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一、简答题

1． 蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力个局部来看，在初态不变的前提下，装置全局分析，并非越低越好。

因为，

降低，必然要求凝汽器真空度升高，从而凝汽器换热面积增大，冷却水量增对，冷

降低未必带来整体装置经济性增加，这是一个经济性限制。还有蒸汽

降低，取决于排气温度是否降低，这个

必须在零度以上。

左右，这是降总要比冷却水温

却管径增大，使得冷却水泵耗功增加，导致制造成本、初投资和运行费用增加。

综合考虑这些因素，

轮机排汽为饱和湿蒸气，排汽压力

是否越低越好？降低

有哪些限制？

【答案】蒸汽动力循环中蒸汽轮机的排气压力并不是越低越好。从汽轮机自身膨胀作功这

越低，蒸汽在汽轮机中膨胀做功越多，当然有利。但是从

高，才能有效冷却放热，而冷却水温度只能维持在低的传热学限制。还有个限制就是如果

综合这些因素之后，排汽温度大约为30摄氏度左右。所以大约为

太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽

湿度过大，不利于汽机安全运行。

2． 有两个任意过程ab 与ac , b及c 点在同一条可逆绝热线上，如图所示。设工质为理想气体，其比热为定值。试问

与

哪个大？为什么？

图

【答案】及C 点在同一条可逆绝热线上

，

所以

3． 如何确定多级压缩、级间冷却压气机的各级増压比？

【答案】设为m 级压气缩，级间冷却，

初压，p 为终压，则最佳增压比为：

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所以

又因为

4． 物质在定压下发生汽化，其吉布斯函数是增大、不变还是减小？

【答案】吉布斯函数不变. 物质在定压p 下汽化，其温度由

或者:物质在定压p 下汽化, 其温度 相等，而

5． 给出“热”和“功”的定义，并分析其异同。

【答案】热量是热力系和外界之间仅由于温度不同而通过边界传递的能量，功是热力系流通过边界而传递的能量，而全部效果可表现为举起重物。

相同点：二者均为过程量，都通过边界传递。

不同点：功是有规则的宏观运动能量的传递，在作功过程中往往伴随着能量形式的转化；热则是大量的微观粒子杂乱热运动的能量传递，传热过程中不出现能量形式变化，功转变成热是无条件的，而热转变成功是有条件的。

6． 某系统处于某一状态，该系统的Exergy 指的是什么？

【答案】 Exergy 指的是系统从当前任意状态可逆地变化到与指定环境相平衡的状态时，理论上所能做出的最大有用功或消耗的最小有用功。

做出的最大有用功，如

消耗的最小有用功，如冷量

其中

为

7． 明采用两级压缩，中间冷却压缩气体时，如要使总耗功最小，中间压力第二级压气体出口压力，而为第一级压气机的进口压力。

【答案】若两级压缩过程的多变指数为n ，则两级压缩工程中所消耗的功为：

若中间定压冷却充分，即可得：

则有：

也不变，此时，物质处于液、气的相平衡, 化学势

不变，故为定压、定温过程。

求并令其为零，得：

此即表明当

时，二级压缩所消耗的总功最小。

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8． 定性画出在水蒸气的焓熵图上由气液共存区间任一相同状态分别经过定压和定温过程达到过热蒸汽状态的可逆过程线。

【答案】如图所示。

图

二、综合分析题

9． 空气的初态为

两种压缩过程功量的大小。空气：

【答案】（1）可逆定温压缩过程。 据理想气体状态方程

可知初状态下体积

据

定温过程，即

因此有

即定温压缩终态参数为等温过程，内能变化为零，即压缩功

据热力学第一定律该过程放出热量

（2）可逆绝热压缩过程。 同样可知据绝热过程方程式据

即可逆绝热压缩终态参数为因为该过程为可逆绝热压缩，因此内能变化为过程的压缩功为

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今压缩2kg 空气，使其容积为原来的

若分别进行可逆

定温压缩和可逆绝热压缩，求这两种情况下的终态参数，过程热量、功量以及内能的变化，比较