工程热力学试卷

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1、工程热力学试卷(01)、问答题(每题5分，共25分)=260J/(kgK)、.=917J/(kgK);氮气比热容取定值，气体常数二-=297J/(kgK);VV=1038J/(kgK)(10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。6.输送管送来的空气，进入出口面积2. 若分别以某种服从p(v-b)=RgT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大一些，为什么？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

2、两条途径到达同一终态，则不可逆途径的S必大于可逆途径S3. 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？4. 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)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(27r)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=26C：h=108.95kJ/kg、h=2548.6kJ/kg;t=28C：h=117.31kJ/kg、h=2552.3kJ/k

3、g4.利用热水取暖，进入取暖器的热水温度为90C，流出时温度为50C，若室内温度维持25C，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1：.;.;环境大气温度为0C。假定空气作理想气体，比热容取定值，气体常数=287J/(kgK)、&Ik=1005J/(kgK)。(15分)5.活塞压缩机每分钟转速360转，从环境吸进21C的空气14将之压缩到0.52MPa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=0.95o求:

4、(1)所需输入压缩机的功率；(2)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=287J/(kgK)、.=1005J/(kgK)、环境大气压pb=0.1013MPao(15分)2J-=10cm的喷管。进口处空气压力p|=1.5MPa，温度=80C，进口流速可忽略；喷管出口截面外背压pb=0.6MPa,设空气比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，气体常数容积V=0.5m3的空气初压；=0.3MPa，初温=150C，经膨胀过程到终态一=0.08MPa,=20C

5、，求过程中热力学能，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&=287J/(kgK);C上。帖J/(kgK)。(10分)热容取定值，J=1.004J/(kgK)，K=1.4。(1)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分)工程热力学试卷(02)容积为0.2m初态时气缸内空气温度t=20C,容积V=140cm，突然取走6kg重物，系统急速膨胀。试求：(1)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，钢瓶内盛有氧气，初始状

6、态时pe1=9.9MPa,=17C。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17C，问此时瓶内的压力Q为多少？Pb=0.1MPa；氧气比热容取定值，&=260J/(kgK)、Cp=917J/(kgK)(10分)湿空气干球温度40C，含湿量d=40g/kg干空气，若环境压力为pb=0.1MPa，求：水蒸气的分压力;相对湿度露点温度;湿空气的焓h0(10分)已知压力为0.1MPa时饱和湿空气表如下：干球温度tC3536373839404550饱和分压力pskPa5.6225.9406

7、.2746.6246.9917.3759.58212.335饱和含湿量dg/kg干空气37.0539.2841.6444.1246.7549.5265.9287.521. 2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20cm，计算循环最高压力及最高温度；求循环热效率和净功量；分析提高循环热效率的热力学措施。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0.15kJ/(kgK)和0.1kJ/(kgK)，求工质循环的熵变。(20分)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,t1=550C,进入汽轮机可逆膨胀作功，然后排入维持在5kPa的冷

8、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)3已知：p=17MPa，t=550C:h=3426.8kJ/kg；v=0.0199213m/kg；s=6.4416kJ/(kgK)-p=5kPa:ts=32.9C；h=137.72kJ/kg；h=2560.55kJ/kg；s=0.4761kJ/(kgK);s=8.3930kJ/(kgK)-5515.741116.79用活塞式压气机将0即=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(T=0.004,压缩过程的多变指数n=1.25,

9、求压气机的容积效率n和消耗功率P(kW)；若采用二级压缩，中间冷却，每级缸的余容比相等，即g=0.004，多变指数也相等，nL=nH=1.25，再求压气机的容积效率n和消耗功率=287J/(kgK)；=1005J/(kgK);=20Co(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/(kgK)。(15分)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=287J/(kgK)

