工程热力学试卷.docx

工程热力学试卷（01）一、问答题（每题5分，共25分）1. 在p-v图及T-s图上画出空气的n=1.2的膨胀过程1-2和n=1・6的压缩过程1-3,并确定过程1-2和1-3中功和热量的正负号及初终态热力学能的大小2. 若分别以某种服从p（v-b）眾T的气体（其中b为物性常数）和理想气体为工质在两个恒温热源和之间进行卡诺循环，试比较哪个循环的热效率g大一些，为什么3. 下面的说法是否正确，为什么？ “若从某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的AS必大于可逆途径AS”4. 空气在气缸内经历不可逆过程，内能减少12kJ,对外作功10kJ,试分析空气的熵变有哪几种可能性？为什么？5. 提高活塞式内燃机循环热效率％的热力学措施有哪些？其热力学依据是什么？二、计算题（共75分）1. 人体热量的消耗率通常为356kJ/h,在作激烈运动时则达628kJ/h在热天皮肤经由汗的蒸发来散热，若汗的蒸发在定压且与皮肤相同温度（27°C）下进行，问运动时多余热量需每小时蒸发多少汗才能排出？（10分）已知：t=26°C：刎=108.95 kJ/kg、方"=2548・6 kJ/kg ；t=28°C：刎=117.31 kJ/kg、h"=2552.3 kJ/kg2. 容积K=0.5m3的空气初压丹=0・3MPa,初温匂=150匸,经膨胀过程到终态p2 =0.08MPa^2 =20C，求程中热力学能，焓及熵的变化量。

空气作为理想 气体,其比热容可取定值，气体常数兔=287J/(kg・K)；芒p=1005 j/(kg・K)10分)3. 刚性容器内有2kg,35C,2MPa的氮气，向容器内注入适量的氧气，使容器内压力达3MPa若过程中温度维持不变，求加入氧气的质量氧气比热容 取定值，气体常数段=260J/(kg・K)、芒917J/(kg・K)；氮气比热容取定值，气体常数兔=297J/(kg・K)；厂P=1038J/(kg^K)10 分)4. 利用热水取暖，进入取暖器的热水温度为90C，流出时温度为50°C,若室内温度维持25°C,为维持室内温度恒定需供热36000kJ/h,求 (1)热 水流量(kg/s)； (2)以水为系统，求过程的熵流、熵产及作功能力损失；(3)若采用电加热器，加热器的功率多少？作功能力损失多少？已知，水的 焓值近似为 阂沁=4 1环环境大气温度为0°C假定空气作理想气体，比热容取定值，气体常数掩=287J/(kg・K)、「1005J/(kg・K)15分)5. 活塞压缩机每分钟转速360转，从环境吸进21°C的空气14然?将之压缩到0.52 MPa输出设压缩过程为可逆多变过程，多变指数为1・3，压缩机容 积效率n=0.95。

求:⑴所需输入压缩机的功率；⑵余隙容积比及活塞排量空气作理想气体，比热容取定值；空气气体常数兔=287J/(kg・K)、cV 吕 F=1005J/(kg・K)、环境大气压p =0.1013 MPa15 分)b6. 输送管送来的空气，进入出口面积他=10cm2的喷管进口处空气压力刊=1.5 MPa,温度f]=80°C，进口流速可忽略；喷管出口截面外背压p =0・6MPa,设空气比热容取定值，二1・004J/（kg・K）,扛=1・41）设计喷管（形状、截面积）；（2）计算喷管出口截面上空气的速度及流量15 b分）工程热力学试卷（02）1.容积为0・2m3钢瓶内盛有氧气，初始状态时p =9・9MPa, f]=17°C由于气焊用去部分氧气，压力降至9・0MPa假定氧气与外界无热量交换，试 el计算用去多少氧气？瓶内剩余氧气的温度为多少度？若瓶内氧气从周围环境吸热，其温度又恢复17°C,问此时瓶内的压力代为多少？ P =0・1MPa； i b氧气比热容取定值，应尸260J/ （kg・K）、厂=917J/ （kg・K）10 分）2. 湿空气干球温度40C,含湿量d=40g/kg干空气，若环境压力为p =0・1MPa，求：⑴水蒸气的分压力加（2）相对湿度;⑶露点温度场；⑷ b湿空气的焓h。

