工程热力学课后答案
工程热力学课后答案--华自强张忠进

第三章理想气体热力学能、焓、比热容和熵的计算3-1 有1 kg氮,若在定容条件下受热,温度由100 ℃升高到500 ℃,试求过程中氮所吸收的热量。
解由附表1 查得氮气的比定容热容为 kJ/(kg·K), 因此,加热1 kg 氮气所需的热量为qV mcVT 2 −T 1=×400= kJ/kg3-2 有1 mol二氧化碳,在定压条件下受热,其温度由800 K 升高到 1 000 K,试求按定值比热容计算所引起的误差,并分析其原因。
解根据附表5 二氧化碳的热力性质表得qph2 −h1 =42769-32179=10590J/mol该计算结果为描述该过程热量的准确数值。
而如果按附表 1 ,则查得二氧化碳的比定压热容为kJ/(kg·K), 依此计算,加热1mol 二氧化碳所需的热量为q p c p0T 2 −T 1=×44×200=748 0J/mol两种方法的误差10590 −7480∆ %= %10590产生如此大误差的原因是,计算状态偏离定值比热的状态(25℃)较远,且过程温差较大。
3-3 有一个小气瓶,内装压力为20 MPa、温度为20 ℃的氮3 3气10 cm 。
该气瓶放置在一个 m 的绝热容器中,设容器内为真空。
试求当小瓶破裂而气体充满容器时气体的压力及温度,并10 分析小瓶破裂时气体变化经历的过程。
解 由附表1查得氮气的气体常数R g = 8 kJ/(kg K ),故m p i V i R T 20 6kg273 20g i 气体经历了一个不可逆的等温膨胀过程,在过程中Q =0,W =0, ∆ U =0,U 2=U i ,T 2=T i所以小瓶破裂而气体充满容器时的压力为p 2mR g T 2V 229320 kPa3-4 有一储气罐,罐中压缩空气的压力为 MPa ,温度为 37℃,现用去部分压缩空气而罐内压力降为1 MPa ,温度降为 ℃。
工程热力学 课后习题答案 可打印 第三版 第一章

pb = 755mm ,求容器中的绝对压力(以 MPa 表示) 。如果容器 ′ = 770mm ,求此时真空表上的读数(以 中的绝对压力不变,而气压计上水银柱高度为 pb
mmHg 表示)是多少? 解 :容器中气体压力低于当地大气压力,故绝对压力
p = pb − pv = (755 − 600)mmHg = 155mmHg = 0.0207MPa ′ = 770mmHg 。则此时真空表上的读数为 若容器中绝对压力不变,而大气压力变为 pb ′ = pb ′ − p = (770 − 155)mmHg = 615mmHg pv
3 3
程中 pV 持不变; (2)过程中气体先循 { p}MPa = 0.4 − 0.5 {V }m3 膨胀到 Vm = 0.6m ,再维持
3
压力不变,膨胀到 V2 = 0.8m 。分别求出两过程中气体作出的膨胀功。
3
解 (1)
W = ∫ pdV = ∫
1
2
2
1
pV V 0.8m3 dV = p1V1 ln 2 = 0.2 × 106 Pa ×0.4m3 × ln = 5.54 × 104 J 0.4m3 V V1
6
(2)A0=4πd =4×3.1416×1m =12.57m
2
2
2
F=A0Δp=A0(pb–p)=12.57 m2×(0.101×106Pa–691.75Pa)=1.261×106N
1-5 用∪型压力计测量容器中气体的压力,在水银柱上加一段水,则得水柱高 1020mm,水银 柱高 900mm, 如图 1-17 所示, 若当地大气压为 755mmHg, 求容器中气体的压力为多少 MPa? 解:
1-11 测得某汽油机气缸内燃气的压力与容积对应值如下表所示,求燃气在该膨胀过程中所作 的功。 p/MPa V /cm
工程热力学习题答案(全)

课后思考题及习题答案思考题1-2: 否,闭口是说没有物质交换绝热是说没有热量交换没有排除做功的可能,所以不是孤立系统。
思考题1-7:否,稳定但不平衡,平衡的概念是内外同时建立热和力的平衡,显然铁棒上各点的温度并不相同,即存在热的不平衡习题1-3:212111111262111ln ln 0.50.5100.172ln138.374kJ 0.1v vv pp v p v v p p v w pdv dv v ==⨯⨯⨯====⎰⎰ 习题1-4:sin B P gl ρα=+6310sin 0.1100.89.80720010sin30?