沈维道《工程热力学》(第4版)课后习题-气体动力循环(圣才出品)
沈维道《工程热力学》(第4版)章节题库-制冷循环(圣才出品)
第11章制冷循环一、选择题1．供热系数ζ可以是（）。
A．大于1 B．等于1 C．小于1【答案】A2．压缩气体制冷循环中，随循环增压比提高，制冷系数（），循环制冷量（）。
A．增大，增大B．增大，下降C．下降，增大D．下降，下降【答案】C【解析】压缩气体制冷循环的经济性指标，所以循环增压比越大．制冷系数越小。
但增压比越大，单位质量工质的制冷量也越大。
因此，为了提高压缩气体制冷装置的制冷量，常采用加大制冷工质的质量流量。
3．与采用可逆膨胀机相比，压缩蒸气制冷循环中采用节流阀简化了系统设备，（）了制冷量，（）了制冷系数。
A．增加，提高B．增加，降低C．降低，提高D．降低，降低【答案】D【解析】压缩蒸气制冷循环中采用节流阀后，由于节流过程不可逆，熵增大，所以与采用可逆膨胀机相比，制冷量减少，失去了可以从膨胀机得到的功，循环的制冷系数下降，但简化了系统设备，提高了系统工作的稳定性，同时可以较方便地控制蒸发器中压力，所以压缩蒸汽制冷系统几乎毫无例外地采用节流阀。
4．工程上，压缩蒸气制冷装置中常常采用使制冷工质在冷凝器中冷凝后继续降温，即所谓的过冷工艺，以达到（）制冷量，（）制冷系数。
A．增加，提高B．增加，降低C．降低，提高D．降低，降低【答案】A【解析】采用过冷工艺后，制冷工质在蒸发器内的吸热量由增加到使循环制冷量增大，同时并不改变压缩耗功，达到了提高循环制冷量和循环制冷系数的目的。
5．制冷循环的工作好坏是以（）来区分的。
A．制冷系数的大小B．制冷能力的大小C．耗功量的大小D．A和B 【答案】D6．（多选）制冷系数ε可以是（）。
A．大于1 B．等于1 C．小于1【答案】ABC二、判断题1．房间温度增加会使冰箱的制冷系数降低。
（）【答案】对2．一台制冷机，在对低温热源制冷的同时对高温热源进行供热，则其供热系数始终比制冷系数大1。
（）【答案】对3．制冷系数是大于1的数。
（）【答案】错【解析】制冷系数是指制冷循环中制冷量与消耗功的比值，可能大于1，也可能小于1。
沈维道《工程热力学》(第4版)名校考研真题-蒸汽动力装置循环(圣才出品)
第10章蒸汽动力装置循环一、选择题在蒸汽动力循环中，为达到提高循环热效率的目的，可采用回热技术来提高工质的（）[宁波大学2008研]A．循环最高温度B．循环最低温度C．平均吸热温度D．平均放热温度【答案】C【解析】在蒸汽动力循环中，采用回热技术可以提高工质的平均吸热温度，从而达到提高循环热效率的目的。
二、判断题1．回热循环的热效率比郎肯循环高，但比功比朗肯循环低。
（）[天津大学2004研] 【答案】对2．抽气回热循环由于提高了效率，所以单位质量的水蒸气做功能力增加。
（）[同济大学2006研]【答案】错【解析】抽气回热循环中部分未完全膨胀的蒸汽从汽轮机中抽出，去加热低温冷却水，这样就使得相同的工质情况下，抽气回热循环做功小于普通朗肯循环，因而单位质量的水蒸气做功能力降低。
3．实际蒸汽动力装置与燃气轮装置，采用回热后平均吸热温度与热效率均提高。
（）[湖南大学2007研]【答案】对【解析】对实际的蒸汽的动力装置于燃气轮机装置来说，采用回热后，平均吸热温度升高，于是热效率也得到提高。
三、简答题1．朗肯循环采用回热的基本原理是什么？[天津大学2004研]解：基本原理是提高卡诺循环的平均吸热温度来提高热效率。
2．画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的T-s图，用各点的状态参数写出：（1）朗肯循环的吸热量、放热量、汽轮机所做的功及循环热效率。
（2）制冷循环的制冷量、压缩机耗功及制冷系数。
[西安交通大学2004研]解：画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的T-s图如图10-1所示。
郎肯循环蒸汽压缩制冷循环图10-1（1）参考T-s图，可以得到：朗肯循环的吸热过程为4→1的定压加热过程，吸热量：；郎肯循环的放热过程为2→3的过程，在冷凝器中进行，放热量：；汽轮机中，做功过程为绝热膨胀过程1→2，做工量：；在水泵中被绝热压缩，接受功量为，相对于汽轮机做功来说很小，故有热效率：（2）参考上面的T-s图，可以得到：蒸汽压缩制冷循环的吸热量为：；压缩机耗功为：；制冷系数为：。
沈维道《工程热力学》(第4版)名校考研真题(第9~13章)【圣才出品】
