第九章、工程热力学思考题答案
第九章工程热力学思考题答案
第九章气体动力循环1、从热力学理论瞧为什么混合加热理想循环的热效率随压缩比ε与定容增压比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与定容增压比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与定容增压比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,这就是否就是必然的？答:不就是必然的,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就是绝热压缩。
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与卡诺循环的热效率一样？答:卡诺定理的内容就是:在相同温度的高温热源与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的热源与同为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,但就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与卡诺循环一样高。
4、根据卡诺定理与卡诺循环,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:这就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。
工程热力学-思考题答案-沈维道-第九章
第九章 实际气体答：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. 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曲线。
因此不能取常数。
3. 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. 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. 答：在相同的压力与温度下，不同气体的比体积是不同的，但是只要他们的和分别相同，他们的必定相同这就是对应态原理，。
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，对比压力，对比比体积。
6. 答：对简单可压缩的系统，任意一个状态参数都可以表示成另外两个独立参数的函数。
其中，某些状态参数若表示成特定的两个独立参数的函数时，只需一个状态函数就可以确定系统的其它参数，这样的函数就称为“特性函数”由函数知且将两公式进行对比则有，但是对于比容无法用该函数表示出来，所以此函数不是特性函数。
7.答：将状态方程进行求导，然后带入热力学能、焓或熵的一般关系式，在进行积分。
),(T p f Z =r p r T r v 0),,(=r r r v T p f c T T r T =c p p r p =c v v r v =),(p s u u =dp p u ds s u du v p ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=pdv Tds du -=p s u T ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=8. 答：以为独立变量时,将第二方程代入同时，得到同理：以为独立变量时,将第三方程代入，得到以为独立变量时，将第一方程代入得以为独立变量时，将第三方程代入得9. 答：热力学能、焓、熵都是状态参数，计算两个平衡状态之间的变量可任意选择其过程。
工程热力学课后作业答案(第九章)第五版
9-1压力为0.1MPa,温度为20℃地空气,分别以100、300、500及1000m/s 地速度流动,当被可逆绝热滞止后,问滞止温度及滞止压力各多少？解：h 1=1T c p =1.01×293=296kJ/kgh 0=h 1+22c 当c=100m/s 时：h 0=301 kJ/kg,T 0＝p c h 0＝298K,11010)(-=k k T T p p ＝0.106 MPa 当c=300m/s 时：h 0=341 kJ/kg,T 0＝337.6K,p 0= 0.158MPa当c=500m/s 时：h 0=421 kJ/kg,T 0＝416.8K,p 0= 0.33MPa当c=1000m/s 时：h 0=796 kJ/kg,T 0＝788.1K,p 0= 0.308MPa9-2质量流量1=mkg/s 地空气在喷管内作定熵流动,在截面1-1处测得参数值p 1= 0.3MPa,t1＝200℃,c1=20m/s.在截面2-2处测得参数值p 2＝0.2MPa.求2-2截面处地喷管截面积. 解：=⨯==3.0528.01p p c β0.1584>0.2 MPa采用渐缩喷管.c1=20m/s 较小忽略.因此2-2截面处是临界点==-k k p p T T 12)12(1421K ==222P RT v 0.6m 3/kg =--=-])12(1[11221k k p p k kRT c 323m/s =⨯=222c m v f 0.00185m 39-3渐缩喷管进口空气地压力p 1= 2.53MPa,t1＝80℃,c1=50m/s.喷管背压p b = 1.5MPa.