Urgente... Buscando respuestas a ejercicios extraescolares de "Engineering Thermodynamics" editado por Zeng Danling y otros, Higher Education Press
1． Respuesta: No necesariamente. La masa en el sistema de apertura de flujo estable también se puede mantener constante 2. Respuesta: Esta afirmación es incorrecta. Cuando el fluido de trabajo cruza el límite, su energía termodinámica también cruza el límite. Pero la energía termodinámica no es calor mientras no haya intercambio de calor entre el sistema y el mundo exterior, es un sistema adiabático. 3. Respuesta: Sólo cuando no hay influencia externa y el estado del fluido de trabajo no cambia con el tiempo, este estado se llama estado de equilibrio. Estado estable Siempre que el estado del medio de trabajo no cambie con el tiempo, se denomina estado estable, independientemente de si está bajo la influencia del mundo exterior. Ésta es su diferencia esencial. El equilibrio no es una condición necesaria para un estado estable. Un estado en el que las propiedades son uniformes en todo el sistema es un estado homogéneo. El estado de equilibrio no es necesariamente un estado uniforme y la uniformidad no es una condición necesaria para que el sistema esté en equilibrio. 4． Respuesta: La lectura del manómetro puede cambiar dependiendo del cambio en la presión ambiental en la que se encuentra el manómetro. La presión atmosférica local no es necesariamente la presión atmosférica ambiental. La presión atmosférica ambiente se refiere a la presión del entorno donde se encuentra el instrumento de presión. 5. Respuesta: El termómetro cambia significativamente dependiendo de qué tan caliente o frío esté el objeto. 6． Respuesta: No se puede utilizar ninguna escala de temperatura empírica como estándar para medir la temperatura. Dado que la escala de temperatura empírica depende de las propiedades de la sustancia que mide la temperatura, cuando se utilizan termómetros con diferentes sustancias para medir la temperatura y se utilizan diferentes cantidades físicas como marcadores de temperatura para medir la temperatura, excepto la temperatura seleccionada como punto de referencia, los valores medidos De otras temperaturas pueden tener ligeras diferencias. 7. Respuesta: La transferencia de calor y el desplazamiento entre varias partes dentro del sistema o el intercambio de calor y trabajo entre el sistema y el mundo exterior son causas de cambios en el estado del sistema. 8． Respuesta: (1) El primer caso es como se muestra en la Figura 1-1(a), no se realiza ningún trabajo (2) El segundo caso es como se muestra en la Figura 1-1(b), se realiza el trabajo (3) El primero Este caso es un proceso irreversible y no puede representarse en un diagrama p-v. El segundo caso es un proceso reversible que puede representarse en un diagrama p-v. 9. Respuesta: El sistema puede volver a su estado original después de pasar por un proceso irreversible. El sistema y el mundo exterior en su conjunto no pueden restaurarse a su estado original. 10． Respuesta: Después de que el sistema pasa por un ciclo reversible hacia adelante y hacia atrás, el sistema regresa a su estado original y el mundo exterior no cambia, si hay factores irreversibles, el sistema regresa a su estado original y el mundo exterior cambia; 11． Respuesta: No necesariamente. Depende principalmente de cuál sea la función principal de la potencia de salida y de si es útil excluir la potencia grande.
1． Respuesta: Retire la partición. Según la primera ley de la termodinámica, la energía termodinámica del aire en el recipiente permanece sin cambios.
Si hay un pequeño agujero, utilice B como sistema térmico para el análisis
Solo hay entrada y no salida del fluido, ignorando la energía cinética y la energía potencial
Termodinámica del gas de la parte B El incremento de energía es y la reducción de energía termodinámica de la parte A del gas es 2. Respuesta: La ecuación de energía de la primera ley de la termodinámica no se puede escribir en la forma descrita en la pregunta. Sólo en casos especiales, la función se puede escribir como . La primera ley de la termodinámica es ley para cualquier situación y no tiene la condición necesaria =. Para la fórmula, el trabajo y el calor no son parámetros de estado, por lo que no se pueden escribir en la forma de esta fórmula. 3. Respuesta: Aplicable a cualquier proceso y cualquier fluido de trabajo
Proceso reversible y cualquier fluido de trabajo
4. Respuesta: El trabajo de empuje es transferido por el fluido de trabajo que fluye dentro (fuera) del sistema y lo realiza el sistema de material detrás del fluido de trabajo. Para un sistema cerrado, no hay flujo de entrada (salida) del fluido de trabajo, por lo que no se transfiere trabajo de esta manera. 5. Respuesta: Sí. La ecuación de energía de flujo estable se puede aplicar a cualquier proceso de flujo estable para un dispositivo de conversión de energía de acción periódica que funcione continuamente, siempre que el trabajo del eje, la absorción de calor y el caudal promedio del fluido de trabajo realizado en la unidad de tiempo promedio sean constantes. aunque su funcionamiento interno El estado de la materia y las condiciones de flujo cambian, pero este patrón de cambio periódico no cambia con el tiempo, por lo que la ecuación de energía de flujo estable aún se puede utilizar para analizar su relación de conversión de energía.
