工程热力学试卷1答案

考试科目： 工程热力学 考试时间：120分钟 试卷总分100分 一、填空题〔每题2分，共计20分〕 1、P=Pg+Pb 2、压差 3、dsqT4、可逆定温；定熵 5、热不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。 二、判断题〔每题2分，共计20分〕 2. x 3. √ 5. √ 6. x 三、简单答复以下问题〔每题5分，共计25分〕 1、 使系统实现可逆过程的条件： 1〕是准平衡过程；2〕满足热的和力的平衡条件；3〕在过程中不应有任何耗散效应。 2、 对于1kg工质，热力学能、焓、自由能及自由焓的全微分表达式： 装 班级：duTdspdv;dhTdsvdpdfsdTpdv;dgsdTvdp3、 ，推导：对于理想气体，pvRgT……(1) 由焓的定义并把(1)带入：hupvuRgT……(2) 学号：订 把〔2〕式对T求导：dhduRg……(3) dTdTdhdu;Cv。所以，CpCvRg。 dTdT因为，对于理想气体：Cp：4、 答：过程1-2在压缩机中进行；过程2-3在冷凝器中进行；过程3-4在节流中进行；过程4-1在蒸发器中进行。 制冷量：qLh1h4h1h3；制冷系数： 线h1h4h1h3 h2h1h2h1 5、 蒸汽朗肯循环热效率的影响因素有： 1〕初温t1：在相同的初压及背压下，提高t1可使热效率增大； 2〕初压p1：在相同的初温及背压下，提高p1可使热效率增大； 3) 背压p2：在相同的初压及初温下，降低p2可使热效率增大。 四、分析或说明以下问题〔共计55分〕 1、 解：〔此题13分〕1〕取整个气缸为闭口系，学习文档 仅供参考 因为气缸绝热，所以Q=0；又因为活塞导热而无摩擦，W=0，且平衡时A、B两侧温度相等，即TA2=TB2=T2。有闭口系能量方程得：

UUAUB0即：mAcV(T2TA1)mBcV(T2TB1)0

因为，TA1=TB1=T1=300K，于是终态平衡时，两侧的温度均为： T1=T2=300K 2) 取整个气缸为闭口系，当终态平衡时，两侧压力相等，设为p2，则：

p2(mAmB)RgT2V2RgT2pA1VA1pB1VB1()RgT1RgT1VA1VB1(pA1VA1pB1VB1)3〕SAmARglnT20.15MPaT1(VA1VB1)

p2pVpA1A1lnA11.918J/K pA1TA1p2SBmBRglnp2pVpB1B1lnB11.352J/K pB1TB1p2整个气缸绝热系的熵变：SSASB0.566J/K

2、 解：〔此题15分〕1〕烟气放热为：Q1mCp(t2t1)4116KJ 2〕假设使Q2最小，热机为可逆机，由卡诺定理得：t1Q2T12 Q1T1即：

Q2T0Q1TT0mCpdTT

Q2T0mCpT1T2TdTT0mCpln223.2kJ TT13〕输出的最大功为：WQ1Q21726.8

3、解：〔此题12分〕

(1)如左图所示 〔2〕x3h3h3'2532465.10.927；

h3\"h3'2693.6465.1- 2 -

x3h3'h3'2512465.10.919

h3\"h3'2693.6465.1Δ

4、 解：〔此题13分〕1〕

p4(k1)k10.41.42〕T4()T3()1273702.75K

p38T4'T3T(T3T4)12730.85(1273702.75)788.29K

wTCp(T3T4')1.004(1273788.29)486.65K

0.4p2(k1)kT2()T1(8)1.4298539.8K

p1T2'T1T2T1C,s298539.8298620.4K

0.75wCCp(T2'T1)1.004(620.4298)323.69kJ/kg

3〕t

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wnetwTwC486.65323.6924.87% q1Cp(T3T2')1.004(1273788.29) 简答题

(40分，每题4分)