10、；=1004J/(kgK)。P(kW)。已知氧气可作理想气体，比热取定值，匚=260J/(kgK)。(15分)工程热力学试卷（03）容器被分隔成A、B两室，如附图所示。已知当地大气压力I;-Hi，气压表2读数为-一.匚匚丄，气压表1读数为_?,-I_N-jL丄。求气压表3的读数。（10分）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25nVh。水泵消耗功率为12kW冬天井水的温度为3.5C。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

11、比热取定值s=4.187kJ/（kgK）,水的焓差卫；水的密度取1000kg/m3。1. （10分）在p-v图及T-s图上画出下列过程：5. 丨；巴:1；NW：山；艺：。（15分）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，过程中的熵流和熵产及作功能力损失。（15分）f=100kPa、=35C。加热过程中气体吸热650kJ/kg。假定比热容为定值,且二=1.005kJ/（kgK），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

12、提高还是下降。（20分）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27C和200Co若空气作理想气体，比热容取定值，气体常数=287J/（kgK）；=1005J/（kgK）。卩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（=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30C时cp=1.005kJ/（kgK）,cV=0.718kJ/（kgK）。该气体在100C时的气体常数Rg=kJ/（kgK）。2）某种蒸汽经历不可逆吸热过程后，其熵变S0;过程的熵流Sf0;过程的熵产Sg0。3）某工质在过程中内能增

13、加15kJ，对外界作功15kJ，则此过程中工质与外界交换热量Q=kJ。4）有一不可逆热机在高温热源Th=1000K和低温热源Tl=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;绝热膨胀过程中熵变0.8kJ/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S系=。5）若密闭容器中液态水的温度t=100C，则容器中压力p1atm。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：下降，增大还是减小？为什么？2）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？

14、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（kn1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=20r,二=0.09MPa,=1x103m,若循环压缩比10,定容增压比=1.6，假设工质是空气，Rg=287J/（kgK），比热可取定值，cp=1.005kJ/（kgK）；（1）画出循环p-v图及T-s图；求循环的最高温度和最高压力;（3）计算循环的吸热量、循环净功及循环的热效率。（15分）3）进入渐缩喷管的空气的参数为厂=0.5

15、MPa=327C,cf1=150m/s。若喷管的背2压pb=270kPa,出口截面积二=3.0cm，求空气在管内作定熵流动时，喷管出口截面上气流的温度-；流速cf2及喷管的质量流量打。已知空气可作理想气体，比热取定值，Rg=287J/（kgK）-，cp=1.005kJ/（kgK）15分）4）用质量流量为.=360kg/h，tq1=500C,pq1=0.1MPa的废气资源定压加热ts1=27C,ps1=0.1MPa，流量qms=720kg/h的未饱和水，若废气的终温为37C,过程中废气压降可忽略不计，求：（1）水的终态温度ts2;（2）以废气为系统，过程的熵流和熵产；（3）过程作功能力损失（环境

16、温度为27C）。已知水的比热cw=4.187kJ/（kgK）;-废气可作理想气体处理，比热容取定值，Rg=287J/（kgK）,cp=1.01kJ/（kgK）。（15分）工程热力学试卷（05）一简答题（共3题，每题5分，共15分）1. 试举例说明热力学原理对生产活动和日常生活的指导作用。2. 试问：状态方程为p（v-b）=QT的气体，当b为正值时，经绝热节流后温度是否降低？为什么？有人提出一循环1-3-2-1,其中1-3是可逆定温吸热过程、3-2是可逆绝热过程、2-1为不可逆绝热过程，如图所示，图中1,2,3分别为三个平衡状态点。试问此循环能否实现，为什么？二计算题（85分）1.某循环中，1-