1． Respuesta: Gas ideal: las moléculas son partículas elásticas que no ocupan un volumen y no hay fuerza entre las moléculas excepto las colisiones. Un gas ideal es una abstracción de un gas real a baja presión y alta temperatura. Es un gas imaginario que en realidad no existe. Para determinar si el gas utilizado es un gas ideal, se estima en función del estado del gas. por ejemplo: si la densidad del gas es lo suficientemente pequeña). Los posibles errores causados por el procesamiento del gas ideal k deben tener en cuenta la precisión requerida para el cálculo; Si es un gas ideal, se puede utilizar la fórmula del gas ideal.
2. Respuesta: El volumen molar de un gas no varía con el tipo de gas a la misma temperatura y presión pero sí varía con el estado en el que se encuentra; Sólo en condiciones estándar el volumen molar es 0,022414m3/mol3. Respuesta: La constante molar del gas no cambia con el tipo y estado del gas 4. Respuesta: Un gas es un gas ideal si satisface la ecuación de estado del gas ideal. Entonces su capacidad calorífica específica, su energía termodinámica y su entalpía son sólo funciones de la temperatura. 5. Respuesta: Para cierto gas ideal a la misma temperatura, es un valor constante y es un valor constante. Es un valor fijo a diferentes temperaturas, no un valor fijo 6. Respuesta: La derivación de la fórmula de Meyer utiliza la ecuación del gas ideal, por lo que es aplicable a mezclas de gases ideales pero no a gases reales 7. Respuesta: En ingeniería termodinámica, en el proceso sin reacción química y reacción nuclear, la energía química y la energía nuclear no cambian y pueden ignorarse. Por lo tanto, la energía termodinámica incluye la energía cinética interna y la energía potencial interna. La energía cinética interna está determinada por la temperatura y la energía potencial interna está determinada por. De esta manera, la energía termodinámica está determinada por dos parámetros de estado. Entonces la energía termodinámica es un parámetro de estado. Se puede ver en la fórmula que la entalpía también está determinada por el parámetro de estado, por lo que también es un parámetro de estado. Para un gas ideal, la energía termodinámica y la entalpía son funciones únicamente de la temperatura. 8. Respuesta: Ninguna contradicción. Los gases reales tienen dos parámetros independientes. Un gas ideal ignora las fuerzas intermoleculares y, por tanto, depende únicamente de la temperatura. 9. Respuesta: Lo que se necesita en ingeniería termodinámica es el cambio en la energía termodinámica, la entalpía y la entropía durante el proceso. La energía termodinámica, la entalpía y la entropía son funciones de temperatura de un solo valor, y el cálculo del cambio no tiene nada que ver con la selección del punto de referencia. El estado de referencia de la energía termodinámica o entalpía generalmente se toma como el valor de entalpía es 0 y el valor de energía termodinámica es 0 a 0K o 0°C. El estado base de entropía es =101325Pa, =0K. El valor de entropía es 010. Respuesta: Los estados base y en la tabla de propiedades termodinámicas del gas son, , =101325Pa11. Respuesta: El área sombreada en la Figura 3-2 es el calor del proceso variable 1-2. Para un proceso multivariable, el cambio de energía termodinámico y el cambio de entalpía se pueden calcular a partir de las dos fórmulas siguientes: ,
Después del punto del estado inicial, dibuje una línea de volumen constante 2-2' y el área de la parte sombreada en la Figura 3-3 es el cambio en la energía termodinámica del proceso polimórfico 1-2
Después de pasar el punto del estado inicial, dibuje la línea de presión constante 2-2' El área de. el área sombreada en la Figura 3-4 es la entalpía del proceso polimórfico 1-2. La cantidad de cambio, si es un proceso irreversible, la energía termodinámica y la entalpía permanecen sin cambios como se muestra en la figura anterior. El calor no se puede representar en un diagrama. 12. Respuesta: Sí. Debido a que la entropía es un parámetro de estado, solo está relacionada con los estados inicial y final y no tiene nada que ver con el proceso. 13. Respuesta: , es el calor intercambiado con la fuente de calor durante el cambio reversible de un microelemento y 中 es el calor absorbido por el aumento de temperatura del medio de trabajo. No son equivalentes, por lo que esta conclusión es errónea. 14. (1) (× (2) (×) (3) (×) (4) (×) (5) (√) 15. Respuesta: No aplicable 16. Respuesta: Porque, , las masas molares equivalentes de los gases mezclados son iguales, sin embargo, no se puede determinar la relación entre las masas molares de los componentes A y B.
