内容发布更新时间 : 2024/11/16 20:24:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
用p－h图求：（1）在蒸发器中吸收的热量；（2）若压缩是可逆绝热的，压缩1kg氟里昂22所需的技术功以及氟里昂22的压缩终温。 解 工质在蒸发器中的等压吸热过程1－2和在压缩机中的可逆绝热过程2－3表示在p－h图上，如图6－13所示。等压吸热过程1－2已知在湿饱和蒸气区，是一条等压、等温的水平线。其中，状态1位于=5℃
的等温线与
＝0.2的等干度线的交点。状
态2位于==5℃的等温线与x＝1的等干度线的交点。状态3位于＝l.6×
Pa
的等压线与=
的等熵线的交点。状态点确定后，从图上可读得
＝247kJ/kg，
＝407kJ/kg，
＝432kJ/kg，＝58℃
由此可得蒸发器中的吸热 =(407-247)kJ/kg=160kJ/kg
技术功 =
-=(407-432)kJ/kg=-25kJ/kg 压缩终温
＝58℃
例题5－3 当地当时大气压力为0.1MPa，空气温度为30℃，相对湿度为60％，试分别用解析法和焓湿图求湿空气的露点
，含湿量d，水蒸气分压力
及焓h。
解（1）解析法 水蒸气分压力
＝φ
查饱和蒸汽表得：t＝30℃时，＝4.246kPa
因而
=0.6×4.246kPa=2.548kPa
露点温度是与相应的饱和温度，查饱和蒸汽表得
=(
)=21.3℃
含湿量d=0.622=0.622×=1.626×kg/kg(干空气）
湿空气的焓
h=1.005t+d(2501+1.86t)=1.005×30+1.626×(2501+1.86×30)=71.72kJ/(kg.K)(干空气）
（2）图解法
如右图所示，由φ＝60％及t＝30℃，在h－d图上找到的交点1，即为湿空气的状态。从图中可读得
d=16.2g/kg（干空气）
h=717.7kJ/kg（干空气）
由1点作等d线向下与φ=100%线相交，交点的温度即为=21.5℃；由1点作等d
线向下与＝f(d)相交，即为水蒸气分压力，通过此交点向右侧纵坐标读得
＝
25kPa。 例题 5－4 压力
＝100kPa，温度＝27℃的空气，流经扩压管时压力提高到
＝
180kPa。问空气进入扩压管时至少有多大流速？这时进口马赫数是多少？应设计成什么形状的扩压管？ 解 （1）依题意
＝0，根据稳流能量方程
（2）
（3）因
＜1，所以应设计成渐扩扩压管。
1. 判断过程的方向性，求极值
例题4－1欲设计一热机，使之能从温度为973K的高温热源吸热2000kJ，并向温度为303K的冷源放热800kJ。（1）问此循环能否实现？（2）若把此热机当制冷机用，从冷源吸热800kJ，能否可能向热源放热2000kJ？欲使之从冷源吸热800KJ，至少需耗多少功？ 解: （1）
方法1：利用克劳修斯积分式来判断循环是否可行。如图4－5a所示
所以此循环能实现，且为不可逆循环。
方法2：利用孤立系熵增原理来判断循环是否可行。如图4－5a所示，孤立系由热源、冷源及热机组成，因此
（a）
式中：ΔSH和ΔSL分别为热源T1及冷源T2的熵变；ΔSE为循环的熵变，即工质的
熵变。因为工质经循环恢复到原来状态，所以 ΔSE＝0 （b）
而热源放热，所以
冷源吸热，则
将式（b）、（c）、（d）代入式（a），得
所以此循环能实现。
方法3：利用卡诺定理来判断循环是否可行。若在T1和T2之间是一卡诺循环，则循环效率为
而欲设计循环的热效率为
即欲设计循环的热效率比同温限问卡诺循环的低，所以循环可行。 （2）
若将此热机当制冷机用，使其逆行，显然不可能进行，因为根据上面的分析，此热机循环是不可逆循环。当然也可再用上述3种方法中的任一种，重新判断。 欲使制冷循环能从冷源吸热800N，假设至少耗功Wmin，根据孤立系熵增原理，此时西Δsiso=0，参见图4－5b 于是解得Wmin＝1769kJ 讨论
（1）对于循环方向性的判断可用例题中3种方法的任一种。但需注意的是：克劳修斯积分式适用于循环，即针对工质，所以热量、功的方向都以工质作为对象考虑；而熵增原理表达式适用于孤立系统，所以计算熵的变化时，热量的方向以构成孤立系统的有关物体为对象，它们吸热为正，放热为负。千万不要把方向搞错，以免得出相反的结论。
（2）在例题所列的3种方法中，建议重点掌握孤立系熵增原理方法，因为该方法无论对循环还是对过程都适用。而克劳修斯积分式和卡诺定理仅适用于循环方向性的判断。
2. 典型不可逆过程有效能损失的计算
有温差传热的不可逆过程 例题4－2 将=0.1MPa、
＝250℃的空气定压冷却到
=80℃，求单位质量空气放出热量中的有效能为多少？环境温度为27℃，若将比热量全部放给环境，则有效能损失为多少？将热量的有效能及有效能损失表示在T－s图上。
解（1）放出热量中的有效能
（2）将此热量全部放给环境，则热量中的有效能全部损失，即
或取空气和环境组成孤立系，则
于是有效能损失为
（3）如图4－12所示，热量的有效能为面积1－2－a－b－1所示。有效能损失为面积b－d－e－f－b所示。 Ⅱ.扩散、混合过程
工质向真空的扩散，不同工质的混合或不同状态的同一工质的混合等都是不可逆过程，要它们恢复原状都要付出代价。
3.
