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工程热力学习题集（含答案）第五版的很全的
1.基本概念热力系统用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统边界分隔系统与外界的分界面，称为边界外界边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境闭口系统没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量开口系统有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面绝热系统系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统孤立系统系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统单相系系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系复相系由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统单元系由一种化学成分组成的系统称为单元系多元系由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系均匀系成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系非均匀系成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系热力状态系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态平衡状态系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态状态参数描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数如温度（T）、压力（P）、比容（u）或密度（P）、内能（u）、烙（h）、蟒（s）、自由能（f）、自由焰（g）等基本状态参数在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数温度是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映热力学第零定律如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡压力垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强相对压力相对于大气环境所测得的压力如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力比容单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容密度单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度强度性参数系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如温度、压力等在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势广延性参数整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容积、内能、烙、牖等在热力过程中，广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位移准静态过程过程进行得非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态,从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态，整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成，并称之为准静态过程可逆过程当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程膨胀功由于系统容积发生变化（增大或缩小）而通过界面向外界传递的机械功称为膨胀功，也称容积功热量通过热力系边界所传递的除功之外的能量热力循环工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，最后又回复到初始状态的全部过程称为热力循二（PM-P2叱）i—1二町正厂kT[pj适用于理想气体、可逆绝热过程
10.卬二百（〃/一〃叱）2二回「但「（]）〃-11p适用于理想气体、可逆多变过程流动功=P2V2-Pl%推动1kg工质进、出控制体所必须的功技术功热力过程中可被直接利用来作功的能量，统称为技术功适用于稳态稳流、微元热力过程
3.技术功等于膨胀功与流动功的代数和适用于稳态稳流、微元可逆热力过程
5.适用于稳态稳流、可逆过程热量:适用于任何工质、微元可逆过程适用于任何工质、可逆过程
3.适用于mkg质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程
4.适用于1kg质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程
5.适用于微元，任何工质可逆过程
6.适用于任何工质可逆过程、1A
17.8Q-h H—Cf+gZ3m-h H■—C+gZ8m+SW+dE^222}1x s22I JI J适用于任何工质，任何系统，任何过程
8.适用于微元稳态稳流过程
9.适用于稳态稳流过程
10.适用于任何工质定容过程
11.适用于理想气体定容过程
12.适用于任何工质定压过程
13.适用于理想气体、定压过程
14.适用于任何工质、绝热过程
15.适用于理想气体、多变过程第四章理想气体的热力过程及气体压缩
1.基本概念分析热力过程的一般步骤
1.依据热力过程特性建立过程方程式，p=fv；
2.确定初、终状态的基本状态参数；
3.将过程线表示在p-v图及T-s图上,使过程直观，便于分析讨论
4.计算过程中传递的热量和功量绝热过程系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程，即或称为绝热过程定:W过程系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程，称为定烯过程多变过程凡过程方程为常数的过程，称为多变过程定容过程定量工质容积保持不变时的热力过程称为定容过程定压过程定量工质压力保持不变时的热力过程称为定压过程定温过程定量工质温度保持不变时的热力过程称为定温过程单级活塞式压气机工作原理吸气过程、压缩过程、排气过程，活塞每往返一次，完成以上三个过程活塞式压气机的容积效率活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比，称为容积效率活塞式压气机的余隙为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙最佳增压比使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时，各级的增压比称为最佳增压比压气机的效率在相同的初态及增压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率热机循环若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环