1 Respuesta: Principales problemas y métodos a resolver: 1. Según las características del proceso (y la ecuación. de estado). Según la relación entre los parámetros de estado inicial y final de la ecuación del proceso 3. Analizar la relación de conversión de energía (usando el diagrama P-V y el diagrama T-S) (puede ser cualitativa o cuantitativa según sea necesario) Ejemplo: 1) Ecuación del proceso: (Característica) (Ecuación) 2) La relación entre los parámetros del estado inicial y final
3) Calcular cada cantidad:
4) Cambios en los parámetros de estado del fluido de trabajo superior Leyes y condiciones de conversión de energía
Sistema cerrado: 1-2 procesos
Sistema abierto: 1-2 procesos
2. Respuesta: No aplicable a todos. El primer conjunto de fórmulas se aplica a cualquier tipo de proceso. El segundo conjunto de fórmulas es adecuado para el proceso de volumen constante y el proceso de presión constante 3. Respuesta: Se debe agregar calor al gas durante el proceso de temperatura constante
4. Respuesta: Para un proceso a temperatura constante, la ruta del proceso ya ha sido determinada. Entonces está relacionado con el camino.
5. Respuesta: Establecido6. Respuesta: No se limita a gases ideales y procesos adiabáticos reversibles. Porque y son fórmulas generales, aplicables a cualquier fluido de trabajo y a cualquier proceso, siempre que sea un proceso adiabático, ya sea reversible o irreversible. Así y no se limitan a procesos adiabáticos reversibles.
7. (1) (×) (2) (×) (3) (×) 8. Respuesta: q1-2-3=Δu1-2-3+w1-2-3, q1-4-3=Δu1-4-3+w1-4-3∵Δu1-2-3=Δu1-4-3, w1-2-3 >w1-4-3∴q1-2-3> q1-4-3.byc están en la misma línea adiabática. Si b y c están en la misma línea de temperatura constante, son iguales. 9. Respuesta: Existe un proceso adiabático, ya sea reversible o no. Por lo tanto, el método de representación en el diagrama T-S es el mismo que el de la undécima pregunta del Capítulo 3.10. Respuesta: 1) El juicio de:
Usando (V) como límite:
2) El juicio de ,:
Usando (T) como límite límite:
p>
3) Juicio de:
Tomando (T) como límite:
1. Respuesta: No se puede expresar como este. La expresión es incorrecta. Para un proceso reversible a temperatura constante, todo el calor absorbido se puede convertir en energía mecánica, pero su propio estado cambia. Entonces esta afirmación es incorrecta.
2. Respuesta: Incorrecta. Es cierto que los procesos espontáneos son procesos irreversibles. Los procesos no espontáneos no son necesariamente procesos reversibles.