=99215.44 Pa P B gl ρα-=-=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯3习题1-5:21w pdv =⎰1) p=定值:210.0560.020.71021kJ v v p w dv dv ⨯===⎰⎰;2) pV=定值:216211121110.05ln 0.7100.02ln 12.8kJ 0.02v vvp v v p v w pdv dv v =⨯⨯⨯====⎰⎰ 习题1-7:需由热泵向室内提供的热量为:31700001024010019264.43600Q ⨯=-⨯-= w120Q w ε=10219264.4==3.8535Q w ε=kw 习题1-9:1) 512010==3.9773600Q w ε=⨯2) 5210=107360074800Q Q w =--⨯= kJ/h 3) 127.783600Q w == kw思考题2-5:甲与乙的看法都是错误的。
首先依题意可知,如果瓶内氧气压力要减少一半,相应的质量也会减少一半。
对于甲的看法:虽然每次抽出的氧气体积不变,但是由于每抽气一次均会导致气瓶中的压力会有所有下降,每次抽出来的氧气质量也是不同的,甲的错误就在于认为每次抽出的来氧气质量会相同。
而对于乙的看法:乙则认为气瓶内氧气体积增大一倍,压力就会减半,但是在抽气过程中,瓶内氧气的质量是在改变的,因此其结论也是错误的。
工程热力学课后答案

《工程热力学》 沈维道主编 第四版 课后思想题答案(1~5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 b e p p p =+ ()b p p >; b v p p p =- ()b p p <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。
工程热力学(第五版_)课后习题答案(含题目)

对理想气体 h
3-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循 环,试填充表中所缺数据。 过程 1~2 2~3 3~4 4~5 解:同上题 3-7 解:热力系:1.5kg 质量气体 Q(kJ) 1100 0 -950 0 W(kJ) 0 100 0 50
Q U W
因为没有作功故 W=0; 对整个礼堂的空气和人来说 没有外来热量, 所以内能的增加为 0。 空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收,导致 的空气内能增加。
,
T=
cp cv R
T 0 T 0 473K=200℃
一只 0.06m3 的罐,与温度为 27℃、压力
3-13
解: W
h
为 7MPa 的压缩空气干管相连接,当阀门打开,空 气流进罐内,压力达到 5MPa 时,把阀门关闭。这 一过程进行很迅速,可认为绝热。储罐的阀门关闭 后放置较长时间,最后罐内温度回复到室温。问储 罐内最后压力是多少? 解:热力系:充入罐内的气体 由于对真空罐充气时,是焓变内能的过程
3-5,有一闭口系统,从状态 1 经 a 变化到状态 2, 如图,又从状态 2 经 b 回到状态 1;再从状态 1 经 过 c 变化到状态 2。在这个过程中,热量和功的某
闭口系统,状态方程:
p av b
U 1.5[(1.5 p2v2 85) (1.5 p1v1 85)]
3
=90kJ 由状态方程得 1000=a*0.2+b 200=a*1.2+b 解上两式得: a=-800 b=1160 则功量为
热量 Q(kJ) 10 -7 x2
膨胀 x1 -4 2
(1)对 1-a-2 和 2-b-1 组成一个闭口循环,有
Q W
工程热力学课后习题及答案第六版(完整版)

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/3v1=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CO 2压送到容积3m 3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CO 2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CO 2的质量1111RT v p m =压送后储气罐中CO 2的质量 2222RT v p m =根据题意容积体积不变;R =188.9B p p g +=11 (1) B p p g +=22(2)27311+=t T (3) 27322+=t T(4)压入的CO 2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 m 3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 m 3,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 m 3,充入容积8.5 m 3的储气罐内。