2.常用公式气体主要热力过程的基本公式过程定容过程定压过程定温过程定焙过程多变过程过程指数01K nOOn过程方程P端数方常数口端数那嘴数pv-嘴‘数=pPF=p PM,,2纥r、TJ
2、〃一1P、V.T失T\Pi Z匕PM=P2V2T2_I彩=H V系T\~2I Pvl/=K1-1^U=C T-T V21Aw=c7；v△〃=0\U=C T-T^V2-7；\U=C J-T V2X A7=0△〃、Ah Nh=Cp『T\△〃=CpW-4△S=c/n卫+R InAh=Cp5fb T\v1AS=Rlna匕、AS计算式△AS=In-p-s=o=cn—Rln=Rln且AS=c In—「4/AvPi=c In以+%In—WP\w=-L\u vvv膨胀功=—2n-=2科一〃匕）\12w=J pdvw=RT\n^~匕Rxw=〃％一%=-RxT Q~n-\~K~\「1w=0=mn且RT-TK-\1RT121Pl旦1-n-1K~\-1-㈤]热量2q=J cdTi2n-K q—=\TdS q=q=kh q=T\s1n-lq=01=1区-工）=CpW-G二w xq.《-工5w1比热容0J=Cp00n-K n-\Cv备注表中比热容为定值比热容多变指数n:（力/小）♦In⑸/外）级压气机，最佳级间升压比:V P1第五章热力学第二定律
1.基本概念热力学第二定律开尔文说法只冷却一个热源而连续不断作功的循环发动机是造不成功的克劳修斯说法热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体第二类永动机从单一热源取得热量，并使之完全转变为机械能而不引起其他变化的循环发动机，称为第二类永动机孤立系统系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统孤立系统牖增原理任何实际过程都是不可逆过程，只能沿着使孤立系统烯增加的方向进行定燧过程系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程，称为定燧过程热机循环若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环.制冷对物体进行冷却，使其温度低于周围环境温度，并维持这个低温称为制冷制冷机从低温冷藏室吸取热量排向大气所用的机械称为制冷机热泵将从低温热源吸取的热量传送至高温暖室所用的机械装置称为热泵理想热机热机内发生的一切热力过程都是可逆过程，则该热机称为理想热机卡诺循环在两个恒温热源间，由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成的循环，称为卡诺循环卡诺定理
1.所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与采用哪种工质无关
2.在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环自由膨胀气体向没有阻力空间的膨胀过程，称为自由膨胀过程
2.常用公式端的定义式工质燧变计算:As=$2，，为=0工质燧变是指工质从某一平衡状态变化到另一平衡状态嫡的差值因为熠是状态参数，两状态间的焙差对于任何过程，可逆还是不可逆都相等
1.Av=c In—+7In—r4匕理想气体、已知初、终态八P值求AS
2.As—c,p In---R In—-十P\理想气体已知初、终态八刀值求AS
3.As=cp\n---F c In—-匕Pl理想气体、已知初、终态P、v值求AS
4.固体及液体的嫡变计算.mcdT.]7\as=------,Av=me in—T I；
5.热源婚变:T克劳修斯不等式任何循环的克劳修斯积分永远小于零，可逆过程时等于零闭口系统烯方程式中ASsys一系统婚变；△-环境端变；△S-某子系统焙变开口系统埔方程:iSsur—式中m2中一工质流出系统的嫡;ms工质流入系统的爆底检=Hys++m2S2~加与SM1不可逆作功能力损失:式中TO环境温度；A Siso,一孤立系统嫡增△w=3s第七章水蒸气
1.基本概念未饱和水水温低于饱和温度的水称为未饱和水（也称过冷水）.饱和水当水温达到压力P所对应的饱和温度时，水将开始沸腾，这时的水称为饱和水湿饱和蒸汽把预热到ts的饱和水继续加热，饱和水开始沸腾，在定温下产生蒸汽而形成饱和液体和饱和蒸汽的混合物，这种混合物称为湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽干饱和蒸汽湿蒸汽的体积随着蒸汽的不断产生而逐渐加大，直至水全部变为蒸汽，这时的蒸汽称为干饱和蒸汽（即不含饱和水的饱和蒸汽）
2.常用公式干度干座=湿蒸汽中含干蒸汽的质量一湿蒸汽的总质量湿蒸汽的参数v=+1-xM=M+xu-MATx（当不太大，不太小时）P Xh=xhft+1-xh=W+xh—W=hr+xrxs x—xs+1—=s，+xs—s=s，+x—%=鼠_p过热蒸汽的焰%=W+Cpm«Ts其中是过热热量，t为过热蒸汽的温度，cpm为过热蒸汽由t到ts的平均比定压热容过热蒸汽的热力学能u=h-pv过热蒸汽的燃,r TrdT rTfs=s+7+/于=5+^+cp ln-m水蒸气定压过程q=A/z=h—h2]Au=h-h-pv-Vj212w=q_△〃或w=p匕一匕“=一vdp=0Jpr rdT rTz rs=s+7+1Cp亍=s+-+c ln-pm水蒸气定容过程w=j pdv=0q-KuAu=h-h-vp—P1212〃r2叱二一vdp=vp-p12J Pi水蒸气定温过程q=Ts—siw=q-w=q-Ah[Aw=h一4-/7V-P]V222水蒸气绝热过程q=0w=-Aww=-A/zt=h--p2P2—Pi%2第八章湿空气
1.基本概念湿空气干空气和水蒸气所组成的混合气体饱和空气干空气和饱和水蒸气所组成的混合气体未饱和空气干空气和过热水蒸气所组成的混合气体绝对湿度每立方米湿空气中所含有的水蒸气质量饱和绝对湿度在一定温度下饱和空气的绝对湿度达到最大值，称为饱和绝对湿度相对湿度湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度的比值含湿量比湿度在含有1kg干空气的湿空气中，所混有的水蒸气质量饱和度湿空气的含湿量d与同温下饱和空气的含湿量ds的比值湿空气的比体积:在一定温度T和总压力P下，1kg干空气和O.OOld水蒸气所占有的体积湿空气的焰1kg干空气的焰和
0.001dkg水蒸气的焰的总和
2.常用公式湿空气的总压力湿空气的平均分子量M=r M+r Ma a v v=£MM+乙M,B B B B=M-^M-M=
28.97-
28.97-
18.02aav湿空气的气体常数n83148314287XV===M
28.97-
10.95旦1-
