、闭口系统：热力系与外界无物质交换的系统。

2、开口系统：热力系与外界有物质交换的系统。

3、绝热系统：热力系与外界无热量交换的系统。

4、孤立系统：热力系与外界有热量交换的系统。

5、热力平衡状态：热力系在没有外界作用的情况下其宏观性质不随时间变化的状态。

6、准静态过程：如果造成系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程7、热力循环：热力系从某一状态开始，经历一系列中间状态后，又回复到原来状态。

8、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和。

9、热力系统：根据所研究问题的需要，把用某种表面包围的特定物质和空间作为具体指定的热力学的研究对象，称之为热力系统。

第二章——热力学第一定律1、热力学第一定律：当热能与其他形式的能量相互转换时，能的总量保持不变。

或者，第一类永动机是不可能制成的。

2、焓：可以理解为由于工质流动而携带的、并取决于热力状态参数的能量，即热力学能与推动功的总和。

3、技术功：技术上可资利用的功，是稳定流动系统中系统动能、位能的增量与轴功三项之和4、稳态稳流：稳定流动时指流道中任何位置上的流体的流速及其他状态参数都不随时间而变化流动。

第三章——热力学第二定律1、可逆过程：系统经过一个过程后，如果使热力系沿原过程的路线反向进行并恢复到原状态，将不会给外界留下任何影响。

2、热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。

开尔文普朗克表述：不可能从单一热源吸热而使之全部转变为功。

3、可用能与不可用能：可以转变为机械功的那部分热能称为可用能，不能转变为机械功的那部分热能称为不可用能。

4、熵流：热力系和外界交换热量而导致的熵的流动量5、熵产：由热力系内部的热产引起的熵的产生。

6、卡诺定理:工作再两个恒温热源（1T和2T）之间的循环，不管采用什么工质，如果是可逆的，其热效率均为121TT-，如果不是可逆的，其热效率恒小于121TT-。

公用设备工程师-专业基础(暖通空调、动力)-工程热力学-1.8气体和蒸汽的流动

公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-工程热力学-1.8气体和蒸汽的流动[单选题]1.扩压管是用于使流动介质压力升高的流道，基本特性为()。

[2019年真题]A.dp＞0，（江南博哥）dh＞0，dT＜0B.dp＞0，dh＜0，dv＜0C.dp＞0，dh＜0，dT＞0D.dp＞0，dc＜0，dh＞0正确答案：D参考解析：扩压管是使流体减速流动，压力升高的管件，因此dp＞0，dc＜0；根据能量守恒方程cdc＝－dh，当速度dc＜0时，dh＞0；pv k＝常数，则当dp＞0时，dv＜0；根据能量守恒pv＝mRT，由于压力增大，比容减小，因此无法判断温度的变化。

[单选题]2.对于喷管内理想气体的一维定熵流动，流速c、压力p、比焓h及比体积v的变化，正确的是()。

[2014年真题]A.dc＞0，dp＞0，dh＜0，dv＜0B.dc＞0，dp＜0，dh＜0，dv＜0C.dc＞0，dp＜0，dh＞0，dv＞0D.dc＞0，dp＜0，dh＜0，dv＞0正确答案：D参考解析：喷管是使流体加速流动的管件，因此气体流经喷管时，速度逐渐升高，dc＞0。