17、2为可逆等熵过程；容过程。各过程部分参数如下表所示，分）2-3为可逆过程；3-4为可逆等熵；填补表内空白并画出其p-v图和4-1为可逆定T-s图。（15过程QkJUkJWkJ1-20470.72-3574.3164.73-404-1-209.60燃气轮机定压加热理想循环的空气进气压力=0.095MPa,温度=37C,循环压比n=5。若循环的最高温度为1200K1）画出循环的p-v图和T-s图；2）求循环各点的温度和压力及循环热效率。已知：空气的比热容为5=0.718kJ/（kgK）,cp=1.005kJ/（kgK）;若压气机的绝热效率为0.90、燃气轮机的相对内效率为0.92，其它条件不变，求

18、循环热效率。（20分）空气初态为厂=0.1MPa=20E，经过三级活塞式压气机后，压力提高到12.5MPa假定各级压缩过程的多变指数n=1.3。试求：（1）以耗功最小为前提的各级压比；（2）生产1kg压缩空气理论上消耗的功；（3）各级气缸的出口温度；（4）若采用单级压缩，压气机消耗的功及出口温度。已知：Rg=287J/（kgK）-，cp=1.01kJ/（kgK）0（15分）2. 室内空气温度为$=35C，相对湿度=50%开启空调后温度降到幻=28C，若开启空调过程中无水滴出，求：降温后室内空气中水蒸汽的分压力，干空气的分压力及相对湿度。已知：pb=100kPa；t=35C,Ps=5.6263k

19、Pa；t=28C，ps=3.7814kPa。3. （12分）某应急辅助发电装置主要由高压容器、调压阀及气轮机和发电机构成，见附图。压力容器中储有f=13.8MPa=21r，的氮气。工作时由于调压阀的作用，进入气轮机的氮气压力维持在办=0.7MPa，氮气在气轮机内作绝热膨胀，从气轮机排出的氮气进入大气。若要求发电机在1小时内保持输出功率为75W求容器的最小容积。假设容器内温度保持与环境温度一致，容器内压力为0.7MPa时,气轮机停止工作。已知氮气Rg=297J/（kgK）-，cp=1038J/（kgK）；=0.1MPa=21To某同学解题如下，试指出是否正确？若不正确请指出错误位置及原因和应该如

20、何求解。（22分）解：因过程绝热，所以JL容器调压阀wt=Nt-2269kJ艇=512.6K=239,61C气轮机需输出功=27OkJ?h_75Wx3600s/hiooo所以需N2量为Wtm-270kJ226.9kJ/kgpVV终态（p=0.7MPa）时容器内残余N2量为0.7xlOfiPaxr)Bi297J/QgK)x294K所以，原有N2量为1.2+8Vkg，据=1.:二r即得1.38x1axV=(1.2+8V)x297/(kgK)x29K解得V=8X103m3VI=1.27m/kg。PT（1）求出此过程的多变指数n;工程热力学试卷（06）一简答题（共5题，每小题6分，共30分）1）.如图

21、所示的电加热装置，容器中盛有空气，并设有电阻丝，试问取什么为系统，系统与外界交换的是热量；取什么为系统，系统与外界交换的是电功；取什么为系统,2）.试证明理想气体混合气体中第i种组元气体的分压力Pi与分容积V之间满足PjV=pVj其中p、V为混合气体总压力和总容积。3）.一个门窗打开的房间，若房内空气温度上升而压力不变，则房内空气的总内能如何变化（空气比热容按定值计）？4）.在内燃机混合加热理想循环、定容加热理想循环及定压加热理想循环中，提高压缩比一都可使循环热效率提高，试从第二定律分析其原因。5）.若已知O2的临界参数（Pc，Tc）及状态参数（p,T），简述利用通用压缩因子图确定比容的过程。

22、计算题（共70分）空气压缩机的进气为环境大气，厂=2仁C，儿=0.1MPa，储气筒上压力表读数为0.8MPa,该压缩机分二级压缩，中间完全冷却，在耗功最小前提下，确定该压缩机第一级排气压力和第二级进气温度。（10分）1. 1kg某种理想气体经历可逆多变过程从初态=900C,=8.5MPa膨胀到终态-=217C，在p-v图和T-s图上画出该过程,并标明过程功及过程热量可分别用P-V图及T-s图上哪块面积表示？计算过程的s。已知：气体Rg=0.287kJ/（kgK）,比热可取定值cp=1.005kJ/（kgK）2. (15分)有一台空气压缩制冷装置，冷库温度为-10C，空气冷却器中冷却水的温度为1