0.00W maP RaR.T.v=1+
0.001606t/加3/依〃P湿空气的燃kj/kgah=
1.0k+
0.00W2501+
1.85/第九章气体和蒸汽的流动
1.基本概念稳态稳流稳态稳流是指开口系统内每一点的热力学和力学参数都不随时间而变化的流动，但在系统内不同点上，参数值可以不同为了简化起见，可认为管道内垂直于轴向的任一截面上的各种参数都均匀一致，流体参数只沿管道轴向或流动方向发生变化定燧滞止参数将具有一定速度的流体在定牖条件下扩压，使其流速降低为零，这时气体的参数称为定端滞止参数减缩喷管当进入喷管的气体是M1的亚音速气流时，这种沿着气体流动方向喷管截面积逐渐缩小的喷管称为渐缩喷管渐扩喷管当进入喷管的气体是M1的超音速气流时，这种沿气流方向喷管截面积逐渐扩大的喷管称为渐扩喷管缩放喷管如需要将M1的亚音速气流增大到M1的超音速气流，则喷管截面积应由df0逐渐转变为df0,即喷管截面积应由逐渐缩小转变为逐渐扩大，这种喷管称为渐缩渐扩喷管，或简称缩放喷管,也称拉伐尔Laval喷管节流节流过程是指流体液体、气体在管道中流经阀门、孔板或多孔堵塞物等设备时，由于局部阻力，使流体压力降低的一种特殊流动过程这些阀门、孔板或多孔堵塞物称为节流元件若节流过程中流体与外界没有热量交换，称为绝热节流，常常简称为节流在热力设备中，压力调节、流量调节或测量流量以及获得低温流体等领域经常利用节流过程，而且由于流体与节流元件换热极少，可以认为是绝热节流冷效应区在转回曲线与温度纵轴围成的区域内所有等熔线上的点恒有j0,发生在这个区域内的绝热节流过程总是使流体温度降低，称为冷效应区热效应区在转回曲线之外所有等焰线上的点，其j0,发生在这个区域的微分绝热节流总是使流体温度升高，即压力降低dp,温度增高dT,称为热效应区喷管效率是指实际过程气体出口动能与定烟过程气体出口动能的比值
2.常用公式连续性方程m,==......常数—m—常数＞用==……=及=式中，,一一各截面处的质量流量kg/s；fl,f2,f——各截面处的截面积m2；cl,c2c——各截面处的气流速度m/s；fvl v2,v一一各截面处气体的比容的m3/kgf o对微元稳定流动过程，连续性方程可表示为dm=d—=0v上+空—曳=0c fV绝热稳定流动能量方程式:对于微元绝热稳定流动过程，可写成2Cd—=-d/l2定燧过程方程式*”=常数对于微元定燃过程有dp dv—+K—=0P v只适用于理想气体的比热容比K为常数定比热容的可逆绝热过程对于变比热容的定燧过程，K应取过程范围内的平均值可压缩性流体音速的计算式马赫数c是给定状态的气体流速,a是该状态下的音速根据马赫数的大小,可以把气流速度分为三档:当称为亚音速,当M=l,称为音速,当M1,称为超音速4气体流速变化与状态参数间的关系cdc=-vdp在管道内作定端流动时，与的符号相反；即气流速度增加，必导致气体的压力下降，这就是喷管中的气体流动特de dp性；而气体速度下降，将导致气体的压力升高，这是扩压管中的气体流动特性管道截面变化的规律/C理想气体的当地音速4=JKRTC第十章动力循环
1.基本概念热机将热能转化为机械能的设备叫做热力原动机，简称热机动力循环热机的工作循环称为动力循环根据热机所用工质的不同，动力循环可分为蒸汽动力循环和燃气动力循环两大类奥托循环定容加热理想循环是汽油机实际工作循环的理想化，又称为奥托循环狄塞尔Diesel循环定压加热理想循环是柴油机实际工作循环的理想化燃气轮机燃气轮机装置是一种以空气和燃气为工质、旋转式的热力发动机燃气轮机装置主要由三部分组成，即燃气轮机、压气机和燃烧室
2.常用公式朗肯循环的热效率二收获一%二暝」一%p二4一%,消耗q q、q、x/Z|—hy—4一丸34_%常水泵消耗轴功与汽轮机作功量相比甚小，可忽略不计，因此，于是可简化为ht-h,77t=~——-h-h.x二级回热循环热效率_
①0_4-1+1J仇-4+一4一24-/7=—二---------------------------------------------------------------------------------------------Qx九-4式中汽轮机入口蒸气与乏汽的焰；hl.h2——h
6.h8—-第
一、第二次抽汽的焰;分、瓜一一第
一、第二次抽汽压力下饱和水的焰；力乏汽压力下凝结水的焰3——环，简称循环
2.常用公式2状态参数[公=%一%]，去=021状态参数是状态的函数，对应一定的状态，状态参数都有唯一确定的数值，工质在热力过程中发生状态变化时，由初状态经过不同路径，最后到达终点，其参数的变化值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关9mw
1.=BT温度式中一分子平移运动的动能，其中m是一个分子的质量，是分子平移运动的均方根速度;上比例常数；7」气体的热力学温度
2.7=273+，mw
21.=-nBT3压力式中/一单位面积上的绝对压力；n一分子浓度,即单位容积内含有气体的分子数,其中N为容积V包含的气体分子总数
2.F一整个容器壁受到的力，单位为牛N；一容器壁的总面积而
3.PBp=B-HQKB式中A当地大气压力Pg—高于当地大气压力时的相对压力，称表压力；II一低于当地大气压力时的相对压力,称为真空值比容
1.m3/kg式中—工质的容积小一工质的质量
2.pv-\式中p—工质的密度kg/m3V一工质的比容m3/kg热力循环或，循环热效率0=也=———=1--/qx式中s—工质从热源吸热;3—工质向冷源放热；再热循环热效率:_91—%_4—%+%—%—%—%%4—用+%—优二丁一儿+%-%z4-4+%「4定容加热循环热效率:_1I-1「二1-击=iL77-1-------1-------/、“L一方L“1式中，称为压缩比，是个大于1的数，表示工质在燃烧前被压缩的程度定压加热循环热效率=1夕T%一«._1尸混合加热循环热效率:燃气轮机的理想循环热效率:7-1P（K-\）1K第十一章制冷循环
1.基本概念制冷对物体进行冷却，使其温度低于周围环境的温度，并维持这个低温称为空气压缩式制冷将常温下较高压力的空气进行绝热膨胀，获得低温低压的空气蒸汽喷射制冷循环用引射器代替压缩机来压缩制冷剂，以消耗蒸汽的热能作为补偿来实现制冷的目的蒸汽喷射制冷装置由锅炉、引射器（或喷射器）、冷凝器、节流阀、蒸发器和水泵等组成吸收式制冷:利用制冷剂液体气化吸热实现制冷，它是直接利用热能驱动，以消耗热能为补偿将热量从低温物体转移到环境中去吸收式制冷采用的工质是两种沸点相差较大的物质组成的二元溶液，其中沸点低的物质为制冷剂，沸点高的物质为吸收剂热泵是一种能源提升装置，以消耗一部分高位能（机械能、电能或高温热能等）为补偿，通过热力循环,把环境介质（水、空气、土壤）中贮存的不能直接利用的低位能量转换为可以利用的高位能影响制冷系数的主要因素降低制冷剂的冷凝温度（即热源温度）和提高蒸发温度（冷源温度），都可使制冷系数增高
2.常用公式制冷系数空气压缩式制冷系数、PiJPT「T,卡诺循环的制冷系数:习题答案2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300m3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300nl3,问鼓风机送风量的质量改变多少？解同上题1v n2pl、
30099.