要实现内能向动能的转变，根据cdc＝－vdp可知，dc＞0时，dp＜0。

又因为dQ＝Tds＝dh－vdp，对于喷管内的等熵过程即ds＝0，则有：dh＝vdp。

则当dp＜0时，dh＜0。

根据过程方程pv k＝const，压力p降低时，比容v 增大，即dv＞0。

[单选题]5.超声速气流进入截面积渐缩的喷管，其出口流速比进口流速()。

[2016年真题]A.大B.小C.相等D.无关正确答案：B参考解析：断面A与气流速度v之间的关系式为：dA/A＝（Ma2－1）dv/v。

对于超声速气流，马赫数Ma＞1，dv与dA符号相同，说明气流速度随断面的增大而加快，随断面的减小而减慢。

当进入渐缩的喷管，断面不断减小，所以流速将变小，即出口流速比进口流速小。

[单选题]6.理想气体流经喷管后会使()。

工程热力学第9章答案

p cr = υ cr p 0 = 0.528 × 2.5 = 1.32MPa <Pb
出口气流温度
(Pb=1.5 MPa)
所以，渐缩喷管的出口处的压力为 P2= Pb=1.5 MPa
k −1 k
⎛ P2 T2 = T0 ⎜ ⎜P ⎝ 0
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
⎛ 1.5 ⎞ = 453.15 × ⎜ ⎟ ⎝ 2.5 ⎠
2(h0 − h2 ) = 2 × (3250 − 2890) × 1000 = 848.528m / s
喷管出口处流速 c f 2 ' = ϕc f 2 = 0.95× = 806.102m / s
2
第 9 章气体和蒸汽的流动
出口处焓 h2 ' = h0 −
1 1 2 c f 2 ' = 3250 − × 806.102 2 / 1000 = 2925.10kJ / kg 2 2
A2 c 2 10 × 10 −4 × 351.51 = = 5.226kg / s v2 0.06726
出口质量流量为 q m =
出口空气温度 t 2 = T2 − 273.15 = 391.615 − 273.15 = 118.465 ℃ 9-6 如果进入喷管的蒸汽状态为 p1=2MPa，t1=400℃，喷管出口处的压力 p2=0.5MPa，速度系数 ϕ =0.95，入口速度不计。试求喷管出口处蒸汽的速度和比体积。解：则查水蒸汽的焓熵图，滞止焓 h0 = h1 = 3250kJ / kg 如果气流可逆绝热流动到压力 p2，则查水蒸汽的焓熵图，此时的焓 h2 = 2890kJ / kg 所以 c 2 =
(Pb=0.270 MPa)
1.4
p cr = υ cr P0 = 0.528 × 0.5334 = 0.2816MPa >Pb

沈维道《工程热力学》(第4版)名校考研真题-气体动力循环(圣才出品)

第9章气体动力循环一、选择题活塞式内燃机定容加热、混合加热、定压加热3个循环在压缩比和吸热量相同的条件下，热效率的关系为（）。

[西安交通大学2003研]A．B．C．【答案】B【解析】在压缩比与吸热量相同的条件下，放热量有。

根据循环热效率的公式可得：。

二、填空题一活塞式内燃机的理想循环，若活塞在下止点位置时气缸容积为V1，活塞在上止点位置时气缸内容积为V2，那么此循环的压缩比为_______。

循环效率随压缩比的提高呈现_______的趋势。

[北京理工大学2005研]【答案】；提高三、判断题实际蒸汽动力，装置与燃气轮机装置，采用回热后每千克工质作功量均增加。

（）[天津大学2005研]【答案】错【解析】采用回热后，总的热效率提高，但是工质质量不变的前提下输出功减少，因而单位质量公职的做功量减少。

四、简答题1．定性地画出具有回热的燃气轮机装置示意图，并在T-s图上定性地分析回热对热效率的影响。

[北京航空航天大学2004、2005研]解：燃气轮机装置示意图如图9-1所示。

图9-1与未采用回热的循环相比，循环净功不变，回热后，只有5-3过程吸热，即q减小，故循环效率提高。

2．综观蒸汽动力循环、燃气轮机循环、内燃机循环以及其他动力循环，请分析归纳转换为机械能的必要条件或基本规律？[天津大学2005研]解：动力循环工作过程的一般规律是任何动力循环都是以消耗热能为代价，以作功为目的。