3. Respuesta: Todos los procesos no cuasiestáticos son procesos irreversibles. Los factores irreversibles incluyen: fricción, transferencia de calor a temperatura desigual y trabajo a presión desigual. 4. Respuesta: Los dos enunciados de la segunda ley de la termodinámica reflejan la misma ley objetiva: la direccionalidad de los procesos naturales es coherente. Mientras un enunciado sea posible, el otro también lo es. Suponga que el calor Q2 se puede transferir automáticamente desde una fuente de calor de baja temperatura con una temperatura T2 a una fuente de calor de alta temperatura con una temperatura T1. Existe un motor térmico de ciclo que funciona entre dos fuentes de calor, y el calor que proporciona a la fuente de calor de baja temperatura es exactamente igual a Q2. Cuando todo el sistema completa un ciclo, el único efecto que se produce es que la máquina térmica obtiene calor Q1-Q2 de una única fuente de calor (T1) y los convierte todos en trabajo de salida externo W. La fuente de calor de baja temperatura transfiere automáticamente el calor Q2 a la fuente de calor de alta temperatura y recibe Q2 del motor térmico, por lo que no se ve afectado de ninguna manera. Este se convierte en el segundo tipo de máquina de movimiento perpetuo. Para violar el argumento de Clausius, debe violar el argumento de Kelvin. Por el contrario, si se acepta la afirmación de Kelvin, la afirmación de Clausius debe ser cierta. 5. (1) (×) (2) (×) (3) (×) 6. Respuesta: Estas dos fórmulas no son iguales. Aplicable a cualquier fluido de trabajo y cualquier ciclo. Aplicable a cualquier fluido de trabajo, ciclo de Carnot 7. Respuesta: No viola la segunda ley de la termodinámica Para el proceso a temperatura constante de un gas ideal, absorbe calor de una única fuente de calor y se expande para realizar trabajo. El fluido de trabajo cambia, por lo que no viola la segunda ley de la termodinámica. Ley 8. (1) (×) (2) (×) (3) (×) 9 (1) El proceso de aumento de entropía debe ser un proceso irreversible. (×) (2) El proceso de aumento de entropía del sistema debe ser irreversible Proceso (×) (3) El proceso de generación de entropía debe ser un proceso irreversible (√) (4) El cambio de entropía de un proceso irreversible no puede ser calculado (×) (5) Si hay dos caminos desde el mismo estado inicial al mismo estado final, uno es Si es reversible y el otro es irreversible, entonces, ¿es correcto? Respuesta: , , (6) La entropía del estado final de la expansión adiabática irreversible es mayor que la entropía del estado inicial, S2>S1, y la entropía del estado final de la compresión adiabática irreversible es menor que la entropía del estado inicial S2
Como se puede observar en la Figura 5-4, el trabajo técnico del proceso de compresión adiabática reversible es el área 1-2T-j-m-1, y el trabajo técnico del proceso de compresión adiabática irreversible es el área 1-2'T-f-m-1. El proceso irreversible La pérdida por uso es el área 1-g-n-m-1.12 Respuesta: Si el sistema es un proceso irreversible, la energía total del sistema permanece sin cambios, la entropía total aumenta y la entropía total. la exergía disminuye.
1. Respuesta: Cambiar la velocidad del flujo de aire es principalmente un cambio en el estado del flujo de aire mismo.
2. Respuesta: Cuando la velocidad del flujo de aire es subsónica, la Figura 1 en la Figura 6-1 es adecuada para usar como boquilla, la Figura 2 es adecuada para un tubo difusor y la Figura 3 es adecuada para una boquilla. .
Cuando la velocidad del sonido alcanza una velocidad supersónica, la Figura 1 es adecuada para usar como tubo difusor, la Figura 2 es adecuada para una boquilla y la Figura 3 es adecuada para un tubo difusor. La figura 4 no cambia la velocidad del sonido ni la presión. 3. Respuesta: La pérdida por fricción se incluye en el valor de entalpía de la salida del fluido. La fricción hace que la velocidad de salida disminuya y la disminución de la energía cinética de salida hace que la entalpía de salida aumente. 4. Respuesta: 1) Si las áreas de sección transversal mínima de las dos boquillas son iguales y los flujos de las dos boquillas son iguales, la velocidad del flujo en la salida de la boquilla cónica es menor que la velocidad del flujo en la salida de la boquilla de incrustación, y la presión de la sección transversal a la salida de la boquilla ahusada es mayor que la presión de la sección de salida de la boquilla de incrustación. 2) Si se intercepta una sección y el área de la sección transversal mínima de la boquilla cónica es mayor que el área de la sección transversal mínima de la boquilla de incrustación, entonces el caudal de la boquilla cónica es menor que el caudal de la boquilla de incrustación, y la velocidad del flujo de la sección transversal de salida de la boquilla ahusada es menor que la velocidad del flujo de la sección transversal de salida de la boquilla de incrustación. La presión en la sección de salida de la boquilla ahusada es mayor que la presión en la salida. sección de la boquilla descalcificadora. 5. Respuesta: La línea de entalpía constante no es la línea del proceso de estrangulamiento. Se producen fuertes perturbaciones y vórtices en el fluido cerca del acelerador, que no se pueden analizar mediante el método de termodinámica de equilibrio, y no se puede determinar el valor de entalpía de cada sección. Sin embargo, el fluido todavía está en equilibrio lejos del orificio y los valores de entalpía antes y después de la estrangulación son iguales después de ignorar la influencia de la velocidad. Aunque los valores de entalpía antes y después de la estrangulación son iguales, el proceso de estrangulación no puede considerarse como un proceso de entalpía constante. El lugar alejado del orificio es un proceso con valor de entalpía constante, por lo que =0,1 Respuesta: La compresión por etapas tiene como objetivo principal reducir el impacto del volumen de holgura en la producción de gas, y el efecto de enfriamiento es solo para reducir el consumo de trabajo. Por lo tanto, aún es necesario utilizar la compresión jerárquica. 2. Respuesta: Durante la compresión adiabática, el compresor no libera calor y el calor se convierte completamente en energía interna del fluido de trabajo. El aumento de temperatura del fluido de trabajo no favorece una mayor compresión y puede causar daños al compresor. y consumir grandes cantidades de energía. El compresor de compresión isotérmica libera calor hacia el exterior y la temperatura del fluido de trabajo permanece sin cambios, lo que favorece una mayor compresión y consume menos energía, por lo que la compresión isotérmica es más económica. 3. Respuesta: Según la ecuación energética de la primera ley, existe un proceso a temperatura constante, por lo que existen múltiples procesos variables al mismo tiempo. Un proceso de compresión adiabática, por lo que
El trabajo realizado por el. El proceso isotérmico es el área 1-2T en la Figura 7-1 -m-n-1, el trabajo realizado por el proceso adiabático es el área 1- -f-n-1
El trabajo realizado por el proceso polivariable es el área 1-2'n-j-g-2n-1
4.