3101.
325、innnm=ml—m2=—--------=-------------------------x1000=
41.97kgR T2T\2873002732-14如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为，试求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度M二——-----=----------------------------=
28.86解折合分子量3228气体常数8314R==------------------=288J/奴•KM
28.86容积成分%2=g MO2/MO2=20,9%=1-
20.9%=
79.1%标准状态下的比容和密度M
28.86P—-------=-------------=
1.288kg/m
22.
422.42-181天然气在标准状态下的密度；2各组成气体在标准状态下的分压力解1密度=97x16+
0.6x30+
0.18x44+
0.18x58+
0.2x44+
1.83x28/100=
16.48M
16.48/3pc--------=--------=
0.736%g/m、°
22.
422.42各组成气体在标准状态下分压力因为Pi=npPcH4=97%*
101.325=
98.285kPa3-8容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa,温度为27℃的空气，右边为真空，容积为左边5倍将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器试求容器内最终压力和温度设膨胀是在绝热下进行的解热力系左边的空气系统整个容器为闭口系统过程特征绝热，自由膨胀根据闭口系统能量方程绝热Q=0自由膨胀W=0因此△］二对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得mc T2-TY=0=72=71=300Kv根据理想气体状态方程c RT2pW\11〃2=------=--------=—〃I=lOOkPaV2V263-9一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500kPa,25℃o充气开始时，罐内空气参数为100kPa,25℃求充气终了时罐内空气的温度设充气过程是在绝热条件下进行的0解开口系统特征绝热充气过程工质空气理想气体根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递0=m2/i2—mQhQ+dE没有流出工质m2=0dE=dU=mu v-mu iC2cv终态工质为流入的工质和原有工质和m0=nu2-nuim v252-nicviU vi=mOhOC ChO=c TOpUcv2~CvT2Ucvrc TlvpWmvi=------------CRT\p2VniRT2cv2代入上式⑴整理得kTiT2TCT2=------------------------=
398.3KT1+%TO-Tl包P23-10供暖用风机连同加热器，把温度为C的冷空气加热到温度为℃,然后送入建筑物的风道内，送风量为
0.56kg/s,风机轴上的输入功率为IkW,设整个装置与外界绝热试计算
（1）风机出口处空气温度；
（2）空气在加热器中的吸热量；
（3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？1000
（1）风机入口为0℃则出口为比CA7=Q nAT==
1.78℃mCp
0.56x
1.006xlO3解开口稳态稳流系统r2=d+A/=
1.78℃空气在加热器中的吸热量Q=mCpKT=
0.56x
1.006x250-
1.78=
138.84kw⑶若加热有阻力，结果1仍正确；但在加热器中的吸热量减少加热器中，p2减小故吸热减小3-17解等容过程C k==
1.4nCp-RRT2-R71p2v-p\vQ=m c,AT=m-------------------=---------------------=
37.5kjv k-1k-l3-18解定压过程pW
2068.
41030.03X XTl=-——=------------------------------------=
216.2KmR1x287T2=
432.4K内能变化At/=mc\t=1x
1.01-
0.287x
216.2皿Tu/=
156.3kJ焰变化M=幺=
1.
