热力学课后思考题word版..

注：一些图和公式复制不过来，图留了很大的位置，公式留了一行！大家就打印出来再自己补充吧！

第九章湿空气性质和湿空气过程

思考题

1. 湿空气和湿蒸汽、饱和空气和饱和蒸汽，它们有什么区别？

[答]：湿空气与湿蒸汽的区别：湿空气指的是含有水蒸汽的空气，它是干空气（完全不含水蒸汽）与水蒸汽的混合物，湿空气中的水蒸汽通常处于过热状态。湿蒸汽是潮湿蒸汽的简称，它是饱和液体和饱和蒸汽的混合物，两相处于平衡状态，湿蒸汽处于饱和状态。

饱和空气和饱和水蒸汽的区别：饱和空气是指湿空气中所含水蒸汽的分压力达到了当时温度所对应的饱和压力，不再具有吸湿能力，如果再加入水蒸汽，就会凝结出水珠来。饱和蒸汽则是指可以与同温同压的(饱和)液体平衡共存的蒸汽。

2. 当湿空气的温度低于和超过其压力所对应的饱和温度时，相对湿度的定义式有何相同和不同之处？

[答]：不适用，这时应改为

3. 为什么浴室在夏天不像冬天那样雾气腾腾？

[答] ：所谓雾气就是漂浮在空气中的小水珠。由于温度较高和通风情况较好，夏天浴室里的相

对湿度比冬天的低，因而吸湿能力比冬天的强，不易形成雾状小水珠，所以不像冬天那样雾气腾腾。

4. 使湿空气冷却到露点温度以下可以达到去湿目的（见例9-4）。将湿空气压缩（温度不变）能否达到去湿目的？

[答]：从焓湿图可见，湿空气定温压缩过程指向图的左下方，此时湿空气的含湿量、相对湿度和水蒸气的分压力都降低，故而可以达到去湿目的

第八章制冷循环

思考题

1. 利用制冷机产生低温，再利用低温物体做冷源以提高热机循环的热效率。这

样做是否有利？

[答]：这样做必定不利，因为虽然低温物体作冷源可以提高热及循环的热效率，多获得功，但是要造成这样的低温冷源，需要制冷机，需要耗功，由于不可逆性的存在，制冷机消耗的功

必然大于热机多获得的功，因此，这样做是得不偿失的。

2. 如何理解空气压缩制冷循环采取回热措施后，不能提高理论制冷系数，却能

提高实际制冷系数？

[答]：参见图a，没有回热的循环为12341,有回热的循环为1r2r53r41r。采用回热循环后，在

理论上制冷能力为q2（过程4→1的吸热量）以及循环消耗的净功和向外界派出的热与没有回热

的循环相比，显然都没有变（Wor=Wo,q1r=q）所以理论制冷系数也没有变（εr=ε）。但是采用回

热后，循环的增压比降低了，从而使压气机耗功和膨胀机做功减少了同一数量，这也减轻了压气机和膨胀机的工作负担，使它们在较小的压力范围内工作，因而机器可以设计得比较简

单而

轻小，另外，如果考虑到压气机和膨胀机的不可逆性（图b）那么采用回热压气机少消耗的功将

不是等于而是大于膨胀机少作出功。因而制冷机实际消耗的净功将会减少。同时，每kg空气的

制冷量也相应地有所增加（如b图中面积a所示）所以采用回热措施能提高空气压缩制冷循环的

实际制冷系数，因而这种循环在深度制冷，液化气体等方面获得了实际应用。

3. 参看图8-13。如果蒸气压缩制冷装置按1'2'351'运行，就可以在不增加压气机

耗功的情况下增加制冷剂在冷库中的吸热量(由原来的h1′−h4′增加为h1′−h5)，从而可以提高制冷系数。这样考虑对吗？

[答] ：不对。因为要实现定压冷却过程3→5，就需要一定的制冷量(h3—h5)，这冷量只能来自冷库，因而冷库的制冷量将减少，这减少量恰好等于由定压冷却过程取代节流过程带来的

制冷量的增加：

所以，这样做在理论上并无得益，而实际上不仅增加了设备的复杂性（由简单

的节流阀变成较复杂的换热器）。还会由于换热器存在的损失而导致实际制冷系数的

降低。

第七章水蒸气性质和蒸汽动力循环

思考题

1. 理想气体的热力学能只是温度的函数，而实际气体的热力学能则和温度

及压力都有关。试根据水蒸气图表中的数据，举例计算过热水蒸气的热力学能以

验证上述结论。

[答]：以500℃的过热水蒸汽为例，当压力分别为1bar、30bar、100bar及300bar时，从

表中可查得它们的焓值及比容，然后可根据u = h − pv 计算它们的热力学能，计算结果列于表中：

由表中所列热力学能值可见：虽然温度相同，但由于是实际气体比容不同，热力学能值

也不同。

2. 根据式(3-31)可知：在定压过程中dh=cpdT。这对任何物质都适

用，只要过程是定压的。如果将此式应用于水的定压汽化过程，则得dh = cpdT=0

（因为水定压汽化时温度不变，dT=0）。然而众所周知, 水在汽化时焓是增加的

(dh>0)。问题到底出在哪里?

[答] ：的确，可用于任何物质，只要过程是定压过程。水在汽化时，压力不

变，温度也不变，但仍然吸收热量（汽化潜热）吸热而不改变温度，其比热应为无穷大，即此处的亦即为，而。此时＝不定值，因此这时的焓差或热量（潜热）

不同通过比热和温差的乘积来计算。

3. 物质的临界状态究竟是怎样一种状态？

[答] ：在较低压力下，饱和液体和饱和蒸汽虽具有相同的温度和压力，但它们的密度

却有很大的差别，因此在重力场中有明显的界面（液面）将气液两相分开，随着压力升高，两饱和相的密度相互接近，而在逼近临界压力（相应地温度也逼近临界温度）时，两饱和相的密度差逐渐消失。流体的这种汽液两相无法区分的状态就是临界状态。由于在临界状态下，各微小局部的密度起伏较大，引起光线的散射形成所谓临界乳光。

4. 各种气体动力循环和蒸汽动力循环，经过理想化以后可按可逆循环进行

计算，但所得理论热效率即使在温度范围相同的条件下也并不相等。这和卡诺定

理有矛盾吗？

[答] ：并不矛盾，虽然经过理想化的各种循环都可以按可逆循环计算，但甚至在相同

的温度范围内（指循环最高温度和最低温度之间）也不一定具有相同的热效率。原因是吸热过程和防热过程并不都是在最高温度和最低温度下进行的，因而可能具有不同的平均吸热温度和平均放热温度。所以循环热效率也可以不同。卡诺定理则是专对在最高温度下吸热和在最低温度下放热的可逆循环（包括卡诺循环和回热卡诺循环）而言的。

5. 能否在蒸汽动力循环中将全部蒸汽抽出来用于回热（这样就可以取消凝汽器，Q2=0），从而提高热效率？能否不让乏汽凝结放出热量Q2，而用压缩机将

乏汽直接压入锅炉，从而减少热能损失，提高热效率？

[答] ：不能在蒸汽动力装置中将全部蒸汽抽出来，用于回热。因为锅炉给水吸收不了

这么大的回热量，回热的抽气量是由热平衡方程确定的，通常只占汽轮机中蒸汽流量的小部分，也不能将乏汽直接压入锅炉，由于不可逆性的存在，如果这样做，所需的压缩功将超过蒸汽在汽轮机中膨胀作出功，整个装置不仅无动力输出，反而消耗动力，因而不可能起到节