Respuesta: El trabajo extra consumido no es la pérdida de capacidad laboral. Porque se muestra como el área 1-7-n-m en la Figura 9-2. 5. Respuesta: Si el proceso de compresión 1-2 es reversible, es un proceso de aumento de temperatura, aumento de presión y proceso endotérmico. La diferencia entre este y el proceso de compresión adiabática irreversible es que este proceso no se ve afectado por factores irreversibles, el trabajo consumido es mínimo y la absorción de calor de este proceso se puede expresar en el diagrama T-s. Para el proceso de compresión adiabática irreversible, y el proceso de compresión adiabática reversible, el proceso irreversible consume más trabajo, con un valor de 1. Respuesta: El método general de análisis del ciclo de potencia: primero simplifique el proceso irreversible del proceso real en un proceso reversible. Encuentre los principales factores que afectan la eficiencia térmica y posibles medidas para mejorar la eficiencia térmica. Luego analice el grado de desviación entre el ciclo real y el ciclo teórico, y descubra la ubicación, el tamaño, la causa y los métodos de mejora de la pérdida real. 2. Respuesta: Si los dos tienen el mismo estado inicial y la misma relación de compresión, sus eficiencias térmicas serán iguales. Debido a que y para el ciclo ideal de calentamiento a presión constante, se puede ver que los dos son iguales introduciendo la fórmula de eficiencia. Si la relación de compresión del ciclo de Carnot es la misma que la de ellos, entonces sus eficiencias son iguales.
3. Respuesta: En teoría, la recuperación de calor se puede utilizar para mejorar la eficiencia térmica. También se ha aplicado correctamente en la práctica. Si se utiliza una recuperación extrema, se puede mejorar la eficiencia térmica, pero el área de intercambio de calor requerida del regenerador tiende a ser infinita y no se puede lograr. 4. Respuesta: El uso de compresión a temperatura constante aumenta el trabajo neto del ciclo. En este proceso, permanece inalterable y se hace más pequeño, por lo que su eficiencia térmica disminuye. 5. Respuesta: La expansión a temperatura constante aumenta el trabajo realizado durante el proceso de expansión y aumenta el trabajo neto del ciclo, pero durante este proceso, se hace más grande y permanece sin cambios, por lo que su eficiencia térmica disminuye. 6. Respuesta: La eficiencia térmica de este ciclo teórico es menor que la del ciclo del motor a reacción de combustión a presión constante. Porque cuando el inyector de combustible se utiliza para inyectar combustible para postcombustión, aunque se realiza más trabajo para aumentar el empuje, el aumento de trabajo se obtiene a base de absorber una gran cantidad de calor. Se puede ver en la figura que la relación entre el trabajo obtenido y el calor requerido es menor que la del ciclo del motor a reacción de combustión a presión constante, lo que da como resultado que la eficiencia térmica del ciclo teórico general sea menor que la del ciclo constante. -Ciclo del motor a reacción de combustión a presión.