4156.3=小,Q TZlo.o KJ功量交换V2=2Vl=
0.06m3w=J pdV=pV2-VI=
2068.4x
0.03=
62.05kj热量交换Q=AU+W=
156.3+
62.05=
218.35kJ4-11kg空气在可逆多变过程中吸热40kJ,其容积增大为,压力降低为,设比热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焰和端的变化解热力系是1kg空气过程特征多变过程lnp2/pl lnl/8…——u.ylnvl/v2lnl/10因为内能变化为g,=，R=7\
7.5J/kg・K77Cp=-R=-c=
1004.5j/kg^KvJn-kc—c-----------=5c==
3587.5J/Zg•K71-Iv=c AT=qc/c=8X1O3Jv nv膨胀功=32X103J轴功
28.8X103J焰变=
1.4X8=
11.2X103J端变=
0.82X1034-2有1kg空气、初始状态为，C,进行下列过程1可逆绝热膨胀到p2=QAMPa；2不可逆绝热膨胀到，；3可逆等温膨胀到p2=
0.lMP〃；4可逆多变膨胀到，多变指数；试求上述各过程中的膨胀功及焰的变化，并将各过程的相对位置画在同一张图和图上解热力系1kg空气膨胀功RT1,p2曜、3nW=---------[1-C2—k]=
111.9X103Jk—1pl熠变为0△s=CpT1pl2w=-Au=c T1-T2=
88.3X1O3Jv3W=RTlln包=
195.4X103，/Zg・Kp2△s=Rin必=o.462X10J/kg•KP2n-\RT\/p
2、ri4W=—f—J〃]=
67.1X1O3J n-\plry n~\T2=Tl上”=
189.2K川T2-R In区=-
346.4JI{kg•K pl△s=c Inp4-14某工厂生产上需要每小时供应压力为
0.6MPa的压缩空气600kg；设空气所初始温度为20℃,压力为
0.IMPa求压气机需要的最小理论功率和最大理论功率若按n=
1.22的多变过程压缩，需要的理论功率为多少？解最小功率是定温过程m=600/3600=l/6kg/sW=mRTUn-^-==-
25.1KWp2最大功率是定燧过程[1一回k]=-
32.8KWPl多变过程的功率〃一1nRT\[1一以〃]=-
29.6KW Pln-\4-15实验室需要压力为6MPa的压缩空气，应采用一级压缩还是二级压缩？若采用二级压缩，最佳中间压力应等于多少？设大气压力为
0.1,大气温度为20,压缩过程多变指数n=L25,采用中间冷却器能将压缩气体冷却到初温试计算压缩终了空气的温度解压缩比为60,故应采用二级压缩中间压力
0.775MPa73=72左〃=44IKp24-16有一离心式压气机，每分钟吸入pl=
0.IMPa,tl=16℃的空气400m3,排出时p2=
0.5MPa,t2=75℃o设过程可逆，试求1此压气机所需功率为多少千瓦？2该压气机每分钟放出的热量为多少千焦？解1=
8.04kg/sIn（p2/，1）13Il———
1.1o（）ln vl/v2HR（）Ws=mnw=m------T1-T2=1183KW儿一1几—k（）
（2）Q=m-------c T2-Tl=-
712.3kj/svn-\4-17三台空气压缩机的余隙容积均为6%,进气状态均为
0.IMPa、27℃,出口压力均为
0.5MPa,但压缩过程的指数不同，分别为nl=
1.4,n2=
1.25,“3二1试求各压气机的容积效率（假设膨胀过程的指数和压缩过程的指数相同）解4=1—出与）〃—1]P105—
1.4:2=1—
0.06*[（汇）X-l]=.87v0v
0.1n=
1.25:=
0.84n=l:=
0.767-4将2kg水盛于容积为
0.2m3的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至200℃试求容器中
（1）压力;
（2）焰；
（3）蒸汽的质量和体积解
（1）查200℃的饱和参数h、=
2791.4kJ/kg h=
852.4kj/kgv=
0.12714m3/kg v=
0.0011565m3/kg饱和压力
1.5551MPao刚性容器中水的比容
0.23/、、V=----=
0.1m/kgv2因此是湿蒸汽压力是饱和压力
1.5551MPao干度=
0.78焰hx=xh、+（l-x）h=
2364.8kj/kg蒸汽的质量和体积m=xXm=
0.78X2=
1.56kgvV=nivX v=
0.19834m37-7某空调系统采用p=
0.3MPa、x=
0.94的湿蒸汽来加热空气暖风机空气的流量为每小时4000标准m3,空气通过暖风机（从0℃）被加热到120℃设蒸汽流过暖风机后全部变为p=
0.3MPa的凝结水求每小时需要多少千克蒸汽（视空气的比热为定值）解空气吸收的热量人pV11054000……八X XAq=me4=——c4=--------------------xl.01x120=619000kj/hRT1287x273Pp=
0.3MPa的饱和参数h=
2725.5kJ/kg h=
561.4kj/kgp=
0.3MPa、x=
0.94蒸汽的烙h=xh+l-x h=
2595.7kJ/kg需要蒸汽qrn=--=
304.28kg/hv5h-K法二湿蒸汽中起加热作用的仅为干饱和蒸汽=m c\ta p4000*
1.293*
1.005*120m=-------------------------------=
306.6kg/h094*
2725.5—
561.47-11汽轮机进汽参数为pl=3MPa,tl=450℃,蒸汽在汽轮机中绝热膨胀到p2=5kPa后排入冷凝器求:1可逆绝热膨胀时蒸汽的终参数及汽轮机所作的功；2若蒸汽在汽轮机中为不可逆绝热膨胀，引起的端产为
0.25kJ/kg.K,则汽轮机作的功将为多少？解:查表pl=3MPa,tl=450℃的参数hl=3344kj/kg si=
7.083kJ/kg.K则绝热膨胀到p2=5kPa,s2=
7.083kJ/kg.K时蒸汽的终参数t2=
32.88℃h2=2160kJ/kg v2=
23.52m7kg汽轮机所作的功W=A/z=1184kj/kgf2不可逆绝热膨胀后的端为s3=
7.083+
0.25=
7.333kJ/kg.K p3=5kPa蒸汽的终参数h3=2236kj/kg汽轮机所作的功w=A/z=1108kj/kgt8-4压力B为101325Pa的湿空气，在温度1=5℃,相对湿度1=60%的状态下进入加热器，在2=20℃离开加热器进入加热器的湿空气容积为=10000m3o求加热量及离开加热器时湿空气的相对湿度解查饱和空气状态参数1=5℃,=872Pa2=20℃,=