10分）已知压力为O.IMPa时饱和湿空气表如下：干球温度 t C 35 36 37 38 39 40 45 50 55饱和分压力 ps kPa 5.622 5.940 6.274 6.624 6.9917.375 9.58212.33515.741饱和含湿量 d g/kg 干空气37.05 39.28 41.64 44.12 46.75 49.52 65.92 87.52 116.193.直立放置的气缸活塞系统，活塞及其上重物总质量为10kg,活塞面积A为20cm2,初态时气缸内空气温度t=20°C,容积V=140cm3，突然取走6kg 重物，系统急速膨胀试求：⑴重新达到平衡状态时气缸内空气的温度；(2)过程作功能力损失假定系统与外界无热量交换，活塞与气缸之间无摩 擦已知大气压力为0・1MPa；空气作理想气体，比热容取定值，&=287J/(kg・K)；芒=1005J/(kg・K) ； fp=20C (15 分)4. 10kg水起初与300K的大气处于热平衡状态，用热泵在水与大气之间工作使水定压冷却到 285K,求所需最小功是多少？水定压比热容取4・187kJ/(kg・K) (15 分)5. 活塞式内燃机的定容加热循环其初始状态为p=0・1MPa, t=37C,压缩比£=12,循环中对工质加入热量为700kJ/kg。

工质可视为空气，比热容 取定值，气体常数此=287J/(kg・K)；厂=1004J/(kg・K)⑴计算循环最高压力及最高温度；⑵求循环热效率和净功量；⑶分析提高循环热效率的热力学措施⑷若上述条件不变，但吸热和放热过程均不可逆，过程熵产分别为0.15 kJ/(kg・K)和0・1kJ/(kg・K)，求工质循环的熵变20 分)6. 某蒸汽循环按基本朗肯循环运行,自过热器来的新蒸汽P1=17MPa/1=550C,进入汽轮机可逆膨胀作功，然后排入维持在5kPa的冷凝器若忽略水泵功，求:(1)1kg工质在锅炉及过热器中的吸热量；(2)蒸汽在汽轮机内作的功；(3)循环效率15分)已知：p=17MPa, t=550°C: h=3426.8kJ/kg； v=0.0199213m3/kg； f=6・4416kJ/(kg・K)p=5kPa： ts=32・9°C； h*=137.72kJ/kg； h"=2560.55kJ/kg； F=0・4761kJ/(kg・K)； $"=8・3930kJ/(kg・K)7.用活塞式压气机将仏=1kg/s, 5MPa、7C的氧气加压到1・25MPa, (1)若采用一级压缩，压气机的余容比a =0.004,压缩过程的多变指数“=1・25, 求压气机的容积效率n和消耗功率P (kW)； (2)若采用二级压缩，中间冷却，每级缸的余容比相等，即/ =ff =0-004,多变指数也相等，n =n =1・25,V L H L H再求压气机的容积效率n和消耗功率P(kW)。

已知氧气可作理想气体，比热取定值，应尸260J/(kg・K)15 分)V e工程热力学试卷(03)1・容器被分隔成A、B两室，如附图所示已知当地大气压力 7% = 0.1013MPa，气压表2读数为= 0.04MPa，气压表1读数为= 0.294MPa °求气压表3的读数10分）2. 用一台水泵将井水从6m深的井里泵到比地面高30m的水塔中，水流量为25m3/h水泵消耗功率为12kW冬天井水的温度为3.5°C为防止结冰， 要求进入水塔的水温不低于4C整个系统及管道均包有一定厚度的保温材料，问是否有必要在管道中设置加热器？如有必要的话，需加入多少热量？ 设管道中水进出口的动能差可忽略不计；水的比热取定值cp=4・187 kJ/（kg・K）,水的焓差恥二幻位；水的密度取1000kg/m3°（ 10分）3. 在p-v图及T-s图上画出下列过程：（1） 1〈兀 < 疋（疋=勺/匕卩），卩2 > V1 ；⑵ 0<用< 1，g>0；⑶ <0 P2 > Pi o（ 15 分）4. 100kg温度为0C的冰，在大气环境中融化为0C的水，已知冰的溶解热为335kJ/kg,设环境温度T=293K,求冰化为水的熵变，过程中的熵流和0熵产及作功能力损失。