23、5C,空气的最高压力0.5MPa,最低压力为0.1MPa.试求循环制冷系数、1kg空气每循环的制冷能力以及消耗的功。（15分）一个良好隔热的容器，其容积为3m,内装有200C和0.5MPa的过热蒸汽，打开阀门让蒸汽流出，直至容器内压力降到0.1MPa过程进行足够快，以致容器壁与蒸汽之间没有换热发生。试计算容器内蒸汽终了温度和流出的蒸汽量。（15分）已知：t=200C,p=0.5MPa时，s=7.0603kJ/（kgK）;v=424.9X10-3m7kg;p=0.1MPa时，ts=100C,s=1.3027kJ/（kgK）;-33s=7.3608kJ/(kgK);v=0.0010434m/kg;

24、v=1.6946m/kg。有一热机循环，其低温热源温度为27C,热机从高温热源吸热120,000kJ/h,向低温热源放热66,000kJ/h,（1）求循环热效率和输出功率；若已知热源熵变为S=-123.33kJ/（Kh），问此循环是否可逆？（15分）工程热力学试卷（07）一下列说法是否正确，为什么？（每题4分，共40分）1）工质的绝对压力可表达为表压力和当场大气压之和。2）系统的平均吸热温度，其中-八分别是工质初温和终温。3）经不可逆循环，系统与外界均无法完全恢复原态。4）理想气体由初态厂：经不可逆过程后达终态山,若按定值比热，其过程的熵变可按下式计算：一J.；.*1。5）在T-s图上，理想气

25、体的定压线比定容线陡。6）热力系统绝热过程中系统熵变大于等于零。7）理想气体只有取定比热时，才能满足迈耶公式一。8）实际过程中能量会被浪费而减少，所以要节能。9）内燃机理论循环中，压缩比丄愈大，其理论热效率愈高。10）余隙容积的存在对压气机生产每kg压缩气体的理论耗功无影响，所以是无害的。已知汽轮机进口蒸汽状态1丨=16.5MPa,1=550E;出口乏汽的儿=0.007MPa。不计水泵耗功，试求：（1）画出p-v图和T-s图；（2）汽轮机的理论功率kW;（3）循环热效：。已知：=16.5MPa,】=550T时1=3435kJ/kg、S1=6.460kJ/(kgK)-乏汽焙一=2003kJ/kg

26、；-=0.007MPa,时ts=39.0C、h=163.31kJ/kg。(15分)计算题（共60分）1）柴油机定压加热理想循环进气参数为-=27C,J=0.09MPa,若循环压缩比16,定压预胀比=1.46,循环加热量为920kJ/kg。假设工质是空气,3）5g空气从匚=0.2MPa,l=400K绝热膨胀到！-=0.1MPa,=280K，已知环境温度厂=300K，试求：（1）过程中空气的U和厶S;（2）过程功W;（3）过程中空气的熵变j二和熵流、熵产；（4）过程作功能力损失I。（15分）比热容可取定值，cp=1.005kJ/（kgK），-Rg=287J/（kgK），（1）画出循环的p-v图T-

27、s图;（2）求循环的最高温度和最高压力；（3）计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。（15分）2）某蒸汽动力装置循环，蒸汽消耗量D=10t/h,4）空气流经出口截面积为6.45cm2的收缩喷管，其出口压力为儿=101.3kPa,出口截面上流速达Ma=1，已知空气流滞止温度为527C，试求：喷管出口截面上的流速及质量流量。假定空气为理想气体，比热容取定值，Rg=287J/（kgK）,。（15分）工程热力学试卷(08)选择题(每题3分，共30分)31)容积为1m的容器中充满氮气(Rg=0.297kJ/(kgK),其温度为20C,表压力为1000mmHg，为确定其质量，下列四种计算中哪个是正确的