2.337kPa分别计算状态参数时1=5℃,1=60%=872X60%=
523.2Pad\—622————=
3.2g/kga B~Pmh\=
1.Oki+
0.00Wl2501+
1.85/1=
13.08kj/k ag在加热器中是等湿过程
3.2g/kgaA2=
1.0U2+
0.001422501+
1.85r2=
28.32kj/kg a查图得湿空气相对湿度02=23%干空气的质量p V101325-
523.2X10000am==-------------------------------------------=12634kgna RT287x278a加热量q=m/z2-/zl=12634x
28.32-
13.08=
1.9xio5kja8-7在容积=60℃的房间内，空气的温度和相对湿度分别为21℃及70%问空气的总质量及焰kg值各为多少？设当地大气压为B=
0.1013MPao解空气21℃对应的饱和压力
2.485kPa水蒸气的分压力=
1.7295kPa温度21℃和相对湿度分别为70%的空气焰
48.77kJ/kga干空气的质量
70.8kg空气的含湿量
10.8g/kga空气的总质量=
71.5kg空气的焰值
70.8X
48.77=
3452.9kJ8-12已知湿空气的温度=18℃,露点d=8℃,试求相对湿度、绝对湿度及含湿量如将上述湿空气加热至40℃,其相对湿度、绝对湿度有何变化？如将其冷却至饱和状态，求其相对湿度与绝对湿度当时大气压力为
0.1013MPa解1查图得01=52%V=
65.08m3/kg Jvp=p\x Ps~~=o.008kg/m3匕vXdl=622——=
6.7g/kgaB-P iv2相对湿度02二14%V=
19.5m7kg Jc绝对湿度p=^2X=2=
0.0072kg/m3匕vl3冷却至饱和状态03=100%饱和温度为8℃V=
120.9m7kgv绝对湿度P=
0.00827kg/m3s9-5空气流经喷管作定嫡流动，已知进口截面上空气参数pl=
0.7MPa,tl=947℃,cl=Om/s喷管出口处的压力p2分别为
0.5MPa及
0.12MPa,质量流量均为kg/s试选择喷管类型，计算喷管出口截面处的流速及出口截面积解:1p2=
0.5MPaP=/3pl=
0.528X
0.7=
0.37MPa pcb未到临界，选用渐缩喷管=1108Kr\k-l T2=71匕了川2k R——[T1-T2]=474m/s k-1c RT2v2=------=
0.636in/kgP2c v2xm9f2=--------=
6.7cm-Cl22p2=
0.12MPaP=/3pl=
0.528X o.7=
0.37MPapcb选缩放喷管k—1T2=Tl^V=737K PlC2=J^^[T1—T2]=985m/sc RT2,v2=------=
1.76m/kgPlv2x m,-----------=
8.9cnfcl9-12解hl=3231kj/kg,节流后s=
7.203kJ/kg.Kh2=3148kj/kg,v2=
0.2335m3/kgp/p
0.546b潮缩喷管c=
44.72^A]—h=
407.4m/s22“一区=
0.35kg/s%9-15解
0.199kJ/kg.K版一循环所作的净功制冷系数式中71—工质向热源放出热量；0—工质从冷源吸取热量；断一循环所作的净功供热系数式中S—工质向热源放出热量3—工质从冷源吸取热量例一循环所作的净功第二章气体的热力性质
1.基本概念理想气体气体分子是由一些弹性的、忽略分子之间相互作用力引力和斥力、不占有体积的质点所构成比热单位物量的物体，温度升高或降低1K1℃所吸收或放出的热量，称为该物体的比热定容比热在定容情况下，单位物量的物体，温度变化1K1℃所吸收或放出的热量，称为该物体的定容比热定压比热在定压情况下，单位物量的物体，温度变化1K1℃所吸收或放出的热量，称为该物体的定压比热定压质量比热在定压过程中，单位质量的物体,称为当其温度变化1K1℃时，物体和外界交换的热量,该物体的定压质量比热定压容积比热在定压过程中，单位容积的物体,称为当其温度变化IK1℃时，物体和外界交换的热量,该物体的定压容积比热..当其温度变化1K1℃时，物体和外界交换的热量,定压摩尔比热在定压过程中，单位摩尔的物体,称为该物体的定压摩尔比热当其温度变化1K1℃时，物体和外界交换的热量,定容质量比热在定容过程中，单位质量的物体,称为该物体的定容质量比热当其温度变化1K1℃时，物体和外界交换的热量,定容容积比热在定容过程中，单位容积的物体,称为该物体的定容容积比热定容摩尔比热:在定容过程中，单位摩尔的物体,当其温度变化1K1℃时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容摩尔比热混合气体的分压力维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力道尔顿分压定律混合气体的总压力P等于各组成气体分压力Pi之和混合气体的分容积维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积阿密盖特分容积定律混合气体的总容积V等于各组成气体分容积Vi之和混合气体的质量成分混合气体中某组元气体的质量与混合气体总质量的比值称为混合气体的质量成分混合气体的容积成分混合气体中某组元气体的容积与混合气体总容积的比值称为混合气体的容积成分混合气体的摩尔成分混合气体中某组元气体的摩尔数与混合气体总摩尔数的比值称为混合气体的摩尔成分对比参数各状态参数与临界状态的同名参数的比值对比态定律对于满足同一对比态方程式的各种气体，对比参数、和中若有两个相等，则第三个对比参数就一定相等，物质也就处于对应状态中
2.常用公式理想气体的绝热节流过程温度相等用损Ae=hl—h2+TOsl—s2=TOAs=
59.7kj/kg--V10-4—理想再热循环，用水作为工质，在汽轮机入口处蒸汽的状态为14MPa、540℃,再热状态为3MPa、540℃和排汽压力7kPa下运行如忽略泵功，试求1平均加热温度；2平均放热温度；3利用平均加热温度和平均放热温度计算循环热效率解1点焰和可分别为:3433kJ/kg
6.529kJ/kg.K3点焰和燧分别查饱和压力下的饱和水表为
163.38kJ/kg
0.5591kJ/kg.K再热入口焰B:压力为3MPa,嫡为
