内容发布更新时间 : 2024/5/3 11:12:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

答：不能。高空气温低，由理想气体音速a=?kpv?kRT可知当地声速比较低，一定的飞行速度可以取得较高的马赫数，而海平面温度比高空高几十K，相应声速较大，同样的飞行速度所获得的马赫数要小一些。此外，高空空气比海平面稀薄得多，飞行阻力也小得多，所以飞行速度上也会有差异。

4．当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图7–16）宜于作喷管还是宜于作扩压管？

图7–16 思考题7–4附图

答：亚声速时

喷管 扩压管 喷管 都不适合 超声速时

扩压管 喷管 扩压管 都不合适 5．当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用cf2=2?h0?h2?来计算，似乎与无摩擦损耗时相同，那么，摩擦损耗表现在哪里呢？

答：如右侧温熵图，两条斜线是等压线，垂直线是可逆绝热膨胀过程。有摩擦时，过程为不可逆，如虚线所表示。显而易见，过程结束时温度比可逆情况下要高，这两个温度对应的焓之差就是摩擦损耗的表现。

6．考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度？ 答：如上。

7．考虑喷管内流动的摩擦损耗时，动能损失是不是就是流动不可逆损失？为什么？

答：不是。动能损失就是5题图中的焓差。但是由于出口温度高于可逆情形下的出口温度，卡诺讲，凡是有温差的地方就有动力，所以这部分焓还具有一定的作功能力，并不是100%作功能力损失（火用损失）。 8．如图7–17所示，（a）为渐缩喷管，（b）为缩放喷管。设两喷管工作背压均为0.1MPa，进口截面压力均为1MPa，进口流速cf1可忽略不计。若（1）两喷管最小截面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同？（2）假如沿截面2'–2'切去一段，将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速和流量将起什么变化？ 1 2' 2 1 2' 2 p1=1MPa pb=0.1MPa p1=1MPa pb=0.1MPa 1 2' 2 1 2' 2 (a) (b) 图7–17 思考题7–8附图

答：（1）两喷管最小截面积相等，则两喷管的流量相等，出口截面流速和压力不相等。渐缩喷管出口截面流速为当地音速，出口截面压力等于临界压力（0.528Mpa），缩放喷管出口截面压力等于背压（充分膨胀情况下），出口截面流速为超声速（）。

（2）渐缩喷管，沿截面2'–2'切去一段后，临界状态前移到2'–2'截面，出口速度为当地音速，出口截面压力等于临界压力（0.528Mpa），由于出口面积变大，喷管流量增大。

缩放喷管，沿截面2'–2'切去一段后，喷管形状不足以保持完全膨胀，出口压力高于背压，出口流速比切去一段以前小（仍为超声速），喷管流量不变。（喷管内剩余部分流动没有变化）。

Ti 转回曲线 9．图7–13(b)中定焓线是否是节流过程线？既然节流过程

Ti,max 不可逆，为何在推导节流微分效应?J时可利用dh=0？

答：不是。节流过程的起迄点落在等焓线上，但过程不沿着定焓线进行。节流微分效应?J表达的是节流过程中温度–压力的关系，温度、压力均为状态参数，其变化与路径无关，所以可以利用等焓线分析推导。 10．既然绝热节流前后焓值不变，为什么作功能力有损失？ Ti,min 答：绝热节流后气体的压力降低，可逆绝热膨胀过程焓降所

图7–13 转回曲线(b) 能作出的功没有作出，导致节流后焓仍然等于节流前。该作

出的功没有作出，就产生了作功能力损失。

11．多股气流汇合成一股混合气流称作合流，请导出各股支流都是理想气体的混合气流温度表达式。混合气体的熵值是否等于各股支流熵值之和，为什么？应该怎么计算？

等焓线 第八章 压气机的热力过程

1．利用人工打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，工程上压气机气缸常以水冷却或气缸上有肋片，为什么？