15分）5. 进入出口截面积A=10cm2的渐缩喷管的空气初参数为刊=2X106Pa, =27°C,初速度很小，可以忽略不计求空气经喷管射出时的速度、流量以及2出口截面处空气的状态参数巾、设喷管背压力为1MPa空气取定压比热容，勺=1・005kJ/（kg・K）, K=1.4o（15分）6. 某活塞式内燃机定容加热理想循环，压缩比总=10,气体在压缩冲程的起点状态是羽=100kPa、f]=35°C加热过程中气体吸热650kJ/kg假定比热 容为定值，且勺=1・O05kJ/（kg・K）, k=1.4，求：（1） 循环中各点的温度、压力和比体积；（2）循环热效率；（3）若膨胀过程持续到5,画出循环T-s图，并分析循环热效率提高还是下降20分)7. 空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2,初终态温度分别为27°C和200°C若空气作理想气体，比热容取定值，气体常数〈=287J/(kg・K)； j=1005J/(kg・K)试计算压气机的绝热效率及压缩过程的熵变和作功能力损失(f°=20C)15分)工程热力学（04）一填充题（填入数据、文字或符号）（每题4分，共20分）1） 已知某种理想气体在30°C时切=1・005kJ/（kg・K） , c =0.718 kJ/（kg・K）。

该气体在100°C时的气体常数Rg= kJ/（kg・K）2） 某种蒸汽经历不可逆吸热过程后，其熵变A S 0；过程的熵流S 0；过程的熵产S 0f g3） 某工质在过程中内能增加15kJ,对外界作功15kJ,则此过程中工质与外界交换热量Q=__kJ4） 有一不可逆热机在高温热源T =1000K和低温热源T =300K之间工作若循环中此不可逆热机在绝热压缩过程中熵变0.1kJ/K;绝热膨胀过H L程中熵变0.8 kJ/K;高温热源熵变-1・5kJ/K;低温热源熵变2.5kJ/K,取高温热源、低温热源和热机为系统,则完成循环后此系统的熵变A S系= 5） 若密闭容器中液态水的温度t=100°C,则容器中压力p 1atm二简答题（每题7分，共21分）1）活塞式内燃机定压加热理想循环热效率n随压缩比左下降，增大还是减小？为什么？t2) 压缩空气制冷循环的制冷系数&和制冷量与循环的压比有什么关系?3) 湿空气的吸湿能力是否必定随空气温度升高而升高？为什么？三计算和作图题1) 某气体工质经历可逆等温吸热过程1-2,可逆多变膨胀过程2-3(K>n>1可逆等温放热过程3-4,等熵压缩过程4-1画出该循环的p-v图和T-s图。

14 分)2) 汽油机定容加热理想循环进气参数为匂=20°C,丹=0.09MPa,犷lX10-3m3,若循环压缩比石=10,定容增压比2=1・6,假设工质是空气，Rg=287 J/(kg・K),比热可取定值，c =1・0O5kJ/(kg・K),⑴画出循环p-v图及T-s图；(2)求循环的最高温度和最高压力；⑶计算循环的吸热量、循环净功及 p循环的热效率15分)3) 进入渐缩喷管的空气的参数为刊=0. 5MPa,匂=327°C, c =150m/s若喷管的背压p =270kPa,出口截面积比=3・0cm2，求空气在管内作定熵流动 f1 b时，喷。