工程热力学习题解答-6-1

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工程热力学习题解答-6-1

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第六章气体动力循环例题例6-1 试计算活塞式内燃机定压加热循环各特性点(图6-10中状态1、2、4、5)的温度、压力、比体积以及循环的功、放出的热量和循环热效率。

已知p1=0.1 MPa、t1=50 ℃、 e =16、q1=1 000 kJ/kg。

工质为空气,按定比热容理想气体计算。

解对空气,查附表1得,,状态1:状态2:状态4:状态5:放出的热量:循环的功:循环热效率:或例 6-2 已知某燃气轮机装置中压气机的绝热效率和燃气轮机的相对内效率均为 0.85,升温比为 3.8。

试求增压比为4、6、8、10、12、14、16时燃气轮机装置的绝对内效率,并画出它随增压比变化的曲线(按定比热容理想气体计算,取k0=1.4)。

解根据题中所给条件,压气机的绝热效率为(参看图6-24):燃气轮机的相对内效率为燃气轮机装置的绝对内效率为式中所以令,则可计算出燃气轮机装置在不同增压比下的绝对内效率如下表所示:4 6 8 10 12 14 160.217 0.252 0.267 0.271 0.269 0.262 0.251燃气轮机装置绝对内效率随增压比变化的曲线如图6-25所示。

当 e 10时,i 有最大值。

所以,在本题所给的条件下,最佳增压比 Eopt 10,最高绝对内效率Ji,max 0.271。

思考题1. 内燃机循环从状态f到状态g(参看图6-1)实际上是排气过程而不是定容冷却过程。

试在p-v图和T-s图中将这一过程进行时气缸中气体的实际状态变化情况表示出来。

答:f到g是一排气过程,这是排气阀门打开,气缸中的气体由于压力高于大气压力而迅速膨胀,大部分气体很快排出气缸。

气体的这一快速膨胀过程接近于绝热膨胀过程,如不考虑摩擦则为定熵过程(下图中过程1-2),如考虑膨胀时的内部摩擦,则气缸中气体的比熵略有增加(下图中过程1-2’)。

2. 活塞式内燃机循环中,如果绝热膨胀过程不是在状态5结束 ( 图6-26 ),而是继续膨胀到状态6 (p6 = p1 ) ,那么循环的热效率是否会提高?试用温熵图加以分析。

(完整版)工程热力学习题册有部分答案

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第一篇工程热力学第一章基本概念及气体的基本性质第二章热力学第一定律一、选择题3、已知当地大气压P b , 真空表读数为Pv , 则绝对压力P 为(a )。

(a) P=P b -Pv (b )P=Pv -P b (c )P=P b +Pv4、.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa,环境压力Pa=0.1MPa,则测得的压差为( b )A.真空p v=0.08MpaB.表压力p g=0.08MPaC.真空p v=0.28MpaD.表压力p g=0.28MPa5、绝对压力p, 真空pv,环境压力Pa间的关系为( d )A.p+pv+pa=0B.p+pa-pv=0C.p-pa-pv=0D.pa-pv-p=06、气体常量R( d )A.与气体种类有关,与状态无关B.与状态有关,与气体种类无关C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关7、适用于( c )(a) 稳流开口系统(b) 闭口系统(c) 任意系统(d) 非稳流开口系统8、某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态,表达式(c )正确。

(a) ds >δq/T (b )ds <δq/T (c )ds=δq/T9、理想气体1kg 经历一不可逆过程,对外做功20kJ 放热20kJ ,则气体温度变化为(b )。

(a) 提高(b )下降(c )不变10、平衡过程是可逆过程的(b )条件。

(a) 充分(b )必要(c )充要11、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的( a )(a) 膨胀(b) 压缩(c) 凝结(d) 加热13、经历一不可逆循环过程,系统的熵( d )(a) 增大(b )减小(c)不变(d )可能增大,也可能减小14、能量方程适用于( d )(a) 只要是稳定流动,不管是否为可逆过程(b)非稳定流动,可逆过程(c) 非稳定流动,不可逆过程(d) 任意流动,任意过程15、理想气体可逆绝热过程中的技术功等于(a )(a) -△ h (b )u 1 -u 2 (c )h 2 -h 1 (d )-△ u16、可以通过测量直接得到数值的状态参数( c )(a) 焓(b) 热力学能(c) 温度(d) 熵18、若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态,则不可逆途径的△S 必( b )可逆过程△S。

工程热力学习题集(含答案)

工程热力学习题集(含答案)

工程热力学习题集(含答案)2022秋季学期使用,工科学生。

1典型题解【答】闭口系是与外界无物质交换的系统。

开口系是与外界有物质交换的系统。

孤立系是与外界无任何相互作用的系统,即既没有物质交换也没有能量交换。

绝热密闭容器内的气体就可以看成是一个孤立系。

【例1.3】若容器中气体的绝对压力保持不变,压力比上的读数会改变吗?为什么?【答】会改变。

因为环境压力可能会发生改变。

【例1.4】有一用隔板分开的刚性容器,两边盛有压力不同的气体,为测量压力,共装有A、B、C压力表,如图1-5所示。

A表读数为4bar,B表读数为1.5bar,大气压力为1bar,求C表读数为多少?图1-5【解】依题意,有pg,B=pIpIIpg,C=pIpbpg,A=pIIpb解得pg,C=pg,A+pg,B=5.5MPapI=pg,C+pb=6.5MPap=p+p=5Mpag,AbII【例1.5】如图1-6所示的圆筒容器,表A的读数是360kPa,表B的读数是170kPa,表示室Ⅰ压力高于室Ⅱ的压力。

