工程热力学ppt

Rg T0 TA 2 1
c R g T A
Rg 2 T T 0 A c fA 2 T0 1 Ma 1 0.6 c 1 TA Rg TA
第七章-气体和蒸汽的流动-例题1
T0 350K
ccr RgTcr 1.4 287 412.29 407.01m
s
or 2h0 hcr 2 c p T0 Tcr
2 1004 494.82 412.29 407.08m / s
p2 T2 T0 p 0
pcr Tcr T0 p 0
1
T0 cr
1
494.82 0.528
1.41 1.4
412.29K
v cr
R gTcr 3 287 412 .29 m 0.3215 6 kg pcr 0.368 10
第七章-气体和蒸汽的流动-例题1
3002 T0 T1 450 494.82K 2c p 2 1004
c2 f1
滞止过程绝热
T0 p0 p1 T 1
1
494.82 0.5 450
1.4 1.41
0.697MPa
第七章-气体和蒸汽的流动-例题1
可用能
16119.95kJ 水内能增加 Qa=Q（1-T0/Tm） =906.75kJ
16119.95kJ 环境大气 0
可用能损失
I2= 3572.53-906.75 =2665.8kJ I3=906.5kJ
I=I1+I2+I3=12547.42+2665.8+906.5=16119.72kJ 或 I=T0Sg 第二定律的指导意义： 1）对热机理论的指导意义； 2）预测过程进行的方向； 3）指导节约能源。
第四章-气体和蒸汽的基本热力过程-例题1
p
T
2
2
1 v
1 s
因此该热力过程耗功，放热，升温，升压，du>0
第七章-气体和蒸汽的流动-例题1
空气进入喷管时流速为300m/s，压力为0.5MPa， 温度450K，喷管背压pb=0.28MPa，求：喷管的形状， 及出口流速。cp=1004J/kg· k，Rg=287J/kg· k
习题课是以一些例题为例， 讲解工热重要的解题思路、 方法和套路
第四章-气体和蒸汽的基本热力过程-例题1
一个热力过程，工质k=1.4，在lgP – lg V的图上为一条直 线，其中两个状态为P1=0.09Mpa，v1=436.2 cm3/kg。 p2=0.9667Mpa, v2=72.7 cm3/kg. 问该过程吸热还是放热？输出功还是耗功？热力学能如 何变化？在pv图和ts图上示意性的画出这个热力变化过 程。
16119.95kJ 加热器热能
Qa=Q（1-T0/T）
=3572.53kJ
水内能增加 Qa=Q（1-T0/Tm）
=906.75kJ
16119.95kJ
可用能损失： I1= 16119.95- 3572.53 =12547.42kJ
I2= 3572.53-906.75 =2665.8kJ
第五章-热力学第二定律-例题2
4）作功能力损失I。t0=20 ℃ 。
已知氮气：
c p 1.038 kJ/(kg K) Rg 0.297 kJ/(kg K)
1.4
例题2
p2 解：（1） T2 T1 p1
1
311.11 kPa (20 273.15) K 97.2 kPa
sN2
T2 ' T2 ' p2 ' qm c p ln Rg ln qm c p ln T T2 p2 2
437.4 K 126.6 kg/min 1.038 kJ/(kg K) ln 408.5 K
8.983 kJ/(K min)
I T0 Siso T0 sN 2 s0
1
1.41 1.4
p2 pcr 0.3432MPa
qm v2 A2 cf2
3.08 0.2439
R g T0 T2 2 1

3.08 0.2439 1.4 287 2 350 291.62 0.4
2.2 103 m 2
RgT1
1.41 1.4
408.5 K
297 J/(kg K) 293 K v1 0.895 m3/kg p1 97.2 kPa
qV 113.3 m3 /min qm 126.6 kg / min 3 v1 0.895 m /kg
Ps qmc p t1 t2 126.6 kg/min 1.038 kJ/(kg K) 293 408.5 C 15 178 kJ/min 252.97 kW
第五章-热力学第二定律-例题2
110kg水被一电加热器从15℃加热到50 ℃后又自然 冷却到环境温度（15 ℃）。设加热器维持370K不变， 求： 1）加热过程总熵变及作功能力的损失； 2）冷却过程的作功能力损失； 3）全部过程的总熵变及作功能力损失。
解：能量守恒，能质逐步蜕化 Q=mc（t2-t1）=110×4.187 ×（50-15）=16119.95kJ 16119.95kJ 电力 可用能： 16119.95kJ
第七章-气体和蒸汽的流动-例题1
滞止压力为0.65MPa，滞止温度为350K的空气，可逆 绝热流经一收缩喷管，在喷管截面积为2.6×10-3m2处， 气流马赫数为0.6。若喷管背压为0.30MPa，试求喷管出 口截面积A2。 x 解：在截面A处：
c fA 2h0 hA 2c p T0 TA
解题思路：
1. 确定初态和终态的状态参数。 2. 套公式。。。
第四章-气体和蒸汽的基本热力过程-例题2
第四章-气体和蒸汽的基本热力过程-例题2
第四章-气体和蒸汽的基本热力过程-例题2
第五章-热力学第二定律-例题1
气缸内储有1kg空气，分别经可逆等温及不可逆等温， 由初态P1=0.1MPa，t1=27℃压缩到P2=0.2MPa，若不可逆 等温压缩过程中耗功为可逆压缩的120%，确定两种过程 中空气的熵增及过程的熵流及熵产。（空气取定比热， t0=27℃ ）
qm
Ac fA vA
2.6 103 217.32 3.08kg s 0.1837
第七章-气体和蒸汽的流动-例题1
出口截面处： pcr cr p0 0.528 0.65 0.3432 MPa pb 0.30MPa
p2 0.3432 T2 T0 291.62K p 350 0.65 0 RgT2 287 291.62 3 m v2 0.2439 kg p2 343200 据喷管各截面质量流量相等，即 qm qm,2
1
0.4 1.4
0.368 494 .82 0.697
412 .28K
cHale Waihona Puke Baidu 2
2h0 h2 407 .1 m
2 1004 494 .82 412 .28
s
第七章-气体和蒸汽的流动-例题2
滞止压力为0.65MPa，滞止温度为350K的空气，可逆 绝热流经一收缩喷管，在喷管截面积为2.6×10-3m2处， 气流马赫数为0.6。若喷管背压为0.30MPa，试求喷管出 口截面积A2。 x