7. Respuesta: Plan original:
Absorción de calor del ciclo: Q1=cmΔt, trabajo neto del ciclo: w0=wT-wc=m[(h3-h4)-(h2-h1)] (1) Opción 2: Absorción de calor por circulación: Q1=cmAΔt+ cm BΔt= cmΔt (2) Trabajo neto del ciclo: w0=wTB=mB(h3-h4) (3) Para la Opción 2, wTA= wc, es decir: mA(h3 - h4)=m(h2-h1) o (m-mB)(h3-h4)=m(h2-h1) (4) De (3) y (4), obtenemos: w0=m[(h3-h4) )-(h2-h1)] Conclusión: Los dos esquemas tienen el mismo ciclo de absorción de calor y trabajo neto del ciclo, por lo que los efectos termodinámicos son los mismos y la eficiencia térmica w0/Q1 debe ser la misma. 1. Respuesta: El modelo de gas ideal ignora las fuerzas entre las moléculas de gas y el volumen ocupado por las moléculas de gas. Las propiedades de los gases reales son similares a las de los gases ideales sólo que a alta temperatura y baja presión. O a temperaturas y presiones normales, aquellos gases que no se licuan fácilmente, como el oxígeno, el helio, el aire, etc., tienen propiedades similares a las de los gases ideales. Pueden considerarse gases ideales para simplificar el problema de investigación. 2. Respuesta: El factor de compresión es la relación entre el volumen específico del gas real y el volumen específico del gas ideal cuando la temperatura y la presión son las mismas. El factor de compresión varía no sólo con el tipo de gas sino también con su estado, por lo que cada gas debe tener una curva diferente. Por tanto, no puede tomarse como una constante. 3. Respuesta: Aunque la precisión del cálculo de la ecuación de van der Waals no es alta, el valor de la ecuación de van der Waals radica en su capacidad para reflejar aproximadamente las características de las propiedades reales del gas y allanar el camino para el estudio de las ecuaciones reales del gas. de estado, por lo que tiene un alto estatus.
4. Respuesta: Cuando se requiere mayor precisión, se deben utilizar datos experimentales para ajustar a y b. Los valores de a y b calculados utilizando la presión crítica y la temperatura crítica son aproximados.
5. Respuesta: Bajo la misma presión y temperatura, los volúmenes específicos de diferentes gases son diferentes, pero siempre que y sean iguales respectivamente, deben ser iguales. Este es el principio de correspondencia. estados, . El principio estatal correspondiente no es muy preciso, pero es más o menos correcto. Nos permite estimar las propiedades de otros fluidos con la ayuda de las propiedades térmicas de un fluido de referencia suficiente en ausencia de datos detallados. El valor de contraste relativo al parámetro crítico se denomina parámetro de contraste. Compare temperatura, compare presión, compare volumen específico. 6. Respuesta: Para un sistema compresible simple, cualquier parámetro de estado se puede expresar como una función de otros dos parámetros independientes. Entre ellos, si algunos parámetros de estado se expresan como una función específica de dos parámetros independientes, solo una función de estado puede determinar otros parámetros del sistema. Dicha función se denomina "función característica". combinado Hay una comparación, pero el volumen específico no puede expresarse mediante esta función, por lo que esta función no es una función característica. 7. Respuesta: Deduzca la ecuación de estado, luego ingrese la expresión relacional general de energía termodinámica, entalpía o entropía, y luego integre. 8. Respuesta: Cuando sea una variable independiente, sustituya la segunda ecuación y obtendrá el mismo método: cuando sea una variable independiente, sustituya la tercera ecuación y obtendrá
Cuando sea una variable independiente, sustituya la primera ecuación en ella, obtendrá. Al considerar variables independientes, sustituya la tercera ecuación en la ecuación para obtener
9. son todos parámetros de estado, y el proceso de cálculo de variables entre dos estados de equilibrio se puede elegir arbitrariamente. Lo mismo se aplica a los procesos irreversibles. 10. Respuesta: La relación general entre la capacidad calorífica específica:
Para agua líquida, bajo condición de presión constante, el volumen específico cambia muy poco con la temperatura, por lo que cp-cv≈0. Es decir: las sustancias líquidas y sólidas generalmente no distinguen entre calor específico a presión constante y calor específico a volumen constante, pero se debe distinguir el gas cp≠cv. 11. Respuesta: En comparación con el diagrama de fases del agua, la diferencia significativa es que la dirección de la pendiente de la línea de equilibrio de dos fases sólido-líquido es diferente. Dado que el volumen de agua líquida aumenta cuando se solidifica, el equilibrio de fase sólido-líquido. La curva se basa en la ecuación de Clabellon-Clausius. La pendiente de es negativa. Lo contrario ocurre con otras sustancias.