大气压力为1.013某105Pa。

试:(1)分析A、B、C是压力表还是真空表?(2)求真空室以及室Ⅰ和室Ⅱ的绝对压力;(3)表C的读数。

2022秋季学期使用,工科学生。

图1-6【解】依题意,有p0+99kPa=101.3kPa,故真空室压力为p0=2.3kPa。

另外有pg,A=pIp0pg,B=pIpIIp=ppII0g,C解得pg,C=pg,Apg,B=190kPapI=pg,A+p0=362.3kPap=p+p=192.3kpag,C0IIA、B、C均是压力表,而非真空表。

【例1.6】平卧的圆柱形容器内盛有某种气体(如图1-7),其一端由一无摩擦的活塞密封,活塞后有弹簧使两侧保持力平衡。

在容器另一端缓慢加热,使容器内气体压力由p1=0.1013MPa慢慢升高到p2=0.3039MPa。

已知:弹簧的弹性模数Κ=1某10N/m,弹簧遵循虎克定律;活塞的截面积A=0.1m;当地大气压力为pb=0.1013MPa。

工程热力学第三版课后习题答案

工程热力学第三版课后习题答案

工程热力学第三版课后习题答案【篇一:工程热力学课后答案】章)第1章基本概念⒈闭口系与外界无物质交换,系统内质量将保持恒定,那么,系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 答:否。

当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时(如稳态稳流系统),系统内的质量将保持恒定不变。

⒉有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系不可能是绝热系。

这种观点对不对,为什么?答:不对。

“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。

热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量,是过程量,过程一旦结束就无所谓“热量”。

物质并不“拥有”热量。

一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。

⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答:“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化,这是它们的共同点;但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变;而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变,这是它们的区别所在。

⒋倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?在绝对压力计算公式p?pb?pe(p?pb); p?pb?pv(p?pb)中,当地大气压是否必定是环境大气压?答:可能会的。

因为压力表上的读数为表压力,是工质真实压力与环境介质压力之差。

环境介质压力,譬如大气压力,是地面以上空气柱的重量所造成的,它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化,因此,即使工质的绝对压力不变,表压力和真空度仍有可能变化。

“当地大气压”并非就是环境大气压。

准确地说,计算式中的pb 应是“当地环境介质”的压力,而不是随便任何其它意义上的“大气压力”,或被视为不变的“环境大气压力”。

⒌温度计测温的基本原理是什么?答:温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。

它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”,这一性质就是“温度”的概念。

⒍经验温标的缺点是什么?为什么?答:由选定的任意一种测温物质的某种物理性质,采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。

(完整版)工程热力学课后题答案沈维道童钧耕版.doc

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P30 (1)P56 (4)P93 (9)P133 (13)P193 (18)P235 (25)P263 (30)P281 (34)P396 (35)P301.闭与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?不一定,稳定流动系统内质量也保持恒定。

2.有人认为开口系统内系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。

对不对,为什么?不对,绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递(传热量),随物质进出的热能(准确地说是热力学能)不在其中。

3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系?平衡状态一定是稳定状态,稳定状态则不一定是平衡状态。

4.倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式p=p b+p g( p> p b),p= p b- p v( p< p b)中,当地大气压是否必定是环境大气压?p bp g2 p g1当地大气压p b改变,压力表读数p2=p g2+p1就会改变。

当地大气压p b不一定是环境大气压。

5.温度计测温的基本原理是什么?p1=p g1+p b热力学第零定律4 题图6.经验温标的缺点是什么?为什么?不同测温物质的测温结果有较大的误差,因为测温结果依赖于测温物质的性质。

7.促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。

有势差(温度差、压力差、浓度差、电位差等等)存在。

8.分别以图1-20 所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象,说明这些是什么系统。

参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统(闭口系统——忽略蒸发时)、正在运行的电视机是闭口系统。

9.家用电热水器是利用电加热水的家用设备,通常其表面散热可忽略。

取正在使用的家用电热水器为控制体(但不包括电加热器),这是什么系统?把电加热器包括在研究对象内,这是什么系统?什么情况下能构成孤立系统?电流热水热水传热传热冷水冷水a b9题图不包括电加热器为开口(不绝热)系统( a 图)。

工程热力学(第五版)课后习题答案(全章节)

工程热力学(第五版)课后习题答案(全章节)

工程热力学(第五版)习题答案工程热力学(第五版)廉乐明 谭羽非等编 中国建筑工业出版社第二章 气体的热力性质2-2.已知2N 的M =28,求(1)2N 的气体常数;(2)标准状态下2N 的比容和密度;(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。

解:(1)2N 的气体常数2883140==M R R =296.9)/(K kg J •(2)标准状态下2N 的比容和密度1013252739.296⨯==p RT v =0.8kg m /3v 1=ρ=1.253/m kg(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积MvMv =pT R 0=64.27kmol m/32-3.把CO2压送到容积3m3的储气罐里,起始表压力301=g p kPa ,终了表压力3.02=g p Mpa ,温度由t1=45℃增加到t2=70℃。