求喷管出口地气流速度c2,状态参数v2、t2.如喷管出口截面积f2=1cm 2,求质量流量.解: ⨯==528.01p p c β 2.53=1.33<1.5 MPa没有到临界.滞止温度：pc c T T 21021+=＝354.24K滞止压力：1)10(10-=k k T T p p ＝2.56 MPa =--=-])02(1[10221k k p p k kRT c 317.5 m/s k k p p T T 1)12(12-=＝304K ==222P RT v 0.058 m 3/kg ==222v c f m 0.55 m 3/s9-4如上题喷管背压p b = 0.1MPa.求喷管出口地气流速度及质量流量？解：⨯==528.01p p c β 2.53=1.33 MPa >p b所以渐缩喷管进口截面压力p2＝p c ＝1.33 MPa由定熵过程方程可得：（按c1＝0处理）k k p p T T 1)12(12-=＝294Kc2＝a ＝2KRT ＝344 m/s==222P RT v 0.0634 m 3/kg ==222v c f m 0.543 m 3/s9-5空气流经喷管作定熵流动,已知进口截面上空气参数p 1= 0.7MPa,t1＝947℃,c1=0m/s.喷管出口处地压力p2分别为0.5 MPa 及0.12 MPa,质量流量均为5.0=mkg/s.试选择喷管类型,计算喷管出口截面处地流速及出口截面积.解：（1）p2＝0.5MPa⨯==528.01p p c β0.7=0.37 MPa <p b未到临界,选用渐缩喷管.k k p p T T 1)12(12-=＝1108K =--=]21[122T T k kR c 474 m/s ==222P RT v 0.636 m 3/kg2c （2）p2＝0.12MPa⨯==528.01p p c β0.7=0.37 MPa>p b选缩放喷管.k k p p T T 1)12(12-=＝737K =--=]21[122T T k kR c 985 m/s ==222P RT v 1.76 m 3/kg =⨯=222c m v f 8.9cm 29-6空气流经一断面为0.1m 2地等截面通道,在截面1-1处测得c1=100m/s,p 1= 0.15MPa,t1＝100℃；在截面2-2处,测得 c2=171.4m/s,p 2＝0.14MPa.若流动无摩擦损失,求（1）质量流量；（2）截面2-2处地空气温度；（3）截面1-1与截面2-2之间地传热量.解：（1）质量流量==111P RT v 0.71 m 3/kg ==11v fc m 14.08 kg /s （2）08.144.1711.022⨯==m fc v ＝1.22 m 3/kg ==R v p T 222595K （3）=∆=t mc q p 3141kJ/s9-7有p 1= 0.18MPa,t1＝300℃地氧气通过渐缩喷管,已知背压p b = 0.1MPa.喷管出口直径d2=10mm.如不考虑进口流速地影响,求氧气通过喷管地出口流速及质量流量.解： p2＝0.1 MPa⨯==528.01p p c β0.18=0.1 MPa =p b出口为临界流速=+=112RT k k c c 416.7 m/s 质量流量 k k p p T T 1)12(12-=＝484K2P ==2v fc m 0.026 kg /s9－8空气通过一喷管,进口压力p 1= 0.5MPa,t1＝600K,质量流量为=m1.5kg/s.如该喷管地出口处压力为p 2= 0.1MPa,问应采用什么型式地喷管？如不考虑进口流速影响,求定熵膨胀过程中喷管出口气流流速及出口截面积.如为不可逆绝热流动,喷管效率η＝0.95,则喷管气体出口速度及出口截面积各为多少？解：⨯==528.01p p c β0.5=0.264 MPa >p 2所以应采用缩放喷管.(1)出口流速：=-k k p p 1)12(0.6314k k p p T T 1)12(12-=＝378.8K ==222P RT v 1.09 m 3/kg =--=-])12(1[11212k k p p k kRT c 667m/s22c mv f =＝24.5cm 2 (2)==2'2c c η650 m/s=--=)21(1'2T T T T η390 K==2'2'2P RT v 1.12 m 3/kg 2'2'c mv f =＝25.8cm 29-9某燃气p 1= 1MPa,t1＝1000K,流经渐缩渐扩喷管.已知喷管出口截面上地压力p 2=0. 1MPa,进口流速c1＝200m/s,喷管效率η＝0.95,燃气地质量流量=m50kg/s,燃气地比热k ＝1.36,定压质量比热c p ＝1kJ/(kg.K).求喷管地喉部截面积和出口截面积.解：进口流速c1＝200m/s=221c 20 kJ/kg 远小于燃气地进口焓1T c p ＝1000 kJ/kg 忽略.出口流速：=-k k p p 1)12(0.5436k k p p T T 1)12(12-=＝543.6K=-=)21(72.442T T c c p 955m/s==2'2c c η931 m/s=--=)21(1'2T T T T η566 Kp c k k R 1-=＝264.7 kJ/(kg.K) ==2'2'2P RT v 1.5 m 3/kg 出口截面积2'2'c mv f =＝805cm 2 (2)喉部流速：===1p p c β0.535 MPak k c T T 11-=β＝847.4K==)c c kRT c 552m/s==cc c P RT v 0.4193 m 3/kg 喉部截面积cc c mv f ''=＝380cm 29-10水蒸气压力p 1= 0.1MPa,t 1＝120℃以500m/s 地速度流动,求其滞止焓、滞止温度和滞止压力.