答：湿布使打气筒散热增强，气缸水冷或加装肋片也是为了增强散热，从而使压缩过程离开绝热靠近定温，压缩耗功减少。

2．既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除它？

答：对于往复式压气机，余隙容积不可能完全消除；对于旋转式压气机，则有可能完全消除。

3．如果由于应用气缸冷却水套以及其他冷却方法，气体在压气机气缸中已经能够按定温过程进行压缩，这时是否还需要采用分级压缩？为什么？

答：还需要分级压缩。是为了减小余隙容积的影响。但不需要中间冷却。

4．压气机按定温压缩时，气体对外放出热量，而按绝热压缩时，不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？

答：压气机耗功中有意义的部分是技术功，不考虑宏观动能和势能的变化，就是轴上输入的功（由设备直接加诸气体的机械功），而同样进出口压力定温过程消耗的技术功比绝热过程少，绝热过程消耗的技术功有一部分用于提高气体温度。

5．压气机所需的功可从热力学第一定律能量方程式导出，试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功并用T–s图上面积表示其值。

q??h?wt?s?Rglnp1p2答：由第一定律能量方程式，

?h?0定温过程，pwc?RgT1ln2所以，p1同时 则有 多变过程

绝热压缩过程q?0，所以

wc??wt??q??T?s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2's1--f-n-1

多变过程所作的功为图中面积1-2’n-j-g-2n-

.

6．活塞式压气机生产高压气体为什么要采用多级压缩及级间冷却的工艺？

7．叶轮式压气机不可逆绝热压缩比可逆绝热压缩多消耗功可用图7-2上面积m2s2'nm表示，这是否即是此不可逆过程作功能力损失？为什么？ 答：多消耗的功量并不就是损失的做功能力损失。因为

i?T0?sg?T0(s2'?s1)?T0(s2'?s1)?2T(s2'?s1)为图7-2上面积1-7-n-m所示。

T p2

2 p1 1 O s 图8–13 思考题8–8附图 8．如图8–13所示的压缩过程1–2若是可逆的，则这一过程是什么过程？它与不可逆绝热压缩过程1–2的区别何在？两者之中哪一过程消耗的功大？大多少？

答：若压缩过程1-2 是可逆的，则为升温升压吸热过程。它与不可逆绝热压缩过程的区别是：该过程没有不可逆因素的影响，所消耗的功是最小的，且可以在T-s 图上把该过程的吸热量表示出来。对于不可逆绝热压缩过程q = Δu + w，w = ?Δu，而可逆绝热压缩过程q = Δu + w，w = q ? Δu所以

2不可逆过程消耗的功大，数值为

?Tds1第九章 气体动力循环

1.从热力学理论看为什么混合加热理想循环的热效率随压缩比ε和定容增压比λ的增大而提高，随定压预胀比ρ的增大而降低？

答：因为随着压缩比ε和定容增压比λ的增大循环平均吸热温度提高，而循环平均放热温度不变，故混合加热循环的热效率随压缩比ε和定容增压比λ的增大而提高。混合加热循环的热效率随定压预胀比ρ的增大而减低，这时因为定容线比定压线陡，故加大定压加热份额造成循环平均吸热温度增大不如循环平均放热温度增大快，故热效率反而降低。

2.从内燃机循环的分析、比较发现各种理想循环在加热前都有绝热压缩过程，这是否是必然的？

答：不是必然的，例如斯特林循环就没有绝热压缩过程。对于一般的内燃机来说，工质在气缸内压缩，由于内燃机的转速非常高，压缩过程在极短时间内完成，缸内又没有很好的冷却设备，所以一般都认为缸内进行的是绝热压缩。

3. 卡诺定理指出两个热源之间工作的热机以卡诺机的热效率最高，为什么斯特林循环的热效率可以和卡诺循环的热效率一样？

答：卡诺定理的内容是：在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都相同，与可逆循环的种类无关，与采用哪一种工质无关。定理二：在温度同为T1的热源和同为T2的冷源间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。由这两条定理知，在两个恒温热源间，卡诺循环比一切不可逆循环的效率都高，但是斯特林循环也可以做到可逆循环，因此斯特林循环的热效率可以和卡诺循环一样高。

4.根据卡诺定理和卡诺循环，热源温度越高，循环热效率越大，燃气轮机装置工作为什么要用二次冷却空气与高温燃气混合，使混合气体降低温度，再进入燃气轮机？ 答：这是因为高温燃气的温度过高，燃气轮机的叶片无法承受这么高的温度，所以为了保护燃气轮机要将燃气降低温度后再引入装置工作。同时加入大量二次空气，大大增加了燃气的流量，这可以增加燃气轮机的做功量。