试求被压入的CO2的质量。

当地大气压B =101.325 kPa 。

解:热力系:储气罐。

应用理想气体状态方程。

压送前储气罐中CO2的质量1111RT v p m =压送后储气罐中CO2的质量2222RT v p m =根据题意容积体积不变;R =188.9Bp p g +=11 (1) Bp p g +=22(2) 27311+=t T (3) 27322+=t T(4)压入的CO2的质量)1122(21T p T p R v m m m -=-=(5)将(1)、(2)、(3)、(4)代入(5)式得 m=12.02kg2-5当外界为标准状态时,一鼓风机每小时可送300 m3的空气,如外界的温度增高到27℃,大气压降低到99.3kPa ,而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3,问鼓风机送风量的质量改变多少? 解:同上题1000)273325.1013003.99(287300)1122(21⨯-=-=-=T p T p R v m m m =41.97kg2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa 的空气3 m3,充入容积8.5 m3的储气罐内。

工程热力学第6章习题答案

工程热力学第6章习题答案

第6章 热力学一般关系式和实际气体的性质6-1 一个容积为23.3m 3的刚性容器内装有1000kg 温度为360℃水蒸气,试分别采用下述方式计算容器内的压力:1) 理想气体状态方程; 2) 范德瓦尔方程; 3) R-K 方程;4) 通用压缩因子图;4)查附录,水蒸气的临界参数为:K T cr 3.647=,bar p cr 9.220=,Z Pakg m K K kg J Z p v T ZR p p p cr g cr r 5682.0109.220/0233.015.633/9.461153=×××⋅×=×==978.03.64715.633===K K T T T crr 查通用压缩因子图6-3,作直线r p Z 76.1=与978.0=r T 线相交,得82.0=r p则bar MPa p p p cr r 1819.22082.0=×== 5)查水蒸气图表,得bar p 02.100=6-2 试分别采用下述方式计算20MPa 、400℃时水蒸气的比体积: 1) 理想气体状态方程; 2) 范德瓦尔方程; 3) R-K 方程;()b V V T b V m m m +−5.05.05.022−⎟⎟⎠⎜⎜⎝−+−pT V pT b p V p m m m mm m V V V ⎟⎠⎞⎜⎝⎛×−+×××−××−⇒5.02626315.67320059.14202111.010*******.015.6733.8314102015.6733.8314 067320002111.059.1425.0=××−()000058.002748.00004456.0005907.0279839.023=−−+−×−⇒m m m V V V000058.002112.0279839.023=−×+×−⇒m m m V V Vkmol m V m /1807.03=⇒ 则kg m V v m /01003.002.18/3==⇒4)查附录,水蒸气的临界参数为:K T cr 3.647=,bar p cr 9.220=,905.09.220200===cr r p pp()()()∫∫∫⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−+−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−−21212122221221v v v v v v g dv v a dv b v b b v d b v T R ()()⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−−+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=1212212211211ln 21v v a b v b v b b v b v T R g 6-4 Berthelot 状态方程可以表示为:2mm TV ab V RT p −−=,试利用临界点的特性即0=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂cr T m V p 、022=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂crT m V p 推出:cr cr p T R a 326427=,cr cr p RT b 83= 解:()0232=+−−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂m cr m cr T m V T a b V RT V p cr()322m cr m cr V T ab V RT =−⇒ (1) ()0624322=−−=⎟⎟⎞⎜⎜⎛∂∂cr V T a b V RT V p ()433cr V T a b V RT =−⇒ (2)()22T R b v T p g v−−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂()()v C T R b v p g 22+−=⇒ 由于以上两式是同一方程,必然有()()021==v C T C ,即()TR b v p g 2−=6-6 在一个大气压下,水的密度在约4℃时达到最大值,为此,在该压力下,我们可以方便地得到哪个温度点的()T p s ∂∂/的值?是3℃,4℃还是5℃?解:由麦克斯韦关系式p TT v p s ⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂,可知在一个大气压的定压条件下,4℃时有0=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂T v 。

工程热力学习题集附答案

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图3
七、计算题
1.某蒸汽动力装置,蒸汽流量为40 t/h,进口处压力表读数为,进口比 焓为kJ/kg;出口真空表读数为,比焓为kJ/kg ,当时当地大气压力为, 汽轮机对环境放热为6.3×103kJ/h。试求: (1) 汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少? (2) 单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少? (3) 汽轮机的功率为多大? (4) 若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时,对汽轮机输出功有多 大影响? 2.将0.8温度为1000℃的碳钢放入盛有6温度为18℃的水的绝热容器 中,最后达到热平衡。试求此过程中不可逆引起的熵产。 碳钢和水的比热容分别为和。 3、0.5kmol某种单原子理想气体 ,由25℃,2m3可逆绝热膨胀到1atm, 然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。 (1)画出各过程的p-v图及T-s图;(5分) (2)计算整个过程的Q,W,ΔU, ΔH及ΔS。
A.流速不变,流量不变 B.流速降低,流量减小 C.流速不变,流量增大 D.流速降低,流量不变 23.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压,经( )过程气体 终温最高。 A.绝热压缩 B.定温压缩 C.多变压缩 D.多级压缩
三、判断题
1.处于平衡状态的热力系,各处应具有均匀一致的温度和压力。 ( ) 2.稳定流动系统中,维持工质流动的流动功和技术上可资利用的技术 功,均是由热能转换所得的工质的体积功转化而来的。 ( ) 3.稳定流动系统进出口工质的状态相同。 ( ) 4.稳定流动系统的能量方程可理解为控制质量系统的能量方程。 ( ) 5.不可能把热量从低温物体传向高温物体。 ( ) .在相同温度界线之间变温热源可逆循环的热效率等于卡诺循环的热效率。 ( ) 7.水蒸气在定温过程中。 ( ) 8.湿空气的相对湿度越高,吸收水分的能力越强。 ( ) 9.理想气体的比定容热容是比体积的单值函数。 ( ) 10.当气流的M<1时,要使流速增加,则需使用渐扩喷管。 ( ) 11.热力系破坏平衡的速度要比恢复平衡的速度快得多。 ( ) 12.技术功为轴功和流动功之和。 ( ) 13.稳定流动系统与外界交换的功和热量相等且不随时间而变。 ( ) 14.焓是开口系统中流入(或流出)系统工质所携带的取决于热力学状 态的总能量。( ) 15.不可能从单一热源取热使之完全变为功。 ( ) 16.概括性卡诺循环的热效率小于卡诺循环的热效率。 ( ) 17.对任何温度的气体加压都能使其液化。 ( )