28、。4)活塞式压气机因余隙容积的存在(a) 使压缩每kg气体的理论耗功增大，压气机生产量下降；(b) 使压缩每kg气体的理论耗功增大，压气机生产量不变；(c) 使压缩每kg气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量下降;(d) 使压缩每kg气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量不变(Pb=1atm)？(b)pV_1000mmHgxlm3不0.297kJ/feK)x2(rCpV1000mmHgxlm3朋=0.297kJ/(kgK)x29115K5)绝热过程的状态方程式Ji=常数(其中：)适用于(a)理想气体绝热过程；(b)理想气体可逆绝热过程；(c)理想气体定比热可逆绝热过程；(d)任

29、意气体定比热可逆绝热过程(d)0297kJ/QcgK)x293.15K=(1000mmHg/760mmHg)xl01325Paxm3(C)pV(1000nim5gf76QmmHg)+llxl01325Paxlm3m_V2)设空气的体积成分为21%的氧和79%氮，已知1atm,25C时氧和氮的摩尔熵分别为Sm,o2=205.17J/(molK)，Sm,N2=191.63J/(molK)-，为了求1atm,25T时空气的摩尔熵下列四式中哪一个是正确的？(a) Sm=2Sm,i=(Sm,O2+Sm,N2)=205.17J/(molK)+191.23J/(molK)=396.80J/(molK)(b)

30、 Sm=2xiSj=0.21忽05.17J/(molK)+0.79W1.63J/(molK)=194.47J/(molK)-(c) Sm=AS混=-Rxjlnxi=-.3145J/(molK)021M0.21+0.79lri.79)=4.2732J/(molK)6) Sm=2xiSi+AS混=194.47J/(molK)+4.2732J/(molK)=198.74J/(mol.K)工质绝热节流后，(a) 焓不变，压力下降，温度不变，熵增大；(b)焓不变，压力下降，温度不变，熵不变；7) (c)焓不变，压力不变，温度不定，熵增大；(d)焓不变，压力下降，温度不定，熵增大压力=1MPa，温度=47

31、3K的空气流可逆绝热流经缩放喷管，已知喷管喉管截面上温度Tcr=394K，出口截面上温度=245K，贝U喷管各截面上最大流速：为:(a) -、八-.r-：.-1：-1：；(b) :|：;-:/：1:；(c) 、宀二J：.上：(d) 一厂L一二丄宀乂,1二较原来稍为减小，这时:8) 缩放喷管进口参数,和背压pb(PbAs及过程功w和热量q。已知：当地大气压畀=0.1MPa，气体Rg=287J/（kgK），比热可取定值cV=0.718kJ/（kgK）。（15分）-33汽油机定容加热理想循环进气参数为f=27C,A=0.09MPa,V1=1X10m，若循环压缩比&=16定容增压比入=1.6循环加热量

32、为920kJ/kg。假设工质是空气，比热可取定值，cp=1.005kJ/（kgK），-Rg=287J/（kgK），（1）画出循环p-v图及T-s图；求循环的最高温度和最高压力；（3）计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。（15分）6. 有一建筑物取暖用电加热器为维持室内温度为25E，需供热120000kJ/h,（1）求电加热器的电功率；（2）若改用供暖系数为尸35的热泵供暖，需要多少电功率？室内空气熵变多少？大气环境熵变多少？供暖过程的作功能力各为损失多少？（已知j=0C）（15分）新蒸汽流人蒸汽轮机时的焓|=3232kJ/kg，流速cf1=50m/s；乏汽流出汽轮机时的焓=2302kJ/

