工程热力学习题解答-6

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1、第六章气体动力循环课后答案网，用心为你服务！第六章气体动力循环思考题1.内燃机循环从状态f到状态g（参看图6-1）实际上是排气过程而不是定容冷却过程。试在p-v图和T-s图中将这一过程进行时气缸中气体的实际状态变化情况表示出来。T答：f到g是一排气过程，这是排气阀门打开，气缸中的气体由于压力高于大气压力而迅速膨胀，大部分气体很快排出气缸。气体的这一快速膨胀过程接近于绝热膨胀过程，如不考虑摩擦则为定熵过程（下图中过程1-2），如考虑膨胀时的内部摩擦，则气缸中气体的比熵略有增加（下图中过程1-2’）。2.活塞式内燃机循环中，如果绝热膨胀过程不是在状态5结束(图6-26)，而是继续膨胀到状态6(p6

2、=p1),那么循环的热效率是否会提高？试用温熵图加以分析。答：按图2-26’所示的循环，其热效率为''q2−qq2ηt=−1>−1=ηtq1q1可见，如果继续膨胀到状态b时，循环的热效率比原来膨胀5要高一些。图6-26’3.试证明：对于燃气轮机装置的定压加热循环和活塞式内燃机的定容加热循环，如果燃烧前气体被压缩的程度相同，那么它们将具有相同的理论热效率。[证明]燃气轮机装置的定压加热循环表示在T-S图中如图a)所示活塞式内燃机的定容加热循环表示在T-S图b)-1-第六章气体动力循环课后答案网，用心为你服务！(a)(b)燃气轮机定压加热循环理论热效率可由(6-13)式求得1η=−1a)tp,κ0

3、−1πκ0内燃机定容加热循环理论热效率可由(6-5)式求得1η=−1b)tv,εκ0−111VV⎛P⎞κ0κ0因为ε=1，而对空气等熵压缩过程来说1=⎜2⎟=π，将它代入(b),因而V2V2⎝P1⎠11η=−1=−1=ηtv,11tp,⎛P⎞κ0κ02π⎜⎟⎝P1⎠4.在燃气轮机装置的循环中，如果空气的压缩过程采用定温压缩（而不是定熵压缩），那么压气过程消耗的功就可以减少，因而能增加循环的净功（w0）。在不采用回热的情况下，这种定温压缩的循环比起定熵压缩的循环来，热效率是提高了还是降低了？为什么？答：采用定温压缩是可以增加循环的净功（w0）（因为压气机耗功少了）但是如果不同时采用回热的话，将会

4、使循环吸Tq13热量增加（q↑），这是因为定温压缩终了的空气温度低，因12s而要把压缩终了的空气的温度加热到指定的温度话，定温压缩4后的吸热量要比定熵压缩后的吸热量多。由T-S图可以看出，2t1q2采用定温压缩后，相当于在原定压缩循环的基础上增加了一个OS循环1221，而该附加的循环的热效率低于原循环的热效率，TS所以采用定温压缩后，如无回热反而会降低燃气轮机装置循环的理论热效率。-2-第六章气体动力循环课后答案网，用心为你服务！习题6-1已知活塞式内燃机定容加热循环的进气参数为p1=0.1MPa、t1=50℃，压缩比ε=6，加入的热量q1=750kJ/kg。试求循环的最高温度、最高压力、压升

5、比、循环的净功和理论热效率。认为工质是空气并按定比热容理想气体计算。[解]：活塞式内燃机定容加热循环的图示见a)、b)图示(a)(b)κ=κ=1.4，理论热效率由(6-5)式得：011ηtv,=−1κ0−1=−11.41−=51.16%ε6循环净功W0=q1•ηtv=7500.5116×=387.7kJkg/最高温度T须先求出T，因1→2过程是等熵过程，由(3-89)式得32κ0−1⎛V1⎞1.4T2=T1⎜⎟=(273.1550)+×(6)=661.71K⎝V2⎠因为q1=q1v=Cv0(T3−T2)q1750所以T3=Tmax=+T2=+661.711706.28=KCv00.718最高压

6、力P须先求出P和λ过程是定容过程，因此322→3P3T3λ==P2T21706.28即λ==2.5786661.71所以P3=Pmax=λ•P2κ0⎛V1⎞1.4而P2=P1⎜⎟=×16=12.2860bar⎝V2⎠则P3=2.578612.2860×=31.6807bar-3-第六章气体动力循环课后答案网，用心为你服务！6-2同习题6-1，但将压缩比提高到8。试计算循环的平均吸热温度、平均放热温度和理论热效率。[解]：如右图所示11ηtv,=−1κ0−1=−11.41−=56.47%q8q2=q1(1−ηtv)=750(10.5647)×−=326.475kJkg/1→2过程是等熵过程κ0⎛

7、V1⎞1.4P2=P1⎜⎟=×18=18.3792bar⎝V2⎠κ0−11.41−⎛P⎞κ0⎛18.3792⎞1.42T2=T1⎜⎟=(273.1550)+×⎜⎟=742.37K⎝P1⎠⎝7⎠q1750T3=+T2=+742.371786.94=Kε00.7182→3过程是定容过程T3P31786.94==λ==2.4071T2P2742.37P3=λ•P2=2.407118.3792×=44.2