工程热力学 课后习题答案 可打印 第三版 第六章

工程热力学 课后习题答案  可打印 第三版 第六章

a p + 2 (Vm − b) = RT Vm

(16.21×106 +
0.1361 )(Vm − 3.85 ×10−5 ) = 8.3145 ×189 2 Vm
展开可解得
Vm = 0.081× 10−3 m 3 /mol
m=
V 0.425m3 M= × 28.01×10−3 kg/mol = 147.0kg 3 Vm 0.081m / mol
b=
0.08664 RTc 0.08664 × 8.3145J/(mol ⋅ K) × 126.2K = = 0.0268 × 10−3 m3 /mol 6 pc 3.39 ×10 Pa
将 a,b 值代入 R-K 方程:
p=
RT a 8.3145 × 189 0.13864 − 0.5 = − −3 0.5 Vm − b T Vm (Vm + b) Vm − 0.0268 × 10 189 Vm (Vm + 0.0268 × 10−3 )
(2)利用通用压缩因子图 查附表,水的临界参数为 pc = 22.09MPa、Tc = 647.3K
pr =
p 5MPa = = 0.226 pc 22.09MPa
Tr =
T 723.15K = = 1.11 Tc 647.3K
查通用压缩因子图 Z=0.95
v′ =
ZRgT p
=
0.95 × 8.3145kJ /(mol ⋅ K) × 723.15K = 0.063340m3 /kg 18.02 × 10−3 kg/mol × 5 ×106 Pa
将 a,b 值代入 R-K 方程:
p1 =
RT1 a − 0.5 Vm − b T1 Vm (Vm + b) = 8.3145J/(kg ⋅ K) × 298K 3.1985Pam 6 K1/2 /mol2 − −3 3 3 0.5 (0.963m − 0.0296m /mol) × 10 (298K) 0.963m3 (0.963m3 + 0.0296m3 /mol) × 10 −6

(完整版)工程热力学课后题答案沈维道童钧耕版

(完整版)工程热力学课后题答案沈维道童钧耕版

P30 (1)P56 (4)P93 (9)P133 (13)P193 (18)P235 (25)P263 (30)P281 (34)P396 (35)P301.闭与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?不一定,稳定流动系统内质量也保持恒定。

2.有人认为开口系统内系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。

对不对,为什么?不对,绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递(传热量),随物质进出的热能(准确地说是热力学能)不在其中。

3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系?平衡状态一定是稳定状态,稳定状态则不一定是平衡状态。

4.倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式p =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b )中,当地大气压是否必定是环境大气压?当地大气压p b 改变,压力表读数就会改变。

当地大气压p b 不一定是环境大气压。

5.温度计测温的基本原理是什么?热力学第零定律6.经验温标的缺点是什么?为什么? 不同测温物质的测温结果有较大的误差,因为测温结果依赖于测温物质的性质。

7.促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。

有势差(温度差、压力差、浓度差、电位差等等)存在。

8.分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象,说明这些是什么系统。

参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统(闭口系统——忽略蒸发时)、正在运行的电视机是闭口系统。

4题图9.家用电热水器是利用电加热水的家用设备,通常其表面散热可忽略。

取正在使用的家用电热水器为控制体(但不包括电加热器),这是什么系统?把电加热器包括在研究对象内,这是什么系统?什么情况下能构成孤立系统?不包括电加热器为开口(不绝热)系统(a 图)。

工程热力学-思考题答案-沈维道-第六章

工程热力学-思考题答案-沈维道-第六章

第六章气体与蒸汽的流动1. 答:改变气流速度主要是气流本身状态变化。

2. 答:气流速度为亚声速时图6-1中的1图宜于作喷管,2图宜于作扩压管,3图宜于作喷管。

当声速达到超声速时时1图宜于作扩压管,2图宜于作喷管,3图宜于作扩压管。

4图不改变声速也不改变压强。

3. 答:摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。

摩擦引起出口速度变小,出口动能的减小引起出口焓值的增大。

4. 答:1)若两喷管的最小截面面积相等,两喷管的流量相等,渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速,渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。

2) 若截取一段,渐缩喷管最小截面面积大于缩放喷管最小截面面积,则渐缩喷管的流量小于缩放喷管的流量,渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速,渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。

5. 答:定焓线并不是节流过程线。

在节流口附近流体发生强烈的扰动及涡流,不能用平衡态热力学方法分析,不能确定各截面的焓值。

但是在距孔口较远的地方流体仍处于平衡态,忽略速度影响后节流前和节流后焓值相等。

尽管节流前和节流后焓值相等,但不能把节流过程看作定焓过程。

距孔口较远的地方属于焓值不变的过程所以=0第七章 压气机的压气过程1. 答:分级压缩主要是减小余隙容积对产气量的影响,冷却作用只是减小消耗功。

所以仍然需要采用分级压缩。

2. 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. 答:由第一定律能量方程式,dh t w h q +∆=定温过程,所以,同时则有多变过程绝热压缩过程,所以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积1--f-n-1 多变过程所作的功为图中面积1-2’n -j-g-2n -.0=∆h s T q w w t c ∆-=-=-=21ln p p R s g =∆121ln p p T R w g c =q h w w t c -∆=-=()()12121111T T R k n k n T T c n k n q g v --⋅--=---=()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=∆-1111112112112n n g g p p p T R k k T T T R k k T T c h ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-111121n n g c p p T R n n w 0=q ()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=∆=-=-1111112112112k k g g p t c p p T R k k T T T R k k T T c h w w '2s答:多消耗的功量并不就是损失的做功能力损失。

