工程熱力學(xué)思考題答案,第八章

1、第八章壓氣機(jī)的熱力過程1、利用人力打氣筒為車胎打氣時(shí)用濕布包裹氣筒的下部，會(huì)發(fā)現(xiàn)打氣時(shí) 輕松了一點(diǎn)，工程上壓氣機(jī)缸常以水冷卻或氣缸上有肋片，為什么？ 答：因?yàn)闅怏w在壓縮時(shí)，以等溫壓縮最有利，其所消耗的功最小，而在 人力打氣時(shí)用濕布包裹氣筒的下部或者在壓氣機(jī)的氣缸用水冷卻，都可 以使壓縮過程盡可能的靠近等溫過程，從而使壓縮的耗功減小。2、既然余隙容積具有不利影響，是否可能完全消除它？ 答：對(duì)于活塞式壓氣機(jī)來說，由于制造公差、金屬材料的熱膨脹及安裝 進(jìn)排氣閥等零件的需要，在所難免的會(huì)在壓縮機(jī)中留有空隙，所以對(duì)于 此類壓縮機(jī)余隙容積是不可防止的，但是對(duì)于葉輪式壓氣機(jī)來說，由于 它是連續(xù)的吸氣排氣，沒

2、有進(jìn)行往復(fù)的壓縮，所以它可以完全排除余隙 容積的影響。3、如果由于應(yīng)用氣缸冷卻水套以及其他冷卻方法，氣體在壓氣機(jī)氣缸中 已經(jīng)能夠按定溫過程進(jìn)行壓縮，這時(shí)是否還需要采用分級(jí)壓縮？為什 么？答：我們采用分級(jí)壓縮的目的是為了減小壓縮過程中余隙容積的影響， 即使實(shí)現(xiàn)了定溫過程余隙容積的影響仍然存在，所以我們?nèi)匀恍枰旨?jí) 壓縮。4、壓氣機(jī)按定溫壓縮時(shí)，氣體對(duì)外放出熱量，而按絕熱壓縮時(shí)不向外放 熱，為什么定溫壓縮反較絕熱壓縮更為經(jīng)濟(jì)？答：絕熱壓縮時(shí)壓氣機(jī)不向外放熱，熱量完全轉(zhuǎn)化為工質(zhì)的內(nèi)能，使工 質(zhì)的溫度升高，壓力升高，不利于進(jìn)一步壓縮，且容易對(duì)壓氣機(jī)造成損 傷，耗功大。等溫壓縮壓氣機(jī)向外放熱，工質(zhì)的溫度

3、不變，相比于絕熱 壓縮氣體壓力較低，有利于進(jìn)一步壓縮耗功小，所以等溫壓縮更為經(jīng) 濟(jì)。5、壓氣機(jī)所需要的功可從第一定律能量方程式導(dǎo)出，試導(dǎo)出定溫、多 變、絕熱壓縮壓氣機(jī)所需要的功，并用 T-S圖上面積表示其值。答：由于壓縮氣體的生產(chǎn)過程包括氣體的流入、壓縮和輸出，所以壓氣 機(jī)耗功應(yīng)以技術(shù)功計(jì)，一般用 Wc表示，那么Wc= -Wt由第一定律：q=A h+wt，定溫過程：由于T不變，所以 h等于零，既q=Wt，q=Ts,s Rg l n P，貝S有P2多變過程： Wc= -wt= h-qn 1所以Wc RgTi 比01n 1Pi絕熱過程：即q=0,所以6、活塞式壓氣機(jī)生產(chǎn)高壓氣體為什么要采用多級(jí)壓縮

4、及級(jí)間冷卻的工 藝？答：由于活塞式壓氣機(jī)余隙容積的存在，當(dāng)壓縮比增大時(shí)，壓氣機(jī)的產(chǎn) 氣量減小，甚至不產(chǎn)氣，所以要將壓縮比控制在一定范圍之內(nèi)，因此采 用多級(jí)壓縮，以減小單級(jí)的壓縮比。氣體壓縮以等溫壓縮為最有利，因此應(yīng)設(shè)法使壓氣機(jī)內(nèi)氣體壓縮過程指數(shù) n 減小，采用級(jí)間冷卻可以很好的減 小 n.7、葉輪是壓氣機(jī)不可逆絕熱壓縮比可逆絕熱壓縮多耗功可用圖8-11 中的面積 m2s2nm 表示，這是否即是此不可逆過程的做功能力損失？為什 么？圖 8-11 答：多消耗的功量并不就是損失的做功能力損失。因?yàn)?i=T0 S T0 sn sm 2T sn sm 為圖中的 17nm1.8、如圖 8-13 所示的壓縮過程 1-2，假設(shè)是可逆的，那么這一過程是什么過 程？他與不可逆絕熱壓縮過程 1-2 的區(qū)別何在？?jī)烧咧心囊贿^程消耗的 功大？大多少？圖 8-13 答：假設(shè)壓縮過程 1-2 是可逆過程，那么其為升溫升壓的吸熱過程。它與不可 逆絕熱過程的區(qū)別是：此過程沒有不可逆因素的影響，在所有以 1-2 過程 進(jìn)行的壓縮過程其耗功是最小的。對(duì)于不可逆絕熱壓縮過程：q=A u+w,q=0,所以