工程热力学课后题答案

工程热力学习题解答工程热力学习题解答第1章 基本概念基本概念1-1体积为2L 的气瓶内盛有氧气2.858g,求氧气的比体积、密度和重度。
解:氧气的比体积为3310858.2102−−××==m V v =0.6998 m 3/kg密度为vm V 110210858.233=××==−−ρ=1.429 kg/m 3重度80665.9429.1×==g ργ=14.01 N/m 31-2某容器被一刚性器壁分为两部分,在容器的不同部分安装了测压计,如图所示。
压力表A 的读数为0.125MPa,压力表B 的读数为0.190 MPa,如果大气压力为0.098 MPa,试确定容器两部分气体的绝对压力可各为多少?表C 是压力表还是真空表?表C的读数应是多少?解:设表A、B、C 读出的绝对压力分别为A p 、B p 和C p 。
则根据题意,有容器左侧的绝对压力为=+=+==125.0098.0gA b A p p p p 左0.223 MPa 又∵容器左侧的绝对压力为gB C B p p p p +==左 ∴033.0190.0223.0gB C =−=−=p p p 左 MPa<b p∴表C 是真空表,其读数为033.0098.0C b vC −=−=p p p =0.065 MPa 则容器右侧的绝对压力为=−=−=065.0098.0vC b p p p 右0.033 MPa1-3上题中,若表A 为真空表,其读数为24.0kPa,表B 的读数为0.036 MPa,试确定表C 的读数。
解:则根据题意,有容器左侧的绝对压力为=−=−==024.0098.0vA b A p p p p 左0.074 MPa 若表B 为压力表,则容器左侧的绝对压力为gB C B p p p p +==左 ∴038.0036.0074.0gB C =−=−=p p p 左 MPa<b p∴表C 是真空表,其读数为038.0098.0C b vC −=−=p p p =0.060 MPa 则容器右侧的绝对压力为=−=−=060.0098.0vC b p p p 右0.038 MPa 若表B 为真空表,则容器左侧的绝对压力为vB C B p p p p −==左习题1-2图∴110.0036.0074.0vB C =+=+=p p p 左 MPa>b p∴表C 是压力表,其读数为098.0110.0b C gC −=−=p p p =0.012 MPa1-4由于水银蒸气对人体组织有害,所以在水银柱面上常注入一段水,以防止水银蒸气发生。
工程热力学课后题答案--沈维道-童钧耕-版

P301P564P939P13313P19318P23526P26330P28134P39635P301.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)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
《工程热力学》沈维道主编第四版课后思想题答案(1〜5章)第1章基本概念1.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。
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。
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:“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。
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?在绝对压力计算公式P 二P b P e (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?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”。
5.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。
6.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。
