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用濕布包裹氣筒的下部，會發(fā)現(xiàn)打氣時輕松了一點，工程上壓氣機(jī)缸常以水冷卻或氣缸上有肋片，為什么？答：因為氣體在壓縮時，以等溫壓縮最有利，其所消耗的功最小，而在人力打氣時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，在所難免的會在壓縮機(jī)中留有空隙，所以對于此類壓縮機(jī)余隙容積是不可避免的，但是對于葉輪式壓氣機(jī)來說，由于它是連續(xù)的吸氣排氣，沒有進(jìn)行往復(fù)的壓

2、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，這時是否還需要采用分級壓縮？為什么？答：我們采用分級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旨墘嚎s。4、壓氣機(jī)按定溫壓縮時，氣體對外放出熱量，而按絕熱壓縮時不向外放熱，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)的溫度不變，相比于絕熱壓縮氣體壓力較

3、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，一般用wc表示，則wc= -wt由第一定律：q=h+wt，定溫過程：由于T不變，所以h等于零，既q=wt，q=Ts，則有多變過程：wc= -wt=h-q所以絕熱過程：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壓縮及級間冷卻的工藝？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，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

4、制在一定范圍之內(nèi)，因此采用多級壓縮,以減小單級的壓縮比。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。因為i=為圖中的17nm1.8、如圖8-13 所示的壓縮過程1-2，若是可逆的，則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？兩者之中哪一過程消耗的功大？大多少？圖 8-13答：若壓縮過程1-2是可逆過程，則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