工程热力学习题解答(冯青 李世武 张丽主编)

工程热力学习题解答(冯青 李世武 张丽主编)

∆t 100 =5.00 ℃/cm = ∆z 24 − 4 ∆t 1)在室温为22℃时水银柱的长度为 z0 + t / = 4 + 22 / 5 = 8.4 cm ∆z ∆t 2)水银柱的长度为25.4cm时,溶液的温度为 t = ( z − z0 ) × = ( 25.4 − 4) × 5 = 107 ℃ ∆z
1-11 在汽缸中的气体进行一可逆过程由状态 1 变化到状态 2 时,其状态变化关系为
pv n = p1v1 = p2 v 2 = 常量,其中 n 为常量。试证明气体所做的体积功为
n
n
w12 =
2 2 2
1 ( p1v1 − p2 v 2 ) n −1
1 1 1 C pv v n dv 证: w12 = ∫ pdv = ∫ n dv = ∫ p1v1 = p1v1n ( n −1 − n −1 ) = 1 1 [1 − ( 1 ) n −1 ] n v v n − 1 v1 v2 n −1 v2 1 1 1
= 1 ( p1v1 − p2 v2 ) n −1
1-12 上题中气体若为空气, n = 1.5 , T1 = 300 K, T2 = 500 K。求体积功的大小。并说明 其中对空气 Rg =0.287KJ/ (kg 它是膨胀功还是压缩功。 (利用理想气体状态方程 pv = RgT , ﹒K) ) 。 解:由理想气体状态方程 pv = RgT 代入功表达式得
= 745 × 133.322 + 50 × 9.80665 + 700 × 133.322
习题 1-4 图
=193140.6 Pa=0.1931406 MPa 1-5水银温度计浸在冰水中时的水银柱长度为4.0cm,浸在沸水中时的水银柱长度为24.0cm。 试求: 1)在室温为22℃时水银柱的长度为多少? 2)温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时,水银柱的长度为25.4cm,求溶液的温度。 解:假设水银柱长度随温度线性增加。则

工程热力学第四版严家禄(习题及答案)1-8章修正后

工程热力学第四版严家禄(习题及答案)1-8章修正后

工程热力学(第四版)严家禄编著第一章基本概念思考题:2、4 习题布置:1-4、1-6 2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系答:平衡(状态)值的是热力系在没有外界作用(意即热力、系与外界没有能、质交换,但不排除有恒定的外场如重力场作用)的情况下,宏观性质不随时间变化,即热力系在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。

所以两者是不同的。

如对气-液两相平衡的状态,尽管气-液两相的温度,压力都相同,但两者的密度差别很大,是非均匀系。

反之,均匀系也不一定处于平衡态。

但是在某些特殊情况下,“平衡”与“均匀”又可能是统一的。

如对于处于平衡状态下的单相流体(气体或者液体)如果忽略重力的影响,又没有其他外场(电、磁场等)作用,那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。

4、“过程量”和“状态量”有什么不同?答:状态量是热力状态的单值函数,其数学特性是点函数,状态量的微分可以改成全微分,这个全微分的循环积分恒为零;而过程量不是热力状态的单值函数,即使在初、终态完全相同的情况下,过程量的大小与其中间经历的具体路径有关,过程量的微分不能写成全微分。

因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。

习题答案:1-4用斜管式压力计测量锅炉管道中烟气的真空度。

管子的倾角30α=,压力计中使用密度为800Kg/m 3的煤油。

倾管中液柱长度为l=200mm 。

当时大气压力B=745mmHg ,问烟气的真空度为多少毫米汞柱?绝对压力为多少毫米汞柱? [解]: (1) 根据式(1-6)式有(2) 根据(1-5)式有3745784.575006210739.12v P B P mHg-=-=-⨯⨯=*此题目的练习真空度,绝对压力,表压之间的关系及压力单位之间的换算关系。

1-6有一容器,内装隔板,将容器分成A 、B 两部分 (图1-14)。

容器两部分中装有不同压力的气体,并在A 的不同部位安装了两V 2P glsin308009.806650.20.5=784.5Pa=80mmH Oρ==⨯⨯⨯图 1-13图1-14个刻度为不同压力单位的压力表。

工程热力学-课后习题答案

工程热力学-课后习题答案
第一种解法:
首先求终态时需要充入的空气质量
kg
压缩机每分钟充入空气量
kg
所需时间
19.83min
第二种解法
将空气充入储气罐中,实际上就是等温情况下把初压为0.1MPa一定量的空气压缩为0.7MPa的空气;或者说0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为多少的问题。
根据等温状态方程
0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为
容积体积不变;R=188.9
(1)
(2)
(3)
(4)
压入的CO2的质量
(5)
将(1)、(2)、(3)、(4)代入(5)式得
m=12.02kg
2-5当外界为标准状态时,一鼓风机每小时可送300 m3的空气,如外界的温度增高到27℃,大气压降低到99.3kPa,而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3,问鼓风机送风量的质量改变多少?
解:热力系:左边的空气
系统:整个容器为闭口系统
过程特征:绝热,自由膨胀
根据闭口系统能量方程
绝热
自由膨胀W=0
因此ΔU=0
对空气可以看作理想气体,其内能是温度的单值函数,得
根据理想气体状态方程
=100kPa
3-9一个储气罐从压缩空气总管充气,总管内压缩空气参数恒定,为500 kPa,25℃。充气开始时,罐内空气参数为100 kPa,25℃。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。
解:(1)热力系:礼堂中的空气。
闭口系统
根据闭口系统能量方程
因为没有作功故W=0;热量来源于人体散热;内能的增加等于人体散热。
=2.67×105kJ
(1)热力系:礼堂中的空气和人。
闭口系统