解：p 1= 0.1MPa,t 1＝120℃时水蒸气焓h 1=2716.8 kJ/kg,s1=7.4681 kJ/(kg.K)滞止焓h 0= h 1+c 2/2=2841.8 kJ/kg查表得p 0=0.19 MPat 0=185.7℃9-11水蒸气地初参数p 1= 2MPa,t 1＝300℃,经过缩放喷管流入背压p b = 0.1MPa 地环境中,喷管喉部截面积20cm 2.求临界流速、出口速度、质量流量及出口截面积. 解：h 1=3023 kJ/kg,s1=6.765 kJ/(kg.K)p c = 0.546×2=1.092 MPah c =2881 kJ/kg,v c =2.0 m 3/kgh 2=2454 kJ/kg,v 2=1.53 m 3/kgc c ==-c h h 172.44532.9 m/sc 2==-2172.44h h 1066.7 m/s质量流量==cc v c f m min 0.533 kg /s 222c mv f =＝76.4cm 29-12解：h 1=3231 kJ/kg,节流后s=7.203 kJ/(kg.K)h 2=3148 kJ/kg,v 2=0.2335 m 3/kgp b /p>0.546渐缩喷管c 2==-2172.44h h 407.4 m/s==22v fc m 0.35 kg /s9-13解：查表得h 2=2736 kJ/kg由p 1= 2MPa 等焓过程查表得x1＝0.97t1=212.4℃=⨯--=--=610)21.0(4.2121301212p p t t j μ43.4K/MPa9-14解:查表得：h 1=3222 kJ/kg h 2=3066 kJ/kgc 2==-2172.44h h 558.6 m/s2'2c c ϕ= ＝519 m/s动能损失：=-2)1(222c ϕ21 kJ/kg9-15解：=+=∆1ln 12ln 2v v R T T c s v 0.199 kJ/(kg.K) （理想气体地绝热节流过程温度相等） 用损s T s s T h h e x ∆=-+-=∆0)21(021＝59.7 kJ/kg9-16解：由2/22/12221c T c c T c p p +=+得 ==-)1/()12(12k k p p T T 355K 2/)12(2122c T T c c p +-=＝337m/s。
工程热力学(第三版)习题答案全解可打印第九章
π
pV 400 ∴ q m = 400 × 1 es = × R g T1 60
可逆定温功压缩功率为：
Wc ,T = − p1V1 ln =−
p2 p1
400 8 π × 0.1 × 10 6 × 0.786 × × 0.3 2 × 0.2 × ln = 15.4 × 10 3 J = 15.4kW s 60 4 1
n = 3× p1 v1 (π n −1 t1 = 20°C
n −1 n
p4 12.5 =3 =5 p1 0 .1
（1） wc = 3wc , L
Q p1 = 0.1MPa
− 1) ∴v =
1 1.3−1 1.3
R g T1 p1
=
287 × 293.15 0.1× 10
6
= 0.8413 m
3
kg kg
− 1] =
1.4 × 0.1× 10 6 × 140 × [6 1.4 − 1
1.4 −1 1.4
− 1] = 327.9 × 10 5 J
h
327.9 ×10 5 = 9108.3W = 9.11KW 3600 p n p1V1 [( 2 ) n −1 p1
n −1 n
（3）多变压缩
Wt , n = Nn = − 1] = 1 .2 × 0.1×10 6 × 140 × [6 1 .2 − 1
V h = 0.009m 3
π =7
1 n
σ = 0.06
1 n
n = 1.3
1
（1） η v = 1 −
Vc (π Vh
− 1) = 1 − σ (π
− 1) = 1 − 0.06 × (7 1.3 − 1) = 0.792
清华大学工程热力学思考题答案
一个常数？ 答： 根据定压比热容和定容比热容的定义，以及理想气体状态方程可 以推导出，（见课本79页）。可见，两者之差为常数。
第二章 思考题参考答案
1． 工质膨胀时是否必须对工质加热？工质边膨胀边放热可能否？ 工质边被压缩边入热量可以否？工质吸热后内能一定增加？ 对工质加热，其温度反而降低，有否可能？
答：由闭口系统热力学第一定律关系式： 规定吸热，对外做功。
(1) 不一定；工质膨胀对外做功，，由于可以使，因此可能出现，即 对外放热；
态量。而这里所指的比热容并不是在以上特定过程下的比热容，因此仅
可以表示成为：。可见，这里所指的比热容是由两个参数决定的，且是
与过程有关的量。
7． 理想气体的内能和焓为零的起点是以它的压力值、还是以它的
温度值、还是压力和温度一起来规定的？
答：由于理想气体的内能和焓仅为温度的单值函数，与压力无关，因此
理想气体的内能和焓为零的起点是以它的温度值（热力学温度值）来规