有关的题型大致有以下几类： 1.的计算与性质；
2.判断过程方向性，求极值； 3.计算损失； 4.确定效率。
前面用熵法计算的问题都可采用析法求解。
例题4－3试用分析法求解下题，并求燃气轮机的效率。 1kg空气经绝热节流，由状态＝0.6MPa，＝127℃变化到状态
＝0.1 MPa。试确
定有效能损失（大气温度
＝300K）。
解 以第二组数据为例，根据，≤0，判断过程可能性。
取燃气、功源为孤立系
对于1kg的燃气，
其中
于是
所以第二组参数是正确的。
对于燃气轮机，因绝热，其拥平衡方程式为
效率
?2002 东华大学环境学院《工程热力学》网上教学组版权所有
工程热力学试题
水0℃时凝固热335kJ/kg。）（20分）
15．为了检查船舶制冷装置是否漏气，在充入制冷剂前，先进行压力实验，即将氮气充入该装置中，然后关闭所有通大气的阀门，使装置相当于一个密封的容器。充气结一：判 断（每题1分，共8分）
束时，装置内氮气的表压力为1Mpa，温度为27℃。24h后，环境温度下降为17℃（装
4．统熵增加的过程必为不可逆过程。 （ ） 置中氮气温度也下降为17℃），氮气的表压力为934.5Kpa。设大气压力为0.1Mpa,试
问该装置是否漏气?
5．湿空气的含湿量表示1kg湿空气中水蒸汽的含量。 （ ）
3．热能可以全部转化为机械能。 （ ） 4．当温度高于临界温度时工质永远处于气态。 （ ） 5．对气体加热温度一定升高。 （ ） 6．不可逆循环过程工质的熵变等于零。 （ ） 7．采用热电循环的主要目的在于提高其热效率。 （ ） 8．提高初压和降低终压，均可提高郎肯循环热效率。 （ ） 1. 某循环中，1-2为可逆等熵过程；2-3为可逆过程；3-4为可逆等熵；4-1为可逆定容过程。各过程部分参数如下表所示，填补表内空白并画出其p-v图和T-s图。（15分） 过程 Q kJ ΔU kJ W kJ 1--2 0 470.7
2--3 574.3 164.7 3--4 0
4--1 -209.6
0
5. 某位发明家研制了一种可兼作制冷和热泵用的机器，声称若环境温度
=283K，
压力 pb=0.1013MPa，该装置耗电功率7.5kW，每小时可将100kg0℃的水制成0℃的冰，同时使散热率为5×
kJ/h的房间保持恒温t=25℃，请评价其发明的可能性。（设
4. 利用热水取暖，进入取暖器的热水温度为90℃，流出时温度为50℃，若室内温
度维持25℃，为维持室内温度恒定需供热36000kJ/h,求（1）热水流量(kg/s)；（2）以水为系统，求过程的熵流、熵产及作功能力损失；（3）若采用电加热器，加热器的功率多少？作功能力损失多少？已知，水的焓值近似为 ；环境大气温度为0℃。假定空气作理想气体，比热容取定值，气体常数
=287J/(kg·K)、
=1005J/(kg·K)。（15分）
19．某热泵机组用R22作制冷剂。压缩机进口为蒸发温度下的干饱和蒸气，出口为2.2Mpa,105℃的过热蒸气，冷凝器出口为饱和液体，蒸发温度为-10℃。当夏季室外温度为35℃时给房间制冷，当冬季室外温度为0℃时供暖，均要求室温能维持20℃。若室内外温差每1℃时，通过墙壁等的传热量为1100kj/h。求： （1）将该循环示意图表示在lnp-h图上； （2）求制冷系数；
（3）室外温度为35℃时，制冷所需的制冷剂流量； （4）供暖系数;
20．某换热器用蒸汽加热流体。已知蒸汽进入换热器时h1=2870kj/kg，流出换热器时
干度x=0.85,h’=504.78kj/kg, h’’=2706.6kj/kg，求： （1）若加热量为3600000kj/h，求所需供蒸汽量；
（2）若被加热流体为水，却水吸热后温度升高15℃，求被加热水流量；
（3）若环境温度为15℃，求该过程引起的熵增和作功能力损失。