工程热力学课后题答案

工程热力学课后题答案

习题及部分解答第一篇工程热力学第一章基本概念1.指出下列各物理量中哪些是状态量,哪些是过程量:答:压力,温度,位能,热能,热量,功量,密度。

2.指出下列物理量中哪些是强度量:答:体积,速度,比体积,位能,热能,热量,功量,密度。

3.用水银差压计测量容器中气体的压力,为防止有毒的水银蒸汽产生,在水银柱上加一段水.若水柱高,水银柱高,如图2—26所示.已知大气压力为Hg,试求容器中气体的绝对压力为多少?解:根据压力单位换算4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量,如图2—27所示。

若已知斜管倾角,压力计中使用的煤油,斜管液体长度,当地大气压力,求烟气的绝对压力(用表示)解:5。

一容器被刚性壁分成两部分,并在各部装有测压表计,如图2—28所示,其中为压力表,读数为,为真空表,读数为。

若当地大气压,求压力表的读数(用表示)6. 试述按下列三种方式去系统时,系统与外界见换的能量形式是什么。

(1).取水为系统;(2)。

取电阻丝、容器和水为系统;(3)。

取图中虚线内空间为系统。

答案略.7。

某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量,起读数为;冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量,其读数为.若大气压力为,试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力(用表示)8。

测得容器的真空度,大气压力,求容器内的绝对压力。

若大气压变为,求此时真空表上的读数为多少?9。

如果气压计压力为,试完成以下计算:(1)。

绝对压力为时的表压力;(2).真空计上的读数为时气体的绝对压力;(3).绝对压力为时的相应真空度();(4)。

表压力为时的绝对压力()。

(1)。

;(2).;(3)。

;(4)。

10。

摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为℃和℃,而华氏温标则相应地取为℉和℉。

试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系,并求出绝对零度所对应的华氏温度。

将水在标准大气压下的冰点值℃,以及沸点值℃代入,得解该二元一次方程组,得:。

从而有当℃时,有11.气体进行可逆过程,满足(为常数),试导出该气体从状态变化到状态时膨胀功的表达式,并在图上定性画出过程线、示出膨胀功.答案:略12。

工程热力学思考题及答案 第 六 章

工程热力学思考题及答案 第 六 章

沈维道、将智敏、童钧耕《工程热力学》课后思考题答案工程热力学思考题及答案第 六 章 实际气体1.实际气体性质与理想气体性质差异产生的原因是什么?在什么条件下才可以把实际气体作为理想气体处理?答:理想气体模型中忽略了气体分子间的作用力和气体分子所占据的体积。

实际气体只有在高温低压状态下,其性质和理想气体相近。

或者在常温常压下,那些不易液化的气体,如氧气、氦气、空气等的性质与理想气体相似,可以将它们看作理想气体,使研究的问题简化。

2. 压缩因子Z 的物理意义怎么理解?能否将Z 当作常数处理?答:压缩因子为温度、压力相同时的实际气体比体积与理想气体比体积之比。

压缩因子不仅随气体的种类而且随其状态而异,故每种气体应有不同的),(T p f Z =曲线。

因此不能取常数。

3. 范德瓦尔方程的精度不高,但在实际气体状态方程的研究中范德瓦尔方程的地位却很高,为什么?答:范德瓦尔方程其计算精度虽然不高,但范德瓦尔方程式的价值在于能近似地反映实际气体性质方面的特征,并为实际气体状态方程式的研究开拓了道路,因此具有较高的地位。

4. 范德瓦尔方程中的物性常数a 和b 可以由试验数据拟合得到,也可以由物质的 cr cr cr v p T 、、计算得到,需要较高的精度时应采用哪种方法,为什么?答:当需要较高的精度时应采用实验数据拟和得到a 、b 。

利用临界压力和临界温度计算得到的a 、b 值是近似的。

5. 什么叫对应态原理?为什么要引入对应态原理?什么是对比参数?答:在相同的压力与温度下,不同气体的比体积是不同的,但是只要他们的r p 和r T 分别相同,他们的r v 必定相同这就是对应态原理,0),,(=r r r v T p f 。