5.卡诺定理指出热源温度越高循环热效率越高。定压加热理想循环的循环增温比τ高，循环的最高温度就越高，但为什么定压加热理想循环的热效率与循环增温比τ无关而取决于增压比π？

答：提高循环增温比，可以有效的提高循环的平均吸热温度，但同时也提高了循环的平均放热温度，吸热和放热均为定压过程，这两方面的作用相互抵消，因此热效率与循环增温比无关。但是提高增压比，p1不变，即平均放热温度不变，p2提高，即循环平均吸热温度提高，因此循环的热效率提高。

6.以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例，总结分析动力循环的一般方法。 答：分析动力循环的一般方法：首先，应用“空气标准假设”把实际问题抽象概括成内可逆理论循环，分析该理论循环，找出影响循环热效率的主要因素以及提高该循环效率的可能措施，以指导实际循环的改善；然后，分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际损失的部位、大小、原因及提出改进办法。

7.内燃机定容加热理想循环和燃气轮机装置定压加热理想循环的热效率分别为

11?t?1?k?1和?t?1?(k?1)/k。若两者初态相同，压缩比相同，他们的热效率是否相同？

??为什么？若卡诺循环的压缩比与他们相同，则热效率如何？为什么？

答：若两者初态相同，压缩比相同，它们的热效率相等。因为 对于定压加热理想循环来说

p1??(1)k，将其带入定压理循环热效率的公式可知，二p2?2T1??(1)k?1??k?1，又因为卡诺循环的热效率为T2?2者的效率相等。对于卡诺循环来说，

1T1??1?1?1??1??k?1， 所以卡诺循环和它们的效率相等。

T1T2T28.活塞式内燃机循环理论上能否利用回热来提高热效率？实际中是否采用？为什么？

答：理论上可以利用回热来提高活塞式内燃机的热效率，原因是减少了吸热量，而循环净功没变。在实际中也得到适当的应用。如果采用极限回热，可以提高热效率但所需的回热器换热面积趋于无穷大，无法实现 。 9.燃气轮机装置循环中，压缩过程若采用定温压缩可减少压缩所消耗的功，因而增加了循环净功(如图8-1)，但在没有回热的情况下循环热效率为什么反而降低，试分析之。

答：采用定温压缩后，显然循环的平均吸热温度T1降低，而循环的平均放热温度T2却没有变化，

??1?T1，因此整个循环的热效率反而降低。 T210.燃气轮机装置循环中，膨胀过程在理想极限情况下采用定温膨胀，可增大膨胀过程作出的功，因而增加了循环净功(如图8-2)，但在没有回热的情况下循环热效率反而降低，为什么？

答：在膨胀过程中采用定温膨胀，虽然增加了循环净功，但是却提高了循环的平均放热温度T2，而整个循环的平均吸热温度T1没有变化，热效率??1?T1，因此循环的T2热效率反而降低。

11、燃气轮机装置循环中，压气机耗功占燃气轮机输出功的很大部分（约60%），为什么广泛应用于飞机、舰船等场合？

答：因为燃气轮机是一种旋转式热力发动机，没有往复运动部件以及由此引起的不平衡惯性力，故可以设计成很高的转速，并且工作是连续的，因此，它可以在重量和尺寸都很小的情况下发出很大的功率。而这正是飞机、舰船对发动机的要求。

12、加力燃烧涡轮喷气式发动机是在喷气式发动机尾喷管入口前装有加力燃烧用的喷油嘴的喷气发动机，需要突然提高飞行速度是此喷油嘴喷出燃油，进行加力燃烧，增大推力。其理论循环1-2-3-6-7-8-1（如图8-3）的热效率比定压燃烧喷气式发动机循环1-2-3-4-1的热效率提高还是降低？为什么？

答：理论循环1-2-3-6-7-8-1的热效率小于定压燃烧喷气式发动机循环1-2-3-4-1的热效率。因为由图中可以看出循环6-7-8-4-6的压缩比小于循环1-2-3-4-1，因此循