但是为了达到这个目的，首先必须以升压造成压差为前提，否则消耗的热能再多，倘若没有必要的压差条件，仍是无法利用膨胀转变为动力。

由此可见，压差的存在与否是热能转化为机械能的先决条件，它也为拉开平均吸、放热温度创造了条件。

其次还必须以放热为基础，否则将违背热力学第二定律。

总之，升压是前提，加热是手段，作功是目的，放热是基础。

3．什么是回热？试解释在热机循环中若能采取回热措施，从热力学角度简单说来将会带来什么好处？[华中科技大学2005研]解：回热是指，在保持构成循环的热力过程性质不变的条件下，利用循环中某些放热过程的放热量来满足另一些吸热过程的吸热需要的措施。

工程热力学-第九章气体和蒸汽的流动之喷管设计

sound)
cf a pcrvcr RTcr
pcr Tcr vcr 称临界压力(critical pressure)、临界温度
及临界比体积。
2）当促使流速改变的压力条件得到满足的前提下：
01
a）收缩喷管(convergent nozzle)出口截面上流速 cf2,max=c2（出口截面上音速）
b）以低于当地音速流入渐扩喷管(divergent nozzle) 不可能使气流可逆加速。
c）使气流从亚音速加速到超音速，必须采用渐缩渐扩喷管(convergent- divergent nozzle)—拉伐尔 (Laval nozzle)喷管。
01
3）背压(back pressure)pb是指喷管出口截面外工作环境的压力。正确设计的喷管其出口截面上压力p2等于背压pb，但非设计工况下p2未必等于 pb。
pb pc，则p2 pb
选择缩放喷管
喷管校核已知减缩喷管，确定其出口压力
pb pc，则p2 pb
pb pc，则p2 pb pc
已知缩放喷管，确定出口压力
pb pc，则p2 pc
p2 pb
THANK YOU
4）对扩压管(diffuser)，目的是 p上升，通过cf下降使动能转变成压力势能，情况与喷管相反。
a) 当Ma 1时 b) 当Ma 1时
Ma2 1 0 dcf 0 dA 0 Ma2 1 0 dcf 0 dA 0
01 归纳：
1）压差是使气流加速的基本条件，几何形状是使流动可逆必不可少的条件；
第九章气体和蒸汽的流动之
喷管设计
CONTENTS
01. 喷管形式分析 02. 喷管设计

武汉理工大学轮机工程工程热力学与传热学气体和蒸气的流动作业答案

qm
A2 wg2 v2
10 104 343.9 kg/m3 0.064
5.373kg/m3
综上，有出口流速为343.9m/s，出口流量5.373kg/m3，出口温度21.1℃ 出口比体积0.064m3 /kg 注：该题也可利用教材中公式8-10c来计算流速，式8-13计算流量，殊途同归。
7. 在燃气轮机装置中，燃烧室产生的燃气的压力为 0.8MPa，温度为 700℃。燃气通过喷管获得高速气流，以带动燃气轮机对外做功。若已知喷管背压 pb=0.2MPa，燃气的气体常数为 289.4J/(kg·K)，绝热指数 κ＝1.3，试分别求出采用渐缩喷管和缩放喷管时的出口流速。
解：先求出临界压力比c
(
2
) 1
1
(
2
1.3
)1.31
1.3 1
0.5457
当pb
0.2MPa时，pb p1
0.2 0.8
0.25
Pcr P1
c
0.5457
说明对于渐缩喷管，出口达到了临界状态，出口压力等于临界压力；
对于渐缩渐扩喷管，出口压力等于背压pb 0.2MPa。
对于渐缩喷管，
出口流速wg2 wg,cr
5、答：当流道内的流速等于当地音速时，对应的截面为临界截面，该截面上的压力称为临界压
力 pcr，临界压力与滞止压力的比值称为临界压力比。当入口速度相对较小时，也可用进口压力代替滞止压力，此时临界压力比即为临界压力与进口压力的比值。
临界压力比只与气体的物性有关，具体地，与绝热指数 κ 的大小有关。对于理想气体， κ 等于定压比热容与定容比热容的比值；而对于水蒸气，κ 只是一个经验数据，随水蒸气所处的状态不同而变化，并不等于定压比热容与定容比热容之比。