对应态原理并不是十分精确,但大致是正确的。

它可以使我们在缺乏详细资料的情况下,能借助某一资料充分的参考流体的热力性质来估算其他流体的性质。

相对于临界参数的对比值叫做对比参数。

对比温度c T T r T =,对比压力c p p r p =,对比比体积c v v r v =。

工程热力学习题答案

工程热力学习题答案

3-16: 0.13 kJ/K 3-17: 35 kJ 3-18: (2) cm

TA TB

2
TA TB ; (3) cm ln
4TATB
2
第四章 4-2: 4-3: 4-4: 4-5: 4-6: 4-7: 4-8: 4-9: 4-10: 4-11: 4-12: 4-13: 4-14: 4-15: 第五章 5-3: 5-4: 5-5: 5-6: 5-8: 5-9: 0.15 kg (1)95.3℃; (2)8.2×10-3 kg 6.85 kg;0.627 MPa 1.068×105 m3/h 27.93 kg/kmol (1)612.3 kJ; (2)713.9 kJ 558 kJ/kg 285.86 kJ;400.21 kJ; 293.53 kJ;407.9 kJ -595.8 kJ;-765.9 kJ;0.322 kJ/K (1)8.14×103 kJ;1.14×104 kJ; (2)8.97×103 kJ;1.23×104 kJ; (3)8.95×103 kJ;1.22×104 kJ; (4)6.66×103 kJ;9.91×103 kJ (1)93.46 kJ/min;130.85 kJ/min;0.4503 kJ/(K·min) (2)91.58 kJ/min;129.44 kJ/min;0.446 kJ/(K·min) (1)-147.19 kJ/kg;-205.82 kJ/kg;-0.4597 kJ/kg·K (2)-150.81 kJ/kg;-209.68 kJ/kg;-0.4683 kJ/kg·K (1)441.76 kJ/kg; (2)0.04218 kJ/kg·K;12.65 kJ/kg; (3)472.04 kJ/kg 3 O 2 :7.6%;N 2 :53.6%;CO 2 :38.8%; 0.189 m /kg
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γ0
⎛ 0.116 9 m 3 / kg ⎞ ⎟ = 4.850 MPa × ⎜ ⎜ 0.927 8 m 3 / kg ⎟ ⎝ ⎠
1.4
= 0.266 8 MPa
T5 =
6 3 p5v5 (0.2668 × 10 ) Pa × 0.927 8 m / kg = = 862.2 K Rg 287.1 J/(kg ⋅ K)
(h3 − h4 s )η ri −
=
c (T − T ) h2 s − h1 c p 0 ( T3 − T4 s )η ri − p 0 2 s 1 η C, s ηC,s = h2 s − h1 c p 0 ( T2 s − T1 ) (h3 − h1 ) − c p 0 (T3 − T1 ) − η C, s ηC ,s
令η ri = η C,s = 0.85, τ = 38 . , γ 0 = 14 . 效率如下表所示:
π
,则可计算出燃气轮机装置在不同增压比下的绝对内
4
i
6 0.252
8 0.267
10 0.271
12 0.269
14 0.262
16 0.251
η
0.217
燃气轮机装置绝对内效率随增压比变化的曲线如图6-25所示。 当 p e ≈10时 ,h i 有最大值。所以,在本题所给的条件下,最佳增压比 Eopt ≈10,最高绝对内效率 h Ji,max ≈0.271。
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第六章
气体动力循环
例 题
例6-1 试计算活塞式内燃机定压加热循环各特性点(图6-10中状态1、2、4、5) 的温度、 压力、 比体积以及循环的功、 放出的热量和循环热效率。 已知 p1=0.1 MPa、 t1=50 ℃、e e =16、q1=1 000 kJ/kg。工质为空气,按定比热容理想气体计算 。
(a)
(b)
燃气轮机定压加热循环理论热效率可由(6-13)式求得
ηt , p = 1 − π
1
κ 0 −1 κ0
a)
内燃机定容加热循环理论热效率可由(6-5)式求得
- 4 -
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ηt , v = 1 −
1
ε
κ 0 −1
b)
1
1
κ ⎛ ⎞κ 因为 ε = V1 ,而对空气等熵压缩过程来说 V1 = ⎜ P2 ⎟ 0 = π 0 ,将它代入(b),因 V2 V2 ⎝ P 1 ⎠

ρ=
. 9 m3 / kg v4 0116 = = 2.016 v2 0.057 99 m3 / kg
1
ηt, p = 1 −
ε
γ 0 −1
ργ 0 − 1 1 2.0161.4 − 1 = 1 − 1.4 −1 × = 0.613 γ 0 ( ρ − 1) 16 14 . × (2.016 − 1)
1 974.6 K T4 = 0.057 99 m3 / kg × = 0116 . 9 m3 / kg T2 979.6 K
状态5:
v5 = v1 = 0.927 8 m3 / kg
- 1 -
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⎛ v4 ⎞ p5 = p4 ⎜ ⎜v ⎟ ⎟ ⎝ 5⎠
2. 活塞式内燃机循环中, 如果绝热膨胀过程不是在状态5结束 ( 图6-26 ), 而是继续膨胀到状态6 (p6 = p1 ) ,那么循环的热效率是否会提高?试用温熵图 加以分析。 答:按图2-26’所示的循环,其热效率为
ηt ' = 1 − q2 − q ' q > 1 − 2 = ηt q1 q1
例 6-2 已知某燃气轮机装置中压气机的绝热效率和燃气轮机的相对内效率均 为 0.85,升温比为 3.8。试求增压比为4、6、8、10、12、14、16时燃气轮机装 置的绝对内效率,并画出它随增压比变化的曲线(按定比热容理想气体计算,取 g k0=1.4) 。 解 根据题中所给条件,压气机的绝热效率 为(参看图6-24) :

对空气,查附表1得
Rg = 2871 . J / ( kg ⋅ K) c p0 = 1005 . kJ / ( kg ⋅ K)

γ 0 = 1400 . cv 0 = 0.718 kJ / ( kg ⋅ K)