33、kg，流速cf2=120m/s，散热损失和位能差可忽略不计。试求：（1）每kg蒸汽流经蒸汽轮机时对外界所作的功；（2）若不计动能差每kg蒸汽流经蒸汽轮机时对外界所作的功；（3）若蒸汽流量为10t/h，求汽轮机的功率。（15分）在两个恒温热源间工作的某动力循环系统，其高温热源温度I=1000K低温热源温度一=300K。循环中工质吸热过程的熵变牟=1.0和/他K），吸热量=980kJ/kg；工质放热过程的熵变=-.02kJ/（kgK）；放热量的=600kJ/kg。环境温度行=300K，试求：（1）循环的热效率（2）吸热过程和放热过程的熵流和熵产；（3）判断该过程能否实现。（10分）例题5-1证明物

34、质的体积变化与体积膨胀系数T-、等温压缩率r的关系为。讨论因为二1可由实验直接测定，因而本章导出的包含偏导数的所有方程都可用的形式给出。另外，由实验测定系数后，再积分求取状态方程式，也是由实验得出状态方程式的一种基本方法，如同焦一汤系数iT一样对于固体和液体，其v1一般可由文献查得。解工质在蒸发器中的等压吸热过程1-2和在压缩机中的可逆绝热过程2-3表示在p-h图上，如图6-13所示。等压吸热过程1-2已知在湿饱和蒸气区，是一条等压、等温的水平线。其中，状态1位于】=5C的等温线与二0.2的等干度线的交点。状态2位于.=1=5C的等温线与x=1的等干度线的交点。状态3位于=1.6XrPa的等压

35、线与=:的等熵线的交点。状态点确定后，从图上可读得=247kJ/kg，:=407kJ/kg，=432kJ/kg，一=58C由此可得蒸发器中的吸热：宀J內=（407-247）kJ/kg=160kJ/kg技术功，=-=（407-432）kJ/kg=-25kJ/kg压缩终温=58C例题5-2一空调制冷装置，采用氟里昂22作为制冷剂。氟里昂22进入蒸发器时，=5C，=0.2;出口状态2为干饱和蒸气。自蒸发器出来，状态2的干饱和蒸气被吸入压缩机绝热压缩到压力=1.6Xa时，排向一冷凝器，如图6-12所示。用p-h图求：（1）在蒸发器中吸收的热量；（2）若压缩是可逆绝热的，压缩1kg氟里昂22所需的技术功

36、以及氟里昂22的压缩终温p制也I:射图解（1）解析法水蒸气分压力，例题5-3当地当时大气压力为0.1MPa,空气温度为30C，相对湿度为60%,试分别用解析法和焓湿图求湿空气的露点，含湿量d,水蒸气分压力）及焓ho查饱和蒸汽表得：t=30C时，=4.246kPa因而=0.6x4.246kPa=2.548kPa露点温度是与相应的饱和温度，查饱和蒸汽表得)=21.3C2.548kP&含湿量d=0.622，=0.622x：一=1.626x丨kg/kg(干空气)湿空气的焓h=1.005t+d(2501+1.86t)=1.005x30+1.626x丨(2501+1.86x30)=71.72kJ/(kg.

37、K)(干空气)(2)图解法如右图所示，由二60%及t=30C,在hd图上找到的交点1,即为湿空气的状态。从图中可读得d=16.2g/kg(干空气)h=717.7kJ/kg(干空气)由1点作等d线向下与=100%线相交，交点的温度即为=21.5C；由1点作等d线向下与=f(d)相交，即为水蒸气分压力，通过此交点向右侧纵坐标读得=25kPa。例题54压力二100kPa,温度=27C的空气，流经扩压管时压力提高到=180kPa。问空气进入扩压管时至少有多大流速？这时进口马赫数是多少？应设计成什么形状的扩压管？解(1)依题意_=0，根据稳流能量方程Aj+=Aj叶二/巫乔药-/2f/r2-Tj）2貲召（