1. Respuesta: Los parámetros del estado del punto triple del agua no son únicos, la temperatura y la presión son valores fijos pero el volumen específico no lo es; y la presión son todos Es seguro; el punto trifásico es el punto donde existen las tres fases, y el punto crítico es la intersección de la línea de agua saturada y la línea de vapor saturado. línea de agua saturada y la línea de vapor saturado. 2. Respuesta: El agua se encuentra en forma de agua a alta presión. Si hay grietas, se producirá un accidente por explosión.
3. Respuesta: Esta afirmación es incorrecta. El hecho de que la temperatura no cambie no significa que la energía termodinámica no cambie. Lo que se está analizando aquí es el agua. Hay un cambio de fase en la vaporización a presión constante y no se puede tratar como un gas ideal. No se puede obtener tal resultado. 4. Respuesta: Es adecuado para gases ideales, pero no se puede utilizar en el proceso de vaporización del agua a presión constante. El agua no se puede tratar como un gas ideal. 5. Respuesta: En la Figura 10-1, el ciclo 6-7-3-4-5-6 está limitado a la zona de saturación y la temperatura límite superior está controlada por la temperatura crítica, lo que resulta en una temperatura endotérmica promedio más baja. , incluso si se realiza el ciclo de Carnot, la eficiencia térmica tampoco es alta. 6. Respuesta: Después de analizar la eficiencia de la máquina térmica, sabemos que aumentar la temperatura de sobrecalentamiento y la presión del vapor puede mejorar la eficiencia de la máquina térmica. En las décadas de 1920 y 1930, la resistencia al calor de los materiales era deficiente y era difícil mejorar la eficiencia de las máquinas térmicas aumentando la temperatura del vapor. Por lo tanto, se utilizaron ciclos de recalentamiento para aumentar la presión inicial del vapor. Con la investigación sobre materiales resistentes al calor, se pueden satisfacer los requisitos industriales aumentando la temperatura del vapor para mejorar la eficiencia de los motores térmicos. Por lo tanto, durante un largo período de tiempo, no se diseñó ni fabricó ningún equipo de ciclo de recalentamiento. En los últimos años, la presión inicial del vapor requerida para ser utilizado ha aumentado. Debido al aumento de la presión inicial, la sequedad del gas de escape disminuye rápidamente, provocando una reducción en la eficiencia interna de la turbina. Las palas de la turbina y acortan la vida útil de la turbina. Por lo tanto, la sequedad de los gases de escape no debe ser demasiado baja y debe ser Para aumentar la temperatura de los gases de escape, se utiliza un ciclo de recalentamiento. 7. Respuesta: Calcular el ciclo de recuperación de calor implica principalmente calcular el volumen de bombeo de aire.
1) Para el calentador de recuperación híbrido y el calentador de etapa j de recuperación de vapor de extracción de etapa N como se muestra en la Figura 11-4, indique la ecuación de conservación de masa como ecuación de conservación de energía
La solución muestra que el volumen de extracción de aire de la etapa j es 2) Para los calentadores regenerativos de superficie, el volumen de extracción de aire aún se calcula mediante la ecuación de equilibrio térmico 8. Respuesta: Esto no es inconsistente con el teorema de Carnot. El ciclo reversible en el teorema de Carnot ignora todos los factores irreversibles del ciclo y no hay pérdida irreversible. Por lo tanto, la conversión de energía térmica en energía mecánica solo está determinada por las condiciones de la fuente de calor. Existen varias pérdidas irreversibles en el ciclo real. Debido a las diferentes propiedades del fluido de trabajo, los factores irreversibles y el grado de irreversibilidad son diferentes, por lo que la eficiencia térmica está relacionada con las propiedades del fluido de trabajo.