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制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时,除选定的基准点外,在其它温度上,不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值(尽管差值可能是微小的),因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。
这便是经验温标的根本缺点。
7.促使系统状态变化的原因是什么?举例说明答:分两种不同情况:⑴若系统原本不处于平衡状态,系统内各部分间存在着不平衡势差,则在不平衡势差的作用下,各个部分发生相互作用, 系统的状态将发生变化。
例如,将一块烧热了的铁扔进一盆水中,对于水和该铁块构成的系统说来,由于水和铁块之间存在着温度差别,起初系统处于热不平衡的状态。
这种情况下,无需外界给予系统任何作用,系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化:铁块的温度逐渐降低,水的温度逐渐升高,最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态;⑵若系统原处于平衡状态,则只有在外界的作用下(作功或传热)系统的状态才会发生变。
&图1-16a、b所示容器为刚性容器:⑴将容器分成两部分。
一部分装气体, 一部分抽成真空,中间是隔板。
若突然抽去隔板,气体(系统)是否作功?⑵设真空部分装有许多隔板,每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块, 问气体係统)是否作功?图1-16 .吾苦翹E附團⑶上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在P-V图上表示?答:⑴;受刚性容器的约束,气体与外界间无任何力的作用,气体(系统)不对外界作功;⑵b情况下系统也与外界无力的作用,因此系统不对外界作功;⑶a 中所示的情况为气体向真空膨胀(自由膨胀)的过程,是典型的不可逆过程。
过程中气体不可能处于平衡状态,因此 该过程不能在P-v 图上示出;b 中的情况与a 有所不同,若隔板数量足够多,每当抽去一块隔板时,气体只作极微小的 膨胀,因而可认为过程中气体始终处在一种无限接近平衡的状态中,即气体经历的是一种准静过程,这种过程可以在P-v 图上用实线表示出来。
9.经历一个不可逆过程后,系统能否恢复原来状态?包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态? 答:所谓过程不 可逆,是指一并完成该过程的逆过程后,系统和它的外界不可能同时恢复到他们的原来状态,并非简单地指系统不可能回复到原态。
同理,系统经历正、逆过程后恢复到了原态也并不就意味着过程是可逆的;过程是否可逆,还得看与之发 生过相互作用的所有外界是否也全都回复到了原来的状态,没有遗留下任何变化。
原则上说来经历一个不可逆过程后系 统是可能恢复到原来状态的,只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复原来状态。
10.系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后,系统和外界有什么变化?若上述正向及逆向循环中有不可逆因素,则系统及外界有什么变化?答:系统完成一个循环后接着又完成其逆向循环时,无论循环可逆与否,系统的状态都不会有什么变化。
根据可逆的概 念,当系统完成可逆过程(包括循环)后接着又完成其逆向过程时,与之发生相互作用的外界也应一一回复到原来的状 态,不遗留下任何变化;若循环中存在着不可逆因素,系统完成的是不可逆循环时,虽然系统回复到原来状态,但在外 界一定会遗留下某种永远无法复原的变化。
(注意:系统完成任何一个循环后都恢复到原来的状态,但并没有完成其“逆过程”,因此不存在其外界是否“也恢复 到原来状态”的问题。
一般说来,系统进行任何一种循环后都必然会在外界产生某种效应,如热变功,制冷等,从而使 外界有了变化。
)11. 工质及气缸、活塞组成的系统经循环后,系统输出的功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功?答:不需要。
由于活塞也包含在系统内,既然系统完成的是循环过程,从总的结果看来活塞并未改变其位置,实际上不 存在排斥大气的作用。
