清华大学工程热力学期末习题讲评

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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） 的名单、老师及助教联系方式等） 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。 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。 试专用A4纸以及作业。
后 ， 首先被冷却盘管冷却和冷凝除湿 ， 温度降为 首先被冷却盘管冷却和冷凝除湿， t2=10℃；然后被电加热器加热到t3=20℃(参看图910℃ 20℃ 参看图9 14)，试确定：(1) 各过程中湿空气的初、终态参数； 14) 试确定： 各过程中湿空气的初、终态参数； (2) 相对于单位质量干空气的湿空气在空调机中除 去的水分mω；(3) 相对于单位质量干空气的湿空气 被冷却而带走的热量Q12和从电加热器吸入的热量 Q23(用h-d图计算)。 图计算)
间冷+再热+ 间冷+再热+回热示意图
间冷器 回热器 燃烧室1 燃烧室 2R 燃烧室2 燃烧室
2a 3
4R 4a
压气机 1
燃气轮机
第七次作业 （5-19） 19）
2—3中间冷却过程 3点的温度计算: 点的温度计算:
T3 = T2 a − 0.8(T2 a − T1 )
中间冷却使空气温度下降 中间冷却使空气温度下降 为低压级压缩机温升的 80%
思考题 : ∂T ( )u = ? ∂v
主要内容
剩余习题讲解
典型重点提示
分析循环的一般方法
1. 2.
3. 4.
将实际循环抽象和简化为理想循环； 将简化好的理想循环表示在p 将简化好的理想循环表示在p－v和T－s图 上； 对理想循环进行分析和计算； 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； 对理想循环的计算结果引入必要的修正； 对实际循环进行热力学第二定律分析。
内容重点（ 内容重点（例1）
一燃气轮机装置，按定压加热循环工作。压 缩机进口参数：p 缩机进口参数：p1＝105Pa，t1＝20 0C；压缩 Pa， 机增压比为6；燃气轮机进口参数为t 机增压比为6；燃气轮机进口参数为t3＝800 0C，压缩机绝热效率为＝0.82，燃气轮机相 ，压缩机绝热效率为＝0.82，燃气轮机相 对内效率为0.85。试求： 对内效率为0.85。试求：
内容重点 例 1
（1）装置的热效率；
压气机绝热效率
T
2 1
2’
3
4’
h2 − h 1 ηc = h2' − h 1
燃气轮机相对内效率
4
ηoi =
h3 − h4' h3 − h4
s
内容难点（ 内容难点（例1）
（2）吸热量q1中的可用能； ）吸热量q
T
2
2’
3
4’
e x ,q = q1 − T0 ( s3 − s 2′ )
第十次作业 （8-6）
因为同温限间空气 压缩制冷循环 ε回热＝ ε非回热
COP = 1
T
2 3 3R 5 1R 1 2R
π
k −1 k
−1
压比不同！压比不同！
4
P269
“循环增压比为5”——回热循环 循环增压比为 回热循环
s
空气回热压缩制冷循环
T
5 1R 3R 4
回热式空气压缩制冷装置
2 2 3 3R 4 1 5 1R 2R
h
比湿度d与 比湿度 与 相对湿度φ 相对湿度 露点温度t 露点温度 d 与湿球温度t 与湿球温度 w
φ
h t
tw td
t tw td
φ =100%
pv
d
湿空气的概念
下图是湿空气中水蒸气的T 图，A 下图是湿空气中水蒸气的T-s图，A，B两点是在 同一等压线上，比较两点相对湿度的大小。
ps A
T
psB
第八次作业 （6-10） 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）
采用具有理想回热 采用具有理想回热的勃雷登逆循环的制 具有理想回热的勃雷登逆循环的制 冷机， 工作在290 290K 220K 之间， 冷机 ， 工作在 290K 和 220K 之间 ， 循环增压 比为5 当输入功率为3kW时循环的制冷量 比为 5 ， 当输入功率为 3kW 时循环的制冷量 是多少“ 冷吨” 是多少 “ 冷吨 ” ？ 循环的性能系数又是多 少 ？ 工 质 可 视 为 理 想 气 体 ， cp=1.04kJ/(kg·K), k=1.3。 04kJ/(kg· kJ/(kg
第十章
分情况讨论如下： 分情况讨论如下：
x = T ∂s ∂s 利用: cp = T ( ) p cv = T ( )v ∂T ∂T y = T ∂s ( )y ∂s ∂p ∂s ∂v ∂x 利用: ( )T = ( )v ( )T = −( )p ∂v ∂T ∂p ∂T x及y ≠ T ∂s ∂s ∂T 利用: ( ) y =( ) y ( ) y ∂x ∂T ∂x
5. 6.