38、竟严-1yUIJ=332.1m/（2）.-.I.；丄;|i:；(3)因v1,所以应设计成渐扩扩压管。?2002东华大学环境学院工程热力学网上教学组版权所有例题5-1证明物质的体积变化与体积膨胀系数-、等温压缩率厂“的关系为。警=-好dp证明因v=f（p,T）彝）dT+di?dv1则讨论因为二*1可由实验直接测定，因而本章导出的包含偏导数的所有方程都可用vx-的形式给出。另外，由实验测定系数后，再积分求取状态方程式，也是由实验得出状态方程式的一种基本方法，如同焦一汤系数i-T一样对于固体和液体，其二m一般可由文献查得。例题52一空调制冷装置，采用氟里昂22作为制冷剂。氟里昂22进入蒸发器时，I=

39、5C，=0.2;出口状态2为干饱和蒸气。自蒸发器出来，状态2的干饱和蒸气被吸入压缩机绝热压缩到压力=1.6x；Pa时，排向一冷凝器，如图612所示。用ph图求：(1)在蒸发器中吸收的热量；(2)若压缩是可逆绝热的，压缩1kg氟里昂22所需的技术功以及氟里昂22的压缩终温-例题53当地当时大气压力为0.1MPa,空气温度为30C，相对湿度为60%，试分别用解析法和焓湿图求湿空气的露点，含湿量d,水蒸气分压力二及焓ho日_.疋在蒸发器中的等压吸热过程12和在压缩可逆绝热过程23表示在ph图上，如图示。等压吸热过程12已知在湿饱和蒸气条等压、等温的水平线。其中，状态1位于|=5C的等温线与二0.2的

40、等干度线的交点。状态2位于.=|=5C的等温线与x=1的等干度线的交点。状态3位于=1.6x-Pa的等压线与=的等熵线的交点。状态点确定后，从图上可读得=247kJ/kg，二407kJ/kg，=432kJ/kg,=58C由此可得蒸发器中的吸热-亠i=(407-247)kJ/kg=160kJ/kg技术功*=(407-432)kJ/kg=-25kJ/kg压缩终温解(1)解析法水蒸气分压力=-查饱和蒸汽表得：t=30C时，=4.246kPa因而=0.6x4.246kPa=2.548kPa露点温度是与相应的饱和温度，查饱和蒸汽表得丁=()=21.3C含湿量d=0.622亠=0.622x一二心心=1.6

41、26xkg/kg(干空气)湿空气的焓h=1.005t+d(2501+1.86t)=1.005x30+1.626x1!(2501+1.86x30)=71.72kJ/(kg.K)(干空气)(2)图解法如右图所示，由=60%及t=30C，在hd图上找到的交点1，即为湿空气的状态从图中可读得d=16.2g/kg(干空气)h=717.7kJ/kg(干空气)方法1:利用克劳修斯积分式来判断循环是否可行。如图4-5a所示I心_2IKJOkJ_aQpkJ丁，SJ73K3O5K0585kJ/K0由1点作等d线向下与=100%线相交，交点的温度即为=21.5C；由1点作等d线向下与=f（d）相交，即为水蒸气分压力

42、，通过此交点向右侧纵坐标读得25kPa。例题54压力二100kPa,温度=27C的空气，流经扩压管时压力提高到=180kPa。问空气进入扩压管时至少有多大流速？这时进口马赫数是多少？应设计成什么形状的扩压管？解（1）依题意=0，根据稳流能量方程A1+Aj“二倾百。=“（竽屮曲严二I叵石7而即面乂沖Pt屮*:y1.4-1I100x12刊J=332.1m/$所以此循环能实现，且为不可逆循环。方法2:利用孤立系熵增原理来判断循环是否可行。如图4-5a所示，孤立系由热源、冷源及热机组成，因此(a)(2)式中：5日和SL分别为热源T1及冷源T2的熵变；SE为循环的熵变，即工质的熵变。因为工质经循环恢复到