工程热力学知识点总结

工程热力学知识点总结工程热力学知识点总结总结是指对某一阶段的工作、学习或思想中的经验或情况加以总结和概括的书面材料，它可以帮助我们总结以往思想，发扬成绩，为此要我们写一份总结。

你想知道总结怎么写吗？下面是小编帮大家整理的工程热力学知识点总结，欢迎大家分享。

第一章、基本概念1、边界边界有一个特点（可变性）：可以是固定的、假想的、移动的、变形的。

2、六种系统（重要！）六种系统分别是：开（闭）口系统、绝热（非绝热）系统、孤立（非孤立）系统。

a.系统与外界通过边界：功交换、热交换和物质交换.b.闭口系统不一定绝热，但开口系统可以绝热。

c.系统的取法不同只影响解决问题的难易，不影响结果。

3、三参数方程a.P=B+Pgb.P=B-H这两个方程的使用，首先要判断表盘的压力读数是正压还是负压，即你所测物体内部的绝对压力与大气压的差是正是负。

正用1，负用2。

ps.《工程热力学（第六版）》书8页的系统，边界，外界有详细定义。

第二章、气体热力性质1、各种热力学物理量P：压强[单位Pa]v：比容（单位m^3/kg）R：气体常数（单位J/(kg*K)）书25页T：温度（单位K）m：质量（单位kg）V：体积（单位m^3）M：物质的摩尔质量（单位mol）R：8.314kJ/(kmol*K)，气体普实常数2、理想气体方程：Pv=RTPV=m*R。

*T/MQv=Cv*dTQp=Cp*dTCp-Cv=R另外求比热可以用直线差值法！第三章、热力学第一定律1、闭口系统：Q=W+△U微元：δq=δw+du （注：这个δ是过程量的微元符号）2、闭口绝热δw+du=03、闭口可逆δq=Pdv+du4、闭口等温δq=δw5、闭口可逆定容δq=du6、理想气体的热力学能公式dU=Cv*dT一切过程都适用。

为什么呢？因为U是个状态量，只与始末状态有关、与过程无关。

U是与T相关的单值函数，实际气体只有定容才可以用6、开口系统ps.公式在书46页（3-12）7、推动功Wf=P2V2-P1V1（算是一个分子流动所需要的微观的能量）a、推动功不是一个过程量，而是一个仅取决于进出口状态的状态量。

热力学问题

第9章气体和蒸汽的流动9．1 基本要求1．深入理解喷管和扩压管流动中的基本关系式和滞止参数的物理意义，熟练运用热力学理论分析亚音速、超音速和临界流动的特点。

2．对于工质无论是理想气体或蒸汽，都要熟练掌握渐缩、渐缩渐扩喷管的选型和出口参数、流量等的计算。

理解扩压管的流动特点，会进行热力参数的计算。

3．能应用有摩擦流动计算公式，进行喷管的热力计算。

4．熟练掌握绝热节流的特性，参数的变化规律。

9．2 本章难点1239．3 例题例1：汽经节流0.1bar 多少？解气的h -s h 1s 1查得t 2=440℃； s 2=7.49kJ/(kg ·K) 因此，节流前后熵变量为Δs =s 2-s 1=7.94－7.1=0.84kJ/(kg ·K)Δs ＞0，可见绝热节流过程是个不可逆过程。

若节流流汽定熵膨胀至0.1bar ，由1h '=2250kJ/kg ，可作技术功为 kJ/kg 11002250335011=-='-h h若节流后的蒸汽定熵膨胀至相同压力0.1bar ，由图查得2h '=2512kJ/kg ，可作技术功为kJ/kg 8382512335022=-='-h h2(211010c T T c h h p =-=-）K111587.11141000089.12180100222110≈=⨯⨯+=+=pc c T T 应用等熵过程参数间的关系式得：11010-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=k k T T p pbar 0525.1110011151136.136.111010=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=--k kT T p p喷管出口状态参数也可根据等熵过程参数之间的关系求得：11010-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=k k T T p p即：136.136.121115343.00525.1-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=T即喷管出口截面处气体的温度为828.67K 。