9. Respuesta: Esta idea es errónea. Porque según la segunda ley de la termodinámica, el progreso de un proceso no espontáneo debe ir acompañado del progreso de un proceso espontáneo como condición suplementaria. Expulsar el calor del agua fría es una condición complementaria y es indispensable. 10. Respuesta: Debido a que la pared del cilindro del motor diesel se enfría mediante el agua de refrigeración y el aire que ingresa al cilindro, la cámara de combustión y las paletas se pueden enfriar. Sus materiales pueden soportar temperaturas de gas más altas. La temperatura del gas generalmente puede llegar a 1800. -2300K, mientras que el vapor del ciclo de vapor se sobrecalienta, hay gas a alta temperatura fuera del sobrecalentador y vapor en el interior, por lo que la temperatura de la pared del sobrecalentador debe ser mayor que la temperatura del vapor. La temperatura del ciclo de vapor rara vez supera los 600 K. Por tanto, la eficiencia térmica del ciclo de vapor es baja. 11. Respuesta: Esta idea es incorrecta. El ciclo de recuperación mejora la eficiencia térmica al reducir los factores irreversibles de la transferencia de calor por diferencia de temperatura, lo que acerca el ciclo al ciclo de Carnot. La idea en esta pregunta simplemente agrega el factor irreversible de la transferencia de calor por diferencia de temperatura. Por tanto, no es beneficioso mejorar la eficiencia. 12. Respuesta: El coeficiente de utilización del calor explica el grado de utilización de todo el calor, pero no puede medir perfectamente la eficiencia económica del ciclo. La energía se divide en energía utilizable y energía inutilizable, y los grados de energía son diferentes. En aplicaciones prácticas de ingeniería, se utiliza la energía disponible. La pérdida de energía disponible en diversas partes y procesos no puede explicarse por el coeficiente de utilización del calor. 13. Respuesta: El principio más común para mejorar la eficiencia térmica del ciclo es aumentar la temperatura promedio de absorción de calor del fluido de trabajo. 1. Respuesta: El ciclo de refrigeración de aire comprimido no puede usar una válvula de mariposa para reemplazar el expansor. El proceso del fluido de trabajo en la válvula de mariposa es un proceso adiabático irreversible. La entropía de la estrangulación adiabática irreversible aumenta, por lo que no sólo se reduce la capacidad de refrigeración, sino que también se pierde la potencia que puede aportar la expansión adiabática reversible. Durante el proceso de expansión del ciclo de refrigeración con vapor comprimido, debido a que la sequedad del fluido de trabajo es muy pequeña, el trabajo de expansión que se puede obtener también es muy pequeño. Agregar un expansor no sólo aumenta la inversión en el sistema, sino que también reduce la confiabilidad del sistema. Por lo tanto, por razones prácticas como la simplificación del dispositivo y la fiabilidad de funcionamiento, la válvula de mariposa se utiliza para la estrangulación adiabática. 2. Respuesta: El uso de recalentamiento no aumenta el coeficiente de refrigeración teórico, pero puede aumentar el coeficiente de refrigeración real. Debido a que la relación de compresión del fluido de trabajo se reduce después de utilizar la recuperación, se reduce el impacto de las pérdidas irreversibles en los procesos de compresión y expansión, aumentando así el coeficiente de refrigeración real. 3. Respuesta: La reducción de entropía en el proceso 4-8 debe lograrse liberando calor.
La temperatura del fluido de trabajo en 4 puntos es la temperatura ambiente T0. Si se quiere liberar calor para alcanzar la temperatura Tc (8 puntos), debe haber una fuente fría con una temperatura inferior a Tc, que no existe. (Si la hay, no hay necesidad de refrigeración por compresión). 4. Respuesta: Las propiedades que debe tener el refrigerante: correspondiente a la temperatura de funcionamiento del dispositivo, debe tener una presión moderada; el calor latente de vaporización debe ser grande a la temperatura de funcionamiento debe ser superior a la ambiente; la temperatura del refrigerante debe estar arriba y abajo en el diagrama T-s. La línea límite debe ser pronunciada; la temperatura del punto triple del fluido de trabajo debe ser inferior a la temperatura límite inferior del ciclo de refrigeración; el volumen específico debe ser pequeño; las características de transferencia deben ser buenas; la solubilidad del aceite es buena; no es tóxico, etc. Es necesario limitar o prohibir la producción de R11 y R12, porque después de que estas sustancias ingresan a la atmósfera, destruyen la capa de ozono bajo la acción de los rayos ultravioleta, lo que hace que los rayos ultravioleta irradien directamente el suelo, destruyendo el equilibrio ecológico original. 5. Respuesta: Varios ciclos de refrigeración tienen algo en común. Desde la perspectiva de la segunda ley de la termodinámica, ya sea que se consuma energía mecánica o térmica, la entropía aumenta para compensar la disminución de entropía causada por la transferencia de calor de objetos de baja temperatura a objetos de alta temperatura, de modo que los aislados El sistema mantiene un aumento de entropía. 6. Respuesta: Porque la esencia del ciclo de bomba de calor y del ciclo de refrigeración es consumir energía de alta calidad para realizar la transmisión de calor desde una fuente de calor de baja temperatura al elemento térmico de alta temperatura. Los principios termodinámicos del ciclo de la bomba de calor y del ciclo de refrigeración son los mismos.