状态1:
p1 = 01 . MPa
T1 = 32315 . K
v1 = Rg T1 p1
η C,s = wC理论 wC实际
=
h2 s − h1 = 0.85 h2 − h1
燃气轮机的相对内效率为
ηri = wT实际 h3 − h4 = = 0.85 wT理论 h3 − h4 s
燃气轮机装置的绝对内效率为
ηi = wi wT实际 − wC实际 (h3 − h4 ) − (h2 − h1 ) = = q1 q1 q1
T4 s = T3 / π
- 2 -
γ 0 −1 γ0
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所以
γ 0 −1 ⎛ ⎞ γ0 ⎟ T3 ⎜ 1 − 1 / π ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 1 η ri − γ 0 −1 τ 1 ηC, s ⎛ γ ⎞ η − 0 γ 0 −1 ri T1 ⎜ − 1⎟ η ⎜π ⎟ C ,s γ0 ⎝ ⎠ ηi = = π = f (π ,τ ,η ri ,ηC, s ,γ 0 ) τ −1 1 ⎛T ⎞ − T1 ⎜ 3 − 1⎟ γ 0 −1 η C,s ⎝ T1 ⎠ 1 π γ 0 −1 − γ 0 −1 ⎛ γ ⎞ η C,s 0 T1 ⎜ − 1⎟ ⎜π ⎟ ⎝ ⎠
∆S2→3 = Cv 0 ln 平均吸热温度 平均吸热温度 所以
T1m = T2 m =
q1 ∆S2→3
T2 =
6 3 p2 v2 (4.850 × 10 ) Pa × 0.057 99 m / kg = = 979.6 K Rg 287.1 J / (kg ⋅ K)
状态4:
p4 = p2 = 4.850 MPa T4 = T2 + v4 = v2
1 000 kJ / kg q1 = 979.6 K + = 1 974.6 K cp0 1005 . kJ / (kg ⋅ K)
6-2 同习题6-1,但将压缩比提高到8。试计算循环的平均吸热温度、平均放热温度和
理论热效率。 [解] 如右图所示 1 1 ηt ,v = 1 − κ −1 = 1 − 1.4 −1 = 56.47% 8 q0
q2 = q1 (1 − ηtv ) = 750 × (1 − 0.5647) = 326.475kJ / kg
(a)
κ = κ 0 = 1.4 ,理论热效率由(6-5)式得:
(b)
- 5 -
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ηt , v = 1 −
循环净功
1
ε
κ 0 −1
=1−
1 6
1.4 −1
= 51.16%
W0 = q1 • ηtv = 750 × 0.5116 = 387.7kJ / kg
பைடு நூலகம்
可见,如果继续膨胀到状态b时,循环的热效率比原来膨胀5要高一些。
图 6-26’
3. 试证明:对于燃气轮机装置的定压加热循环和活塞式内燃机的定容加热 循环,如果燃烧前气体被压缩的程度相同,那么它们将具有相同的理论热效率。 [证明] 燃气轮机装置的定压加热循环表示在T-S 图中如图a)所示活塞式内燃 机的定容加热循环表示在T-S 图b)
(T3 − T4 s )η ri −
=
(T2 s − T1 )
η C, s T2 s − T1 (T3 − T1 ) − η C, s
T3 − T4 s 1 η ri − T2 s − T1 η C, s = T3 − T1 1 − T2 s − T1 η C, s
式中
T2 s = T1π
γ 0 −1 γ0
最高温度 T3 须先求出 T2 ,因 1 → 2 过程是等熵过程,由(3-89)式得 ⎛V ⎞ T2 = T1 ⎜ 1 ⎟ ⎝ V2 ⎠ 因为 所以
κ 0 −1
1.4
= (273.15 + 50) × ( 6 )
= 661.71K
q1 = q1v = Cv 0 (T3 − T2 ) T3 = Tmax = q1 750 + T2 = + 661.71 = 1706.28K Cv 0 0.718
因 1 → 2 过程是等熵过程, ⎛ V1 ⎞ P2 = P ⎟ 1⎜ ⎝ V2 ⎠
κ0
= 1 × 81.4 = 18.3792bar
⎛P ⎞ T2 = T1 ⎜ 2 ⎟ ⎝P 1 ⎠
κ 0 −1 κ0
⎛ 18.3792 ⎞ = (273.15 + 50) × ⎜ ⎟ 7 ⎝ ⎠
1.4 −1 1.4
= 742.37 K
- 6 -
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T3 =
q1 750 + T2 = + 742.37 = 1786.94K ε0 0.718
2 → 3 是定容过程 T3 P3 1786.94 = =λ = = 2.4071 T2 P2 742.37
P3 = λ • P2 = 2.4071 × 18.3792 = 44.2401bar
而 ηt , v = 1 −
1 ⎛ P2 ⎜ ⎟ ⎝P 1 ⎠
1 ⎞κ0
=1−
1
π
1 κ0
= ηt , p
4. 在燃气轮机装置的循环中,如果空气的压缩过程采用定温压缩(而不是 定熵压缩) ,那么压气过程消耗的功就可以减少,因而能增加循环的净功(w0)。 在不采用回热的情况下,这种定温压缩的循环比起定熵压缩的循环来,热效率是 提高了还是降低了?为什么? 答: 采用定温压缩是可以增加循环的净功 (w0)(因 为压气机耗功少了)但是如果不同时采用回热的话, T 将会使循环吸热量增加( q1 ↑ ) ,这是因为定温压缩终 了的空气温度低,因而要把压缩终了的空气的温度加 热到指定的温度话,定温压缩后的吸热量要比定熵压 缩后的吸热量多。 由T-S 图可以看出, 采用定温压缩后 , 相当于在原定压缩循环的基础上增加了一个循环
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