22220c h h +=m/s67.789)67.8281115(089.172.44)(72.44)(10002)(100022020202=-=-=-⨯⨯=-⨯=T T c T T c h h c p p因为喷管效率η=0.8822288.0c c ⨯='所以 m/s 740)67.789(88.022=⨯='c 喷管出口处气体的温度 )(2112T T T T --='η=861K 喷管出口处气体的密度：由R =287J/kg ·K139.086128710343.052=⨯⨯='ρkg/m 3由质量流量 222v f c m = 出口截面积：438.0740139.0452=⨯=f m 2喉部截面处的温度（候部的参数为临界参数）：1010)12(,)12(--+=+=k kc k kc k p p k p p∴ 5632.0)136.12(0525.1136.136.1=+=-c p bar 847.0)0525.15632.0()(36.136.0100===-k k c C p p T T K T T 8.944847.01115847.000=⨯=⨯=喉部截面处的密度： 8.944287105632.05000⨯⨯==RT p ρ = 0.2077 kg/m 2喉部截面处的流速：)8.9441115(089.172.44)(72.4400-=-=C p T T c c=608.8 m/s 流量系数 c c =0.96200370.08.6082077.096.045m c c m f c f c mc d c c c d=⨯⨯===ρρ求得喷管喉部截面321.0=c f m 2例3 空气流经一断面为0.1m 2的等截面管道，且在点1处测得c 1=100m/s 、p 1=1.5bar 、t 1=100℃；在点2测得p 2=1.4bar 。

工程热力学气体与蒸汽的流动

第八章气体与蒸汽的流动工程中，常要处理气体与蒸汽在管路设备，如喷管、扩压管、节流阀内的流动过程。

例如蒸汽轮机、燃气轮机等动力设备中，使高压的气体通过喷管，产生高述度流动，然后利用高述气流冲击叶轮旋转而输出机械功。

火箭尾喷管，喷射式抽气器及扩压管等是工程上常见的另一些实例。

此外，热力工程上还常遇到气体或蒸汽流经门、孔板等狭窄通道时产生的节流现象。

本章主要讨论气体在流经喷管等设备时气流参数变话与流道截面积的关系及流动过程中气体能量传递和转化等问题。

此外还将简要地讨论绝热节流过程。

流体在流经空间任何一点时，其全部参数都不随时间而变化的流动过程。

称为稳定流动。

工程中，最常见的工则的流动都是稳定的或接近稳定的流动。

严格地说。

运动流体在流道的同截面上的不同点，由于受摩插力及传热等影响，流述、压力、温度等参数也有所不同，但为研就问题简变起见，常取同一截面上某参数的平均植作为该面上各点该参数的植，这眼样问题就可简化为沿流动方向上的一维问题。

实际流动问题都是不可逆的，而且流动过程中工质可能与外界有热量交换。

但是。

一般热力管道外都包有隔热保温材料，而且流体流过如喷管这样的设备的时简很短，与外界的换热也很小，为简便起见，把问题看成可逆绝热过程，由此而造程，由此而造成的误差利用实验系数修正。

因此，本章主要讨论可逆绝热过程，由此而造成的误差利用实验系数修正。

因此，本章主要讨论可逆绝热的一维稳定流动。

第一节稳定流动的基本方程式一、连续性方程定流动中，任一截面的一切参数均不随时简而变，故流经一定截面的质量流量应为定植，不随时简而变。

设图8—1中流经截面1—1和2—2的质量分别为q m 1q m 2，流速为cfl 和cf2，比体积为v1和v2，流道截面面积为A1、A2。

若在此两截面间没有引进或排出流体，则据质量守恒原理有将上式微分，并整理得图8—1一维稳定流动常数=Α==Α=Α===vc v c v c q q q f 22f 211f 1m 2m 1m L （8—1） 0=−+Αvdv c dc A d f f （8—la ）式（8—1）称做稳定流动的连续性方程式。