1．进行任何热力分析是否都要选取热力系统？ 答：是。热力分析首先应明确研究对象，根据所研究的问题人为地划定 一个或多个任意几何面所围成的空间，目的是确定空间内物质的总和。 2．引入热力平衡态解决了热力分析中的什么问题？ 答：若系统处于热力平衡状态，对于整个系统就可以用一组统一的并具 有确定数值的状态参数来描述其状态，使得热力分析大为简化。 3．平衡态与稳定态的联系与差别。不受外界影响的系统稳定态是否是 平衡态？ 答：平衡态和稳定态具有相同的外在表现，即系统状态参数不随时间变 化；两者的差别在于平衡态的本质是不平衡势差为零，而稳定态允许不 平衡势差的存在，如稳定导热。可见，平衡必稳定；反之，稳定未必平 衡。 根据平衡态的定义，不受外界影响的系统，其稳定态就是平衡态。 在不受外界影响（重力场除外）的条件下，如果系统的状态参数不随时 间变化，则该系统所处的状态称为平衡状态。 4．表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化， 测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？ 答：由于表压力和真空度都是相对压力，而只有绝对压力才是工质的压 力。表压力与真空度与绝对压力的关系为： 其中为测量当地的大气压力。
工程热力学思考题及答案之欧阳歌谷创作
工程热力学思考题及答案欧阳歌谷（2021.02.01）第一章基本概念1.闭口系与外界无物质交换，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？答：不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。
2.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，所以开口系统不可能是绝热系。
对不对，为什么？答：这种说法是不对的。
工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。
3.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：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是它们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.假如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 = pb+pe(p >pb)，pv=pb−p (pb<p)中，当地大气压是否必定是环境大气压？答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5.温度计测温的基本原理是什么？答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.经验温标的缺点是什么？为什么？答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.促使系统状态变化的原因是什么？答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化。
工程热力学课后作业答案chapter9
9-1压力为0.1MPa ，温度为20℃的空气，分别以100、300、500及1000m/s 的速度流动，当被可逆绝热滞止后，问滞止温度及滞止压力各多少？解：h 1=1T c p =1.01×293=296kJ/kgh 0=h 1+22c 当c=100m/s 时：h 0=301 kJ/kg ，T 0＝pc h 0＝298K ，11010)(-=k k T T p p ＝0.106 MPa 当c=300m/s 时：h 0=341 kJ/kg ，T 0＝337.6K ，p 0= 0.158MPa当c=500m/s 时：h 0=421 kJ/kg ，T 0＝416.8K ，p 0= 0.33MPa当c=1000m/s 时：h 0=796 kJ/kg ，T 0＝788.1K ，p 0= 0.308MPa9-2质量流量1=mkg/s 的空气在喷管内作定熵流动，在截面1-1处测得参数值p 1= 0.3MPa ，t1＝200℃，c1=20m/s 。
在截面2-2处测得参数值p 2＝0.2MPa 。
求2-2截面处的喷管截面积。
解：=⨯==3.0528.01p p c β0.1584>0.2 MPa采用渐缩喷管。
c1=20m/s 较小忽略。
因此2-2截面处是临界点==-k k p p T T 12)12(1421K ==222P RT v 0.6m 3/kg =--=-])12(1[11221k k p p k kRT c 323m/s=⨯=222c m v f 0.00185m 39-3渐缩喷管进口空气的压力p 1= 2.53MPa ，t1＝80℃，c1=50m/s 。
喷管背压p b = 1.5MPa 。
求喷管出口的气流速度c2，状态参数v2、t2。
如喷管出口截面积f2=1cm 2，求质量流量。
解: ⨯==528.01p p c β 2.53=1.33<1.5 MPa没有到临界。
滞止温度：pc c T T 21021+=＝354.24K 滞止压力：1)10(10-=k kT T p p ＝2.56 MPa =--=-])02(1[10221k k p p k kRT c 317.5 m/s k k p p T T 1)12(12-=＝304K ==222P RT v 0.058 m 3/kg ==222v c f m 0.55 m 3/s9-4如上题喷管背压p b = 0.1MPa 。
工程热力学课后作业答案(第九章)第五版