解：回热是指，在保持构成循环的热力过程性质不变的条件下，利用循环中某些放热过 程的放热量来满足另一些吸热过程的吸热需要的措施。从热力学的角度来说，循环输出的净 功不变，但是回热的措施使循环从外界高温热源的吸热量减少，向低温热源的放热量也减少， 因而可以提高循环的热效率。
（1）若全部都是可逆过程，试求：每千克燃气在气轮机中所做的功 wT；燃气轮机Ⅱ的 质量流量 qm，B；压力机压缩每千克空气所消耗的功 wC；燃气轮机Ⅰ的质量流量 qm,A；每
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分钟气体工质分别从两燃烧室吸收的热量 QA 和 QB；⑥整个装置的热效率ηt。 （2）若压气机的绝热效率ηC=0.85，试求：压缩每千克空气时，做功能力损失是多少？ 此时整个装置的热效率又为多少？
实际的燃气轮机Ⅰ中的气体的质量流量为：
2．综观蒸汽动力循环、燃气轮机循环、内燃机循环以及其他动力循环，请分析归纳转 换为机械能的必要条件或基本规律？[天津大学 2005 研]
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解：动力循环工作过程的一般规律是任何动力循环都是以消耗热能为代价， 以作功为目的。但是为了达到这个目的，首先必须以升压造成压差为前提，否则消耗的热能 再多，倘若没有必要的压差条件，仍是无法利用膨胀转变为动力。由此可见，压差的存在与 否是热能转化为机械能的先决条件，它也为拉开平均吸、放热温度创造了条件。其次还必须 以放热为基础，否则将违背热力学第二定律。总之，升压是前提，加热是手段，作功是目的， 放热是基础。
工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)
工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版第1章 基本概念及定义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。
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P b 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。
沈维道《工程热力学》(第4版)章节题库-气体与蒸汽的流动(圣才出品)
，质量流量
，若气体可作理想气体，比热容取定值，
。求：喷管出口截面积及气体出口流速。
解：滞止参数
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气体的临界压力比
临界压力 因
，所以
3．某缩放喷管进口截面积为
。质量流量为
的空气等熵
流经喷管，进口截面上的压力和温度分别为
所以 若可逆膨胀，则
由于过程不可逆，所以
据能量方程
，因此
由于流动过程不可逆绝热，所以过程的熵增即是熵产
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能指望一个形状良好的喷管在其两端没有压力差的情况下就能获得高速气流，这将违反自然
界的基本规律。同样形状的管子在不同的工作条件下可以用作喷管，也可用作扩压管。
2．为使入口为亚音速的蒸汽增速，应采用（ ）型喷管。
A．渐扩或缩放
B．渐扩或渐缩
C．渐缩或缩放
D．渐缩或直管
【答案】C
【解析】无论是理想气体还是水蒸气，为使气流可逆增速都应使流道截面满足几何条件
所以 若蒸汽在喷管内可逆等熵膨胀，则 s2＝s1，查 h-s 图，得
因蒸汽在喷管内作不可逆流动，据速度系数概念
据 p3 和 h3，由 h-s 图，查得
，
所以
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1 kg 蒸汽动能损失 因为全部过程都是稳流绝热过程，所以系统（蒸汽）进出口截面上熵变即为熵产，节流过程 喷管内过程 1 kg 蒸汽作功能力损失
（1）蒸汽出口流速；
（2）每 kg 蒸汽动能损失；
（3）每 kg 蒸汽的作功能力损失。
工程热力学-思考题答案-沈维道-第八章
第八章 气体动力循环1.答：分析动力循环的一般方法：首先把实际过程的不可逆过程简化为可逆过程。
找到影响热效率的主要因素和提高热效率的可能措施。
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、原因以及改进办法。