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。
第八次作业 （6-10） 10）
根据初始压力p= 根据初始压力p=2MPa p=2 使汽包内汽水混合 物温度保持不变 v’ v” 初始m 初始m水、m汽、 m总、干度 放水（ 放水 （ 汽 ） 前后 ， 前后， 都处于两相区
放水（ 放水（汽）后：m总’= m总-300
v、干度、m水’、m汽’ 干度、
以混合式回热器为例 热一律
αha + (1−α) h4 =1×h5
h5 − h4 α= ha − h4
忽略泵功
h −h α= ha − h
' a
' 2 ' 2
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、 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） Ex以及化学Ex的基准等）
d
湿空气基本过程－ 湿空气基本过程－绝热加湿过程
φ2
h 1 2 φ =1
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
d
湿空气基本过程－ 湿空气基本过程－冷却去湿过程
A B
pv ϕ = ps
水蒸气分压 力pv 与同温度 下的饱和压 力 ps 的比值 A点 ps 大，相对湿度小
s
湿空气基本过程－ 湿空气基本过程－加热和冷却过程
2 h 1
φ2 φ1 φ2'
2’ φ =1 ’
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。
工程热力学 期末讲评
助教：胡珊 陈程 助教： 任课教师： 任课教师：吴晓敏 2010 . 12 . 31
主要内容
剩余习题讲解
典型重点提示
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第七次作业 （5-19） 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、 以及回热的燃气轮机装置循环如图5 24所示 所示。 以及回热的燃气轮机装置循环如图5-24所示。循 环的入口空气参数为100kPa 15℃， 100kPa， 环的入口空气参数为100kPa，15℃，低压级的增 压比是3 高压级是4 燃气轮机高压级、 压比是3，高压级是4，燃气轮机高压级、低压级 的增压比与压气机相同。 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80% 80%， 降为低压级压缩机温升的80%，回热器的回热度 78%，二级燃气轮机的入口温度皆是1100℃ 1100℃， 是78%，二级燃气轮机的入口温度皆是1100℃， 压气机和燃气轮机的绝热效率和相对内效率均是 86%，试确定作出6000kW 86%，试确定作出6000kW功率时的工质的质量流 6000kW功率时的工质的质量流 率。
1
s
P270 例8-1 T1R(T0)=290K T3R=220K
( COP )R
T4 = T1 − T4
第九章 理想气体混合物和湿空气
1、成分描写 成分描写 2、分压定律和分容积定律 3、混合物参数计算（混合熵增） 混合物参数计算（混合熵增） 4、湿空气概念与计算
第十一次作业 （9-10） 10）
答疑时间及地点
1月9日 上午 9:00~11:30 月 日 1月10日 上午 9:00~11:30 月 日 地点： 地点： 热能系工程热物理研究所二楼会议室A202 热能系工程热物理研究所二楼会议室 吴老师办公室A203 吴老师办公室 下午 14:00~17:00 下午 14:00~17:00
期末考试
第十二次作业 （9-14） 14）
Q12 = h1 − h2 − ( d1 − d 2 ) × h2s
不要 忘记
第十章
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。
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！ 思路： 2、思路： 等不可测量， （1）u、h、g、s等不可测量，若在分母或条件 将其调至分子； 时，将其调至分子； 利用四个热力学基本关系， （2）利用四个热力学基本关系，将u、h、g转化 表达式； 为s表达式； 只剩下s的表达式，分情况讨论。 （3）只剩下s的表达式，分情况讨论。