9-1压力为0.1MPa ，温度为20℃的空气，分别以100、300、500及1000m/s 的速度流动，当被可逆绝热滞止后，问滞止温度及滞止压力各多少？解：h 1=1T c p =1.01×293=296kJ/kgh 0=h 1+22c 当c=100m/s 时：h 0=301 kJ/kg ，T 0＝p c h 0＝298K ，11010)(-=k k T T p p ＝0.106 MPa 当c=300m/s 时：h 0=341 kJ/kg ，T 0＝337.6K ，p 0= 0.158MPa当c=500m/s 时：h 0=421 kJ/kg ，T 0＝416.8K ，p 0= 0.33MPa当c=1000m/s 时：h 0=796 kJ/kg ，T 0＝788.1K ，p 0= 0.308MPa9-2质量流量1=mkg/s 的空气在喷管内作定熵流动，在截面1-1处测得参数值p 1= 0.3MPa ，t1＝200℃，c1=20m/s 。
在截面2-2处测得参数值p 2＝0.2MPa 。
求2-2截面处的喷管截面积。
解：=⨯==3.0528.01p p c β0.1584>0.2 MPa采用渐缩喷管。
c1=20m/s 较小忽略。
因此2-2截面处是临界点==-k k p p T T 12)12(1421K ==222P RT v 0.6m 3/kg =--=-])12(1[11221k k p p k kRT c 323m/s =⨯=222c m v f 0.00185m 39-3渐缩喷管进口空气的压力p 1= 2.53MPa ，t1＝80℃，c1=50m/s 。
喷管背压p b = 1.5MPa 。
求喷管出口的气流速度c2，状态参数v2、t2。
如喷管出口截面积f2=1cm 2，求质量流量。
解: ⨯==528.01p p c β 2.53=1.33<1.5 MPa没有到临界。
滞止温度：pc c T T 21021+=＝354.24K滞止压力：1)10(10-=k k T T p p ＝2.56 MPa =--=-])02(1[10221k k p p k kRT c 317.5 m/s k k p p T T 1)12(12-=＝304K ==222P RT v 0.058 m 3/kg ==222v c f m 0.55 m 3/s9-4如上题喷管背压p b = 0.1MPa 。
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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1
1
1--=κεηt 和κκπη1
11--=t 。
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21v v =
ε，1
2p p =π。
对于定压加热理想循环来说κ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=2112v v p p ，将其带入定压加热理想循环热效率的公式可知，二者的效率相等。
对于卡诺循环来说，112121--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=κκεv v T T ，又因为卡诺循环的热效率为12
11211111--=-=-=κε
ηT T T T ,所以卡诺循环和它们的效率相等。
8、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T 1降低，而循环的平均放热温度T 2却没有变化，1
21T T -
=η，因此整个循环的热效率反而降低。
10、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？
图 8-2 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T 2，而整个循环的平均吸热温度T 1没有变化，热效率1
21T T -=η因此循环的热效率反而降低。
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，因此循环6-7-8-4-6的热效率小于循环1-2-3-4-1，因此理论循环1-2-3-6-7-8-1虽然增大了循环的做功量，但是效率却降低了。
13、有一燃气轮机装置，其流程示意图如图8-4 所示，它由一台压气机产生压缩空气，而后分两路进入两个燃烧室燃烧。
燃气分别进入两台燃气轮机，其中燃气轮机Ⅰ发出的动力全部供给压气机，另一台燃气轮机Ⅱ发出的动力则为输出的净功率。
设气体工质进入让汽轮机Ⅰ和Ⅱ时状态相同，两台燃气轮机的效率也相同，试问这样的方案和图9-16、图9-17所示的方案相比较（压气机的s C ,η和燃气轮机的T η都相同）在热力学效果上有何差别？装置的热效率有何区别？
答：原方案：循环吸热量：t cm Q ∆=1
循环功量：()()][1243h h h h m w w w c T net ---=-=
题中方案：循环吸热量：t cm t cm t cm Q B A ∆=∆+∆='1 （1） 循环净功：()43'h h m w B net -= （2）
对于此方案，m A (h 3-h 4)=m(h 2-h 1) （3） 由（1）（2）（3）可以得到()()[]1243'h h h h m w net ---=
所以这两种方案的循环吸热量和循环净功均相等，因此它们的热力学效果和热效率均相等。