2. 答：若两者初态相同，压缩比相同，它们的热效率相等。
因为而对于定压加热理想循环带入效率公式可知二者相等。
若卡诺循环的压缩比与他们相同，则有，他们的效率都相等。
3. 答：理论上可以利用回热来提高热效率。
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。
4. 答：采用定温压缩增加了循环净功。
而在此过程中不变，变小，所以其热效率降低。
答：定温膨胀增大膨胀过程作出的功，增加循环净功，但在此过程中变大，不变，所以其热效率降低。
6. 答：该理论循环热效率比定压燃烧喷气式发动机循 环的热效率降低。
因为当利用喷油嘴喷出燃油进行加力燃烧时，虽然多做了功增大了推力，但是功的增加是在吸收了大量的热的基础上获得的。
由图可知获得的功与需要的热的比值小于定压燃烧喷气式发动机循环的比值，导致整体的理论循环的热效率比定压燃烧喷气式发动机循环的热效率降低。
7. 答：原方案：循环吸热量：Q 1=cm Δt ，循环净功：w 0=w T -wc=m[(h3-h4)-(h2-h1)] (1) 第2方案：21v v =ε12p p =πk k v v p p ε==)(2112()112112--==k k v v T T ε111--=k t εη121T T -=η2T 1T 121T T -=η2T 1T q w =η循环吸热量：Q1=cm AΔt+ cm BΔt= cmΔt (2)循环净功：w0=w TB=m B(h3-h4) (3)对于第2方案，w TA= wc，即：m A(h3-h4)=m(h2-h1)或(m-m B)(h3-h4)=m(h2-h1) (4)由(3)、(4)解得：w0=m[(h3-h4)-(h2-h1)]结论：两种方案循环吸热量与循环净功均相同，因而热力学效果相同，热效率w0/Q1必相同。
沈维道《工程热力学》(第4版)章节题库-实际气体的性质及热力学一般关系式(圣才出品)
第6章实际气体的性质及热力学一般关系式一、选择题1．实际气体的压缩因子（）。
A．小于1 B．大于1 C．等于1 D．可大于、小于或等于1 【答案】D【解析】气体的压缩因子是气体的比体积与假设相同压力和温度下该气体可当作为理想气体时的比体积之比，由于气体分子之间存在作用力，故压缩因子随不同状态而变化，可大于、小于或等于1。
2．气体的临界压缩因子（）。
A．z<1 B．z＝1 C．z＝0.27 D．A、B、C都可能【答案】A【解析】气体的临界压缩因子是气体临界状态的压缩因子，气体临界状态与理想气体状态相去甚远，不同气体的临界压缩因子是不同的，z＝0.27仅是大部分烃类气体临界压缩因子的一个平均值。
3．物质的比定压热容比定容热容（）。
A．小于B．大于C．等于D．大于或等于【答案】D【解析】理想气体的比定压热容恒大于比定容热容，任意物质的比定压热容不小于比定容热容，如水，在4℃时c p＝c v。
一般而言，液态和固态物质的比定压热容和比定容热容相差不大，工程上对之不作区分。
二、综合分析题1．容积为3m3的容器中储有状态为p＝4 MPa、t＝－113 ℃的氧气，（1）用理想气体状态方程；（2）用压缩因子图，试求容器内氧气的质量。
解：（1）按理想气体状态方程（2）查数据表得氧气查通用压缩因子图得z＝0.32。
2．在190℃时将1 kmol丙烷由0.1013MPa可逆定温压缩到8.509MPa，压缩后的体积应是多少？已知丙烷解：已知初态时压力较低，可作理想气体处理终态时压力较高，采用通用压缩因子图计算查图得z＝0.635。
3．容积为0.015m3的钢瓶内压力为13.8MPa，温度为62℃，试求瓶内乙烷质量；若钢瓶内压力升到20.7MPa，求瓶内乙烷的温度。
解：查数据表，得临界参数：查N-O图，得z＝0.445压力上升，但体积及质量不变，终态时（a）用试差法，设，则由，查图得z＝0.625，代入式（a）与假设值的相对误差因误差较小，所以4．水在25℃、1atm时等温压缩系数。
沈维道《工程热力学》(第4版)课后习题(第10~13章)【圣才出品】
沈维道《工程热力学》（第4版）课后习题第10章蒸汽动力装置循环10-1简单蒸汽动力装置循环（即朗肯循环），蒸汽的初压p1＝3MPa，终压p2＝6kPa，初温如表10-1所示，试求在各种不同初温时循环的热效率ηt、耗汽率d及蒸汽的终干度x2，并将所求得的各值填写入表内，以比较所求得的结果。
