工程热力学习题课1.ppt

《工程热力学习题课1.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、工程热力学习题课5-6章有效能定义：系统由任意状态经可逆过程变化到给定环境状态相平衡时所做的最大理论功。与其概念相反的，凡一切不能转换为火用的能量称为火无。能量=有效能+无效能约束条件：1）以给定的环境为基准，在该环境下有效能的值为零；2）做功过程是完全可逆过程，这样才能获得理论功；3）过程中除环境外，无其他热源或功源参与作用，这样才能使获得的功全部是由给定状态下物质的能量转换来的。热量有效能和热量无效能热量有效能是热量的固有性质，是热量理论上的做工能力，因此热量有效能和热量无效能也是过程量，方向与热流的方向一致。封闭系统有效能(内能有效

2、能)系统固有性质，与过程无关，当环境状态一定时，其为状态参数。稳流系统的有效能（物理有效能）状态参数，当环境状态一定时，其值取决于工质的流动状态。稳定流动系统从一个状态变化到另一个状态过程中所能提供的最大有用功等于两个状态焓有效能之差。有效能方程输入系统的有效能+系统有效能的减少=完成的有用功+有效能损失对封闭系统对稳流系统忽略动能和势能有效能损失有效能损失分为总损失和局部损失；内部损失和外部损失。计算方法：一按有效能方程二按过程熵产计算由温度T1的系统向温度为T2的系统传递热量Q，则熵产若过程中摩擦功为，且在温度T下转变成热，则其引起的

3、熵产为有效能效率热力循环热力循环动力循环广义热泵循环制冷循环热泵循环气体循环蒸汽循环热力循环蒸气动力循环卡诺循环缺点：1）绝热压缩过程难以实现。2）定熵膨胀末期，蒸汽湿度较大，对汽轮机工作不利。3）蒸汽比容比水大上千倍，压缩时设备庞大，耗功也大。4)循环限于湿蒸气区，上线温度受限制于临界温度，热效率不高。卡诺循环朗肯循环回热循环再热循环热电联供循环朗肯循环：对于卡诺循环的改进是将处于湿蒸气区的两点温度移至饱和液体线和饱和气体相线附近。回热循环：朗肯循环中的液体水加热到饱和水的过程是吸热温度最低的一段，传热温差较大。因此，预热锅炉给水，使温

4、度升高后再进入锅炉，可提高水在锅炉内平均吸热温度，减小水与高温热源的温差，对提高循环效率有利。热电联供循环：将乏汽压力提高到与生活所要求的温度相适应。例题例题1：气轮机入口气体参数为，压力为，流速为，经气轮机绝热膨胀做功后，变成温度，压力，流速的废气。取气体比热容，气体常数R=0.28kJ/（kg/K)，大气温度，大气压力。若气体视为理想气体，试计算：1）过程中完成的轴功；2)气轮机入口和出口气体的火用值；3)过程中理论上能完成的最大轴功；4）过程中的火用损失。解:1)稳定流动能量方程有气体位能差可忽略不计，过程绝热，故2）入口气体佣值为

5、出口气的佣值为3)过程理论上能完成的最大技术功为因过程绝热，q=0，故4）过程中的佣损失为或例题2：设有一个绝热空气透平，进口空气初始状态为终了状态为试求每千克空气：1）空气在初，终状态下放热物理有效能焓有效能；2）膨胀过程中实际输出的技术功和轴功；3）空气能够做出的最大有用功；4)过程的有效能损失和有效能效率。取空气定值比热容为cp=1.004kJ/(kg.K)，环境状态为解：1）空气初终状态下的焓有效能为物理有效能为2）透平实际输出功，轴功技术功3)空气能做出的最大轴功能输出的最大技术功为4)物理有效能损失和效率分别为焓有效能损失和效

6、率分别为结论：物理有效能的损失和焓有效能的损失的绝对数值是相同的，这是因为两者的差别仅在于是否考虑动能和势能，而动能和势能都属机械能，其有效能效率为100%。例3：某蒸汽动力装置按简单朗肯循环工作。蒸汽参数为P1=3MPa,t1=450℃，乏汽压力P2=0.005MPa。蒸汽流量为qm=60t/h。试求：（1）蒸汽每小时从锅炉吸收的热量和乏汽每小时在凝汽器中放出的热量；（2）蒸汽轮机的理论功率和水泵消耗的理论功率；（3）循环的理论热效率（可忽略水泵消耗的功率）。设蒸汽轮机的相对内效率为=82%，试求：（1）蒸汽轮机所做的实际功率；（2）乏

7、汽在凝汽器中实际放出的热量；解：理论的朗肯循环和考虑蒸汽轮机内部不可逆损失的朗肯循环如下图中循环012s30和循环01230所示：查水蒸气的焓熵图（附图3）得：查饱和水与饱和水蒸汽热力性质表（附表14）得：由于定熵压缩过程外界对工质做的功为另外，根据蒸汽轮机相对内效率的定义（1）新蒸汽从锅炉吸收的热量为：乏汽在凝汽器中放出的热量为：（2）蒸汽轮机发出的理论功率为：水泵消耗的理论功率为：（3）循环的理论热效率为：（4）蒸汽轮机所做的实际功率为：（5）乏汽在凝汽器中实际放出的热量为：例4：压缩空气制冷循环如图1所示。已知大气温度T0（=T3=

8、T5=T1r）=293K,冷库温度为TR（=T3r=T1）=263K,压气机增压比为，压气机理论出口温度为T2=T2r。试针对回热和不回热两种情况求（按定比热容理想气体计算）：（1）压气机消耗