第2章热力学第一定律1. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分, A 中存有高压空气,B 中保持真空,如图若将隔板抽去,分析容器中空气的热力学能如何变化?若隔板上有一小孔,气体泄漏人分析A 、B 两部分压力相同时A 、B 两部分气体的比热力学能如何变化? 答:⑴定义容器内的气体为系统,这是一个控制质量。
由于气体向真空作无阻自由膨胀,不对外界作功,过程功 W=O;容器又是绝热的,过程的热量Q=0,因此,根据热力学第一定律 Q =A u+v y 应有△ u=o,即容器中气体的总热力学能不变,膨胀后当气体重新回复到热力学平衡状态时,其比热力学能亦与原来一样,没有变化;若为理想气体, ⑵当隔板上有一小孔,气体从 A 泄漏人B 中,若隔板为良好导热体,A 、B 两部分气体时刻应有相同的温度,当两部分气体压力相同时,A 、B 两部分气体处于热力学平衡状态,情况像上述作自由膨胀时一样,两部分气体将有相同的 比热力学能,按其容积比分配气体的总热力学能;若隔板为绝热体,则过程为 进入B 的那一部分气体作推进功,充气的结果其比热力学能将比原来减少,最终两部分气体的压力会达到平衡,但 A 部分气体的温度将比B 部分的低2. 热力学第一定律的能量方程式是否可写成 q = u Pvq 2 -q i =(吐-u i ) (W 2 -w )的形式,为什么?答:⑴热力学第一定律的基本表达式是:则其温度不变。
A 、B A 对B 的充气过程,由于A 部分气体需对 B 部分气体的比热力学能则会比原来升高, (见习题4-22)。
过程热量=工质的热力学能变化+过程功第一个公式中的Pv并非过程功的正确表达,因此该式是不成立的;⑵热量和功过程功都是过程的函数,并非状态的函数,对应于状态1和2并不存在什么qi、q2和w1、w2;对于过程11-2并不存在过程热量q 二q2 -qi 和过程功w =W 2 -W !,因此第二个公式也是不成立的 2q = . :u 亠 | Pdv分别讨论上述两式的适用范围答:第一个公式为热力学第一定律的最普遍表达,原则上适用于不作宏观运动的一切系统的所有过程;第二个表达式中由于将过程功表达成 2 Pdv这只是对简单可压缩物质的可逆过程才正确,因此该公式仅适用于简单可压缩物质的可逆过程。
4.. 为什么推动功出现在开口系能量方程式中,而不出现在闭口系能量方程式中?答:当流体流动时,上游流体为了在下游占有一个位置, 必须将相应的下游流体推挤开去,当有流体流进或流出系统时, 上、下游流体间的这种推挤关系,就会在系统与外界之间形成一种特有的推动功(推进功或推出功)相互作用。
反之, 闭口系统由于不存在流体的宏观流动现象,不存在上游流体推挤下游流体的作用,也就没有系统与外间的推动功作用, 所以在闭口系统的能量方程式中不会出现推动功项。
5.. 稳定流动能量方程式(2-16)是否可应用于活塞式压气机这种机械的稳定工况运行的能量分析?为什么?答:可以。
就活塞式压气机这种机械的一个工作周期而言,其工作过程虽是不连续的,但就一段足够长的时间而言(机 器的每一工作周期所占的时间相对很短),机器是在不断地进气和排气,因此,对于这种机器的稳定工作情况,稳态稳 流的能量方程是适用的。
r dU - :W6..开口系实施稳定流动过程,是否同时满足下列三式 、Q =dH 、Wt m 2 、Q = dH dC f mgdz 亠泗上述三式中 W 、Wt 和Wi 的相互关系是什么?答:是的,同时满足该三个公式。
第一个公式中dU 指的是流体流过系统时的热力学能变化, 8W 是流体流过系统的过程中对外所作的过程功;第二个公 式中的8 Wt 指的是系统的技术功;第三个公式中的 8 Wi 指的是流体流过系统时在系统内部对机器所作的内部功。
对通 常的热工装置说来,所谓“内部功”与机器轴功的区别在于前者不考虑机器的各种机械摩擦,当为可逆机器设备时,两 者是相等的。
从根本上说来,技术功、内部功均来源于过程功。
过程功是技术功与流动功(推出功与推进功之差)的总 和;而内部功则是从技术功中扣除了流体流动动能和重力位能的增量之后所剩余的部分。
7. 几股流体汇合成一股流体称为合流,如图 2-12所示。
工程上几台压气机同时向主气道送气,以及混合式换热器等都有合流的问题。
通常合流过程都是绝热的。
取 1-1、2-2和3-3截面之间的空间为控制体积,列出能量方程式,并导出出口截面上焓值h3的计算式。
答:认为合流过程是绝热的稳态稳流过程,系统不作轴功,并忽略流体的宏观动能和重力位能。
对所定义的系统,由式(2-28) n 1 . m 1亠二[(h - -c 2 gz) m] ■ [( h ' -c 2 gz)m] - W s h a ft ,i dE cv ® 2-12合满i 土2out ,i i2in ,idQ=dU+dW(mh) (m h) =0从另一万面说来,当J 丿。