汽車熱流學 課件 6.6.2-熱力學第二定律習題課

1習題課

例1

如圖所示為一可逆發動機循環，該發動機從200K熱源吸熱1257kJ的熱量和做了209kJ的功量，求：(1)與另兩熱源熱交換的數量和方向？

(2)熱源熵的變化；

(3)聯合循環熵的變化。解：(1)

假設三熱源均放熱，由熱力學第二定律有：即：由熱力學第一定律：即：求解得到：(2)(3)2習題課

例2

設熱源溫度TH=1300K，冷源溫度等于環境溫度T0。T0=288K，工質吸熱時平均溫度為T1=600K，放熱時平均溫度為T2=300K。已知循環發動機E的熱效率為相應卡諾循環熱效率

c

的80%。若對于每kg工質熱源放出熱量100kJ。試分析各相應溫度下熱量的有效能(火用)和無效能(火無)。各處不可逆變化中有效能(火用)的損失，并求出發動機作出的實際循環功w。已知：TH=1300K,T0=288K,T1=600K,T2=300K,

t=

t,c×80%,q=100kJ·kg-1求：Ex，An，I，w解：(1)高溫熱源

3習題課(2)工質吸熱溫度顯然，溫差傳熱的作功能力損失

(火用分析法)(熵分析法)(3)卡諾循環：作功損失：4習題課(5)低溫熱源(4)工質放熱溫度所以實際發動機不可逆循環引起有效能損失：(6)總的作功能力損失熵分析（孤立系）顯然，溫差傳熱的作功能力損失

5習題課

解：取整個剛性容器為研究對象，這是一個孤立系。由熱力學第一定律，有：例3

如圖示，1kg空氣T1=300K，p1=100kPa，絕熱膨脹到一個真空容器內，氣體終態壓力p2=10kPa。試證明：這個過程是否可以實現。

已知：T1=300K，p1=100kPa，p2=10kPa求：過程能否實現所以該過程可以實現，但是一不可逆過程。由理想氣體性質，有：根據熱力學第二定律：6習題課

例4

兩股空氣流在絕熱容器中混合，如圖所示，已知：m1=3kg，p1=500kPa，t1=27℃；m2=2kg，p2=100kPa，t2=127℃；cp

=1.007kJ/(kg·K)，Rg

=0.287kJ/(kg·K)。試問混合氣流出口壓力p3能否達到400kPa。解：取1-2-3間工質為研究對象由熱力學第一定律有：所以：由熱力學第二定律有：該過程不可能實現。要使該過程發生并使出口壓力達到最大值，最大壓值為多少？7習題課

例5

已知空氣的初壓p1=600kPa，T1=923K，進入汽輪機可逆絕熱膨脹到p2=100kPa排氣。求所作的技術功wt？若在汽輪機中不可逆絕熱膨脹到p2，并測得出口溫度T2’=610K，求由于不可逆膨脹而少作的技術功以及不可逆損失i，并將其表示在T-s圖上。環境溫度T0=290K。已知：p1=600kPa，T1=923K，p2=100kPa，T2’=610K求：(1)wt；(2)

wt，i；(3)圖示解：取流動空氣為研究對象，這是一個穩定流動系。

(1)由理想氣體定熵過程可知：由熱力學第一定律：(2)若為不可逆絕熱膨脹：

(3)閉口絕熱系8習題課

例6

有1kg的溫度為0℃的水，在20℃的大氣環境中吸熱，變為20℃的水，現在如果在大氣與水之間放一可逆熱機，求水溫升高到20℃時可逆機所作的功。已知：m=1kg，T1=20℃，T2,1=20℃，T2,2=20℃，cp

=4.187kJ/(kg·K)-1求：w解:(1)用平均吸熱、放熱溫度思路求解。所以：卡諾循環效率：