6.529kJ/kg.K,hB=2988kj/kg再热出口焰A:hA=3547kj/kg,sA=
7.347kJ/kg.K2点熔和燧分别为2282kJ/kg、
7.347kJ/kg.K平均加热温度7/zl-小+h—h ABt.=------------------------=564KL-S3平均放热温度-h2-h3t=-----------=312K52-530循环热效率77=1--=
44.7%10-5某回热循环，新汽压力为10MPa,温度为400℃,凝汽压力50kPa,凝结水在混合式回热器中被2MPa的抽汽加热到抽汽压力下的饱和温度后经给水泵回到锅炉不考虑水泵消耗的功及其他损失，计算循环热效率及每千克工质的轴功解1点焰和嫡分别为hl=3096kJ/kg sl=
6.211kJ/kg.K排汽2点烙为h2=2155kj/kg3点焰和端分别查饱和压力下的饱和水表为h3=
340.11-4用一台氨蒸气压缩致冷机制冰，氨的蒸发温度为-5℃,冷凝温度为30℃,冷凝器中冷却水的进口温度为12C,出口水温为20℃,欲在每小时内将lOOOkgOC的水制成冰，已知冰的融解热为340kJ/kg,试求该致冷机每小时的制冷量；氨每小时的流量；致冷机的功率；冷却水每小时的消耗量解致冷机每小时的制冷量0=1000X340=340000kJ在lgp-h图上查各状态点参数pl=
335.7kPa hl=1452kj/kg sl=
5.6856kJ/kg*Kp2=l.1686MPa h2=1620kj/kgh5=h4=343kj/kg致冷量q2=hl-h5=1114kj/kg氨每小时的流量；m=—=
305.2kgq2致冷机的功率:P=mw=mh2-hl=14kW冷凝器热负荷:Ql=mh2-h4=390000kj/h冷却水每小时的消耗量=
1.16X104kg/h11-5一台氨致冷装置，其致冷量kj/h,蒸发温度一15℃,冷凝温度30℃,过冷温度25℃,从蒸发器出口的蒸气为干饱和状态求1理论循环的致冷系数；2致冷剂的质量流量；3消耗的功率解:查表得压力和焰分别为:hl=1400kj/kg,pl=
0.35MPa,sl=
5.75kJ/kg-K h2=1650kj/kg,p2=l.2MPa,s2=
5.75kJ/kg・K,h3=320kj/kg制冷量:q2=hl-h3=1080kj/kg压缩功w=h2-hl=250kj/kg1致冷系数£=92=
4.322致冷剂的质量流量=370kg/h3消耗的功率P=mw=
25.7kW57kJ/kg抽汽点4的雄查2MPa和s4=sl:袖=2736kj/kg2MPa对应的饱和温度
212.37℃,h5=
908.6kj/kg—h5-h3求抽汽率a=----------=----------------------------=
0.23M-/132736-
340.57循环功量794kj/kg热效率
36.2%2MPa对应的饱和温度
212.37℃,h5=
908.6kj/kg—Zi5-/i3求抽汽率a=----------=----------------------------=
0.23h4—h32736-
340.57循环功量794kj/kg热效率
36.2%2MPa对应的饱和温度
212.37C,h5=
908.6kj/kg—,+h5-h3求抽汽率a=----------=----------------------------=
0.23h4-h32736-
340.57循环功量794kj/kg热效率
36.2%2MPa对应的饱和温度
212.37℃,h5=
908.6kj/kgh5-h3求抽汽率a=----------=----------------------------=
0.237/z4-/z32736-
340.57循环功量794kj/kg热效率
36.2%2MPa对应的饱和温度
212.37℃,h5=
908.6kj/kg5—丸3求抽汽率a=----------=----------------------------=
0.237/z4-/z32736-
340.57循环功量794kj/kg热效率
36.2%2MPa对应的饱和温度
212.37℃,h5=
908.6kj/kg必一求抽汽率a=----------=----------------------------=
0.237/14-/132736-
340.57循环功量794kj/kg热效率
36.2%2MPa对应的饱和温度
212.37C,h5=
908.6kj/kgh5-h3求抽汽率a=----------=----------------------------=
0.237M-//32736-
340.57循环功量794kj/kg热效率
36.2%理想气体状态方程
1.pv=RT式中L绝对压力PaU—比容m3/kgT—热力学温度K适用于1千克理想气体
2.pV=mRT式中V—质量为冰g气体所占的容积适用于m千克理想气体
3.PVM=凡T式中VM=Mv一气体的摩尔容积，m3/kmol；RO二MR一通用气体常数，J/kmol-K适用于1千摩尔理想气体
4.pV=nR TQ式中V—nKmol气体所占有的容积，m3；n一气体的摩尔数，，kmol适用于n千摩尔理想气体
5.通用气体常数R0R=8314J/Kmol•K必与气体性质、状态均无关
6.气体常数Rn Ro8314,R=---=----------J/kg•KM MR与状态无关,仅决定于气体性质
7.P/二P2V2T2比热
1.比热定义式表明单位物量的物体升高或降低1K所吸收或放出的热量其值不仅取决于物质性质，还与气体热力的过程和所处状态有关
2.质量比热、容积比热和摩尔比热的换算关系式中c—质量比热，kJ/Kg•k一容积比热,kj/m3•kMe—摩尔比热，kJ/Kmol•k
3.定容比热表明单位物量的气体在定容情况下升高或降低1K所吸收或放出的热量
4.定压比热表明单位物量的气体在定压情况下升高或降低1K所吸收或放出的热量
5.梅耶公式Cp-c=Rvcp_c\=QoRMe-Mc=MR-R0p v
6.比热比:MeK--，gKRK-l nRc=-------〃K-\道尔顿分压定律阿密盖特分容积定律:质量成分+gz+・・•・・・+g〃=Eg,=iZ=1容积成分r=q+—，=，）=1i=\摩尔成分:〃+Xn=£%=1/=1质量成分与容n MM.M.i i/=二Xi―l-=r--nM容积成分与摩尔成分关系:积成分折合分子量:S\.82,---------1----------rM2折合气体常数:V.分压力的确定P=^P=r PiiKPp=gi—^Pi=gi，—P=gi*KM,Pi混合气体的比热容混合气体的容积比热容:混合气体的摩尔比热容:itu=E混合气体的热力学能、焰和帽或miui/=!Z=1“这修或AMZ=1z=lS=fSj或/=1范德瓦尔（Van derWaals）方程v-b=RT对于Ikmol实际气体压缩因子:v pvZ=——而%d对比参数，，第三章热力学第一定律