表10-1t1/℃300500ηt0.34830.3716d/（kg/J） 1.009×10－68.15×10－7x20.7610.859解：（1）当p1＝3MPa，t1＝300℃，p2＝6kPa时，查h-s图得：h1＝2996kJ/kg、h2＝2005kJ/kg、x2＝0.761，t2′＝36℃h2′＝c w t2′＝4.187×36＝150.7kJ/kg若不计水泵耗功，则热效率（2）当p1＝3MPa，t2＝500℃，p2＝6kPa时，查h-s图得：h1＝3453kJ/kg、h2＝2226kJ/kg、x2＝0.859、t2′＝36℃若不计水泵耗功，则热效率将计算的结果代入表格得表10-1所示，详见电子版答案10-110-2简单蒸汽动力装置循环，蒸汽初温t1＝500℃，终压p2＝0.006MPa，初压p1如表10-2所示，试求在各种不同的初压下循环的热效率ηt，耗汽率d及蒸汽终干度x2，并将所求得的数值填入表内，以比较所求得的结果。
表10-2p1/MPa 3.015.0ηt0.37160.4287d（kg/J）8.15×10－7 6.05×10－7x20.8590.746解：（1）由题意可知，p1＝3MPa，t1＝500℃，p2＝6kPa，即为上题的第（2）点，详见10-1的第（2）点。
（2）当p1＝15MPa，t1＝500℃，查h-s图得，h1＝3305kJ/kg，s1＝6.345kJ/（kg·K）当p2＝6kPa时，查饱和水蒸气表得，s′＝0.5208kJ/（kg·K）、h′＝151.47kJ/kgs″＝8.3283kJ/（kg·K）、h″＝2566.5kJ/kg因为s2＝s1＝6.345kJ/（kg·K），故忽略水泵动10-3某蒸汽动力装置朗肯循环的最高运行压力是5MPa，最低压力是15kPa，若蒸汽轮机的排汽干度不能低于0.95，输出功率不小于7.5MW，忽略水泵功，试确定锅炉输出蒸汽必须的温度和质量流量。
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第9章气体动力循环
9-1 某活塞式内燃机定容加热理想循环，压缩比ε＝10，气体在压缩中程的起点状态是p1＝100kPa、t1＝35℃，加热过程中气体吸热650kJ/kg。
假定比热容为定值且c p＝1.005kJ/（kg·K）、k＝1.4，求：
（1）循环中各点的温度和压力；
（2）循环热效率，并与同温度限的卡诺循环热效率作比较；
（3）平均有效压力。
图9-1
解：（1）由题意可知
v3＝v2＝0.08844m3/kg
由q1＝c V（T3－T2）可知
（2）由题意可知
同温限的卡诺循环热效率为
（3）由题意可知
9-2 利用空气标准的奥托循环模拟实际火花点火活塞式汽油机的循环。
循环的压缩比为7，循环加热量为1000kJ/kg，压缩起始时空气压力为90kPa，温度10℃，假定空气的比热容器可取定值，求循环的最高温度、最高压力、循环热效率和平均有效压力。
解：状态1：
状态2：
状态3：
v3＝v2＝0.129m3/kg
状态4：
v4＝v1＝0.9029m3kg
q2＝c V（T4－T1）＝0.718×（922.64－283.15）＝459.2kJ/kg
9-3 某狄塞尔循环的压缩比是19：1，输入每千克空气的热量q1＝800kJ/kg。
若压缩起始时状态是t1＝25℃、p1＝100kPa，计算：
（1）循环中各点的压力、温度和比体积；
（2）预胀比；
（3）循环热效率，并与同温限的卡诺循环热效率作比较；
（4）平均有效压力。
假定气体的比热容为定值，且c p＝1005J/（kg·K）、c V＝718J/（kg·K）
解：（1）由题意可知
（2）由题意可知
（3）由题意可知
卡诺循环效率
（4）由题意可知
9-4 某内燃机狄塞尔循环的压缩比是17：1，压缩起始时上质状态为p1＝95kPa、t1＝10℃。
若循环最高温度为1900K，假定气体比热容为定值c p＝1.005kJ/（kg·K）、k＝1.4。
试确定：
（1）循环各点温度，压力及比体积；
（2）预胀比；
（3）循环热效率。
解：（1）由题意可知
（2）由题意可知
（3）由题意可知
9-5 已知某活塞式内燃机混合加热理想循环p1＝0.1MPa、t1＝60℃，压缩比定容升压比
，定压预胀比试分析计算循环各点温度、压力、比体积及循环热效率。
设工质比热容取定值，c p＝1.005kJ/（kg·K），c V＝0.718kJ/（kg·K）。
图9-2 解：由题意可知。