293 K 8.983 kJ/(K min) 2 631.9 kJ/(K min) 43.87 kW
第四章-气体和蒸汽的基本热力过程-例题2
1Kg空气，初始状态p1=0.1Mpa, t1=100摄氏度，分别按照 定容过程1-2v和定压过程1-2p加热到同样的温度t2=400摄 氏度。 求终态压力p2v，p2p，比体积v2v和v2p。以及两个过程的du， dh，ds，q，w和wt。 按定容比热容计算，Cv=0.717KJ/kg K, Cp=1.004KJ/kg K；
s s f sg
sg s s f Rg ln 2 (Rg ln 2) 0
第五章-热力学第二定律-例题1
不可逆等温压缩：
由于初终态与可逆等温压缩相同
s Rg ln 2
qIR u wIR 1.2wR 1.2qR 1.2RgT1 ln 2
（2） （3）
P
C,s
P s
15 178 kJ/min 18 972.5 kJ/min 316.21 kW 0.8
P P ' Ps 18 972.5 kJ/min 15 178 kJ/min 3 794.5 kJ/min 63.24 kW
例题2 T2 T1 408.5 K 293 K ' 293 K 437.4 K （4） T2 T1 C,s 0.8
例题2 叶轮式压气机，氮气进口参数p1 = 0.0972MPa，t1= 20℃， 出口 压力p2 = 311.11kPa，进口处氮气流量
qV 113.3m3 / min
。
压气机绝热效率C,s= 0.80，略去进出口动能差和位能差，
求： 1）压气机定熵压缩的耗功量;
2）实际耗功量; 3）由于不可逆而多耗功wt;
sf
2 1
sg s s f Rg ln 2 1.2Rg ln 2 0.2Rg ln 2
1.2RgT1 ln 2 dq qIR 1.2Rg ln 2 Tr Tr T0
第五章-热力学第二定律-例题2 110kg水被一电加热器从15℃加热到50 ℃后又自然 冷却到环境温度（15 ℃）。设加热器维持370K不变， 求： 1）加热过程总熵变及作功能力的损失； 2）冷却过程的作功能力损失； 3）全部过程的总熵变及作功能力损失。
第七章-气体和蒸汽的流动-例题1
空气进入喷管时流速为300m/s，压力为0.5MPa， 温度450K，喷管背压pb=0.28MPa，求：喷管的形状， 及出口流速。cp=1004J/kg· k，Rg=287J/kg· k 解：由于cf1=300m/s，所以应采用滞止参数
h0 h1 c2 f1 2
第五章-热力学第二定律-例题1
解：可逆等温压缩
T2 p2 s c p ln Rg ln Rg ln 2 T1 p1 p2 qR RgT1 ln RgT1 ln 2 p1 2 q 2 q qR RgT1 ln 2 sf Rg ln 2 1 T 1 T T0 T0 r 0
第五章-热力学第二定律-例题3 设Q=100KJ, 环境温度T0=300K。求下列三种不可逆传热造 成的㶲损失： 1. Ta=420摄氏度，Tb=400摄氏度 2. Ta=70摄氏度，Tb=50摄氏度
TA 326.49K
c fA M a c 0.6 RgTA 0.6 1.4 287 326.49 217.32 m
1
1.4 1.41
s
TA 326.49 p A p0 0.510MPa T 0.65 350 0 RgTA 287 326.49 3 m vA 0.1837 6 kg pA 0.51010
CR
pcr p0
pcr cr p0 0.528 0.697 0.368MPa
pb 0.28MPa pcr
所以采用缩放喷管
注：若不考虑cf1，则 pcr=cr· p1=0.5280.5=0.264MPa<pb 应采用收缩喷管，p2=pb=0.28MPa
p喉 pcr 0.368MPa p2