1. 非饱和湿空气的干球温度、露点温度与湿球温度的大小关系如何？对于饱和湿空气

三个温度又是什么关系？

2. 在燃气轮机动力循环中，一般采取什么措施提高效率？

3. 对刚性密闭容器中的汽水混合物加热，是否最终将全部变为蒸汽？

4. 绝热真空刚性容器充入理想气体后，容器内的气体温度比充气前气体温度是高了、

低了还是相等？

5. 请写出4个Maxwell关系式。

6. 已知气体的温度、压力和临界参数，如何利用通用压缩因子图确定气体的比容？ 7. 空气压缩制冷循环中，是否也可象蒸汽压缩制冷循环那样用节流阀代替膨胀透平？

为什么？

8. 当系统与环境处于同一温度和压力时，系统的是否为零？为什么？ 9. 定温定压化学反应过程自发进行的条件是什么？其平衡条件又是什么？

10. 气体在喷管中的流动，欲要加速处于超音速区域的气流，应采用什么形式的喷管，

其主要原因是什么？

二、填空题 (10分，每空1分) 1. 2. 3. 4.

焦汤系数J ，J0表示 效应，J0表示 效应。 水蒸汽的汽化潜热在低温时较 ，在高温时较 ，在临界温度为 。

dfs + dv

理想气体定压热膨胀系数p1v()p 。 vT5. 已知dscp

cpdTv()pdp，则可知()T ( )p。 TTp三、绝热刚性容器中，p10.6MPa,0.58mol的H2与p20.8MPa,0.42mol的CO且两部分的温度相同，由体积可忽略不计的隔板分开，抽开隔板并实现定温混合，求混

合气体的压力和混合熵增。假设两部分气体皆为H2，混合前的参数分别与上述的H2和CO相同，则混合后的压力和混合熵增又为多少？ (15分)

四、某制热制冷两用空调机用R22作制冷剂。压缩机进口为蒸发温度下的干饱和蒸气，出口为，105C的过热蒸汽，冷凝器出口为饱和液体，蒸发温度为-10C。当夏季室外温

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度为35C时给房间制冷，当冬季室外温度为0C供暖，均要求室温能维持在20C。假设室内外温差每1C时通过墙壁等的传热量为1100kJ/h。 求：(1). 将该循环示意图画在lnph图上 (2). 制冷系数

(3). 室外温度为35C时制冷所需的制冷剂流量 (4). 供暖系数

(5). 室外温度为0C时供暖所需的制冷剂流量 已知R22的物性参数为：

(15分)

t=-10C时，饱和液h'188.7kJ/kg，饱和气h\"398.7kJ/kg；p时，饱和液

h'270.5kJ/kg，饱和气h\"414.1kJ/kg； p，t=105C时h485.7kJ/kg

五、某一地热水电站，其系统和工质参数如附图所示。热水经节流阀变成湿蒸汽进入扩容器，并在此别离成干饱和蒸汽和饱和水。干饱和蒸汽进入汽轮机膨胀作功，乏气排入凝汽器凝结为水。假设忽略整个装置的散热损失和管道的压力损失，试确定：

(1). 节流后扩容器所产生的蒸汽流率mv(kg/s) (过冷水参数可近似地用同温饱和水参数代替)

(2). 已知汽轮机的相对内效率为oi0.75，求汽轮机发出的功率N(kw)

(3). 设热水电站所付出的代价为热水所能提供的热量，即热水自90C冷却到环境温度28C所放出的热量。求热水电站的热效率 (4). 汽轮机内的损失(kw)

(5). 将循环中的1,2,3,4,5状态点定性地画在T-s图上，并将汽轮机的损失也表示在T-s上。 (20分) 水和水蒸汽的相关参数为：

p t h' h\" s's\" bar kJ/kg kJ/kg C kJ/kgK kJ/kgK 28 90 学习文档 仅供参考

90C, 1.4barm=240T/h10.35bar汽轮机2扩容器5回注大地

凝汽器340.08bar回注大地- 6 -