1.基本概念热力学第一定律:能量既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到另一个系统，而其总量保持恒定，这一自然界普遍规律称为能量守恒与转换定律把这一定律应用于伴有热现象的能量和转移过程，即为热力学第一定律第一类永动机不消耗任何能量而能连续不断作功的循环发动机，称为第一类永动机热力学能热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有的能量之和外储存能也是系统储存能的一部分，取决于系统工质与外力场的相互作用（如重力位能）及以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量（宏观动能）这两种能量统称为外储存能轴功系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功流动功（或推动功）当工质在流进和流出控制体界面时，后面的流体推开前面的流体而前进，这样后面的流体对前面的流体必须作推动功因此，流动功是为维持流体通过控制体界面而传递的机械功，它是维持流体正常流动所必须传递的能量焰流动工质向流动前方传递的总能量中取决于热力状态的那部分能量对于流动工质，焰二内能+流动功，即烙具有能量意义；对于不流动工质，焰只是一个复合状态参数稳态稳流工况工质以恒定的流量连续不断地进出系统，系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都保持一定，不随时间变化，称稳态稳流工况技术功在热力过程中可被直接利用来作功的能量，称为技术功动力机动力机是利用工质在机器中膨胀获得机械功的设备压气机消耗轴功使气体压缩以升高其压力的设备称为压气机节流流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体压力降低的现象
2.常用公式外储存能宏观动能12E--mekk2重力位能Ep=mgz式中g一重力加速度系统总储存能
1.E—U+E+Ek n19或E=U+—me+mgz
2.
3.或（没有宏观运动，并且高度为零）热力学能变化
1.1,适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（］）
2.Aw=c7^-7v适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用定值比热计算），2，2“=f c dt=f c dt-I cdt=c t皿
3.vvv vmA0・12-300适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用平均比热计算）
4.把的经验公式代入积分适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用真实比热公式计算）n n
5.U=U、■+U2H FU=fU»=m ufli ii=\i=l由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积
6.适用于任何工质，可逆过程
7.适用于任何工质，可逆定容过程
8.适用于任何工质，可逆绝热过程
9.适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程
10.适用于mkg质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程
11.△〃二9一W适用于1kg质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程
12.du=Sq-pdv适用于微元，任何工质可逆过程
13.Aw=A/z-Apv热力学能的变化等于焰的变化与流动功的差值焙的变化
1.H=U+pV适用于m千克工质
2.h=u+pv适用于1千克工质
3.适用于理想气体
4.,适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程
5.适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程，用定值比热计算”
6.△/=Jc dt=\cdt-\cdt=c；,J--h“00p pp pm适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程用平均比热计算
7.把的经验公式代入积分适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程，用真实比热公式计算
8.由理想气体组成的混合气体的焰等于各组成气体烙之和，各组成气体焰又可表示为单位质量焰与其质量的乘积
9.热力学第一定律能量方程
1、
1、29SQ—/ZQ+-+gz Bm-A]+—+gz13帆】+SW+dE1cv适用于任何工质，任何热力过程
10.适用于任何工质，稳态稳流热力过程
11.适用于任何工质稳态稳流过程，忽略工质动能和位能的变化
12.适用于任何工质可逆、稳态稳流过程，忽略工质动能和位能的变化
13.适用于任何工质可逆、稳态稳流绝热过程，忽略工质动能和位能的变化
14.适用于任何工质可逆、稳态稳流定压过程，忽略工质动能和位能的变化
15.适用于任何工质等焰或理想气体等温过程燧的变化
1.适用于任何气体，可逆过程
2.为端流，其值可正、可负或为零；为焙产，其值恒大于或等于零
3.（理想气体、可逆定容过程）
4.（理想气体、可逆定压过程）
5.（理想气体、可逆定温过程）
6.（定焙过程）A5=In—+7In—刀匕=c In--RTn~^~14PxIn—+cIn—v匕Pi适用于理想气体、任何过程功量膨胀功（容积功）
1.或适用于任何工质、可逆过程
2.适用于任何工质、可逆定容过程
3.适用于任何工质、可逆定压过程
4.适用于理想气体、可逆定温过程
5.适用于任何系统，任何工质，任何过程
6.适用于理想气体定温过程
7.适用于任何气体绝热过程
8.适用于理想气体、绝热过程
9.。
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