43、原来状态，所以（3）因-:0所以此循环能实现。方法3:利用卡诺定理来判断循环是否可行。若在T1和T2之间是一卡诺循环，则循jj-1_2it_303K_环效率为i800kJ“牡”而欲设计循环的热效率为即欲设计循环的热效率比同温限问卡诺循环的低，所以循环可行。(2)若将此热机当制冷机用，使其逆行，显然不可能进行，因为根据上面的分析，此热机循环是不可逆循环。当然也可再用上述3种方法中的任一种，重新判断。欲使制冷循环能从冷源吸热800N,假设至少耗功Wmin根据孤立系熵增原理,此时西siso=0，参见图45b于是解得Wmi中1769kJ解(1)放出热量中的有效能讨论J(1)帥=J!(1-=1004JA

44、kg*K)(353-523)K-3COKx1004J4kg-K)ln-52.27xl(pj/kg=(负号表示放出娴)将此热量全部放给环境，则热量中的有效能全部损失，即t-丨Se匕52.27kJAg或取空气和环境组成孤立系，则(1) 对于循环方向性的判断可用例题中3种方法的任一种。但需注意的是：克劳修斯积分式适用于循环，即针对工质，所以热量、功的方向都以工质作为对象考虑；而熵增原理表达式适用于孤立系统，所以计算熵的变化时，热量的方向以构成孤立系统的有关物体为对象，它们吸热为正，放热为负。千万不要把方向搞错，以免得出相反的结论。在例题所列的3种方法中，建议重点掌握孤立系熵增原理方法，因为该方法无论

45、对循环还是对过程都适用。而克劳修斯积分式和卡诺定理仅适用于循环方向性的判断。2.典型不可逆过程有效能损失的计算有温差传热的不可逆过程=1Q04J/(kgK)ln|m+=174.2J/kg*K)=0.1MPa、1=250C的空气定压冷却到】004”(履K)(53$亠353)K300K=80C，求单位质度为27C，若将比将热量的有效能及SJ4-12例翹4-2附圈量空气放出热量中的有效能为多少？环境温热量全部放给环境，则有效能损失为多少？有效能损失表示在Ts图上。于是有效能损失为1-=300x174.2J/(kg*K)=52,27x=52.27KJ/Rg(3)如图412所示，热量的有效能为面积12a

46、b1所示。有效能损失为面积fb所示。n.扩散、混合过程bde对于燃气轮机，因绝热，其拥平衡方程式为i=d怙-%码-砂=339.lkJ/kg-306.2kJAg=32.9kJ/k效率工质向真空的扩散，不同工质的混合或不同状态的同一工质的混合等都是不可逆过程，要它们恢复原状都要付出代价。90.3%有关的题型大致有以下几类：?2002东华大学环境学院工程热力学网上教学组版权所有1. 的计算与性质；判断过程方向性，求极值；计算损失；确定效率。前面用熵法计算的问题都可采用析法求解。例题4-3试用分析法求解下题，并求燃气轮机的效率1kg空气经绝热节流，由状态Pi=0.6MPa,勺=127C变化到状态刊=0

47、.1MPa试确定有效能损失（大气温度=300K）A解以第二组数据为例，根据，0,判断过程可能性。取燃气、功源为孤立系对于1kg的燃气,=-丁丿-Tq(c,Iti*Ifjln了)=1-004kJ/(hfK)(495-800)K-300KV004kJ/(kg)in隸-0,287kJ/(kg-K)就=-339Jkj/kg其中小-：(-二k.出所以第二组参数是正确的工程热力学试题2. :判断（每题1分，共8分）1.统熵增加的过程必为不可逆过程。（）2湿空气的含湿量表示1kg湿空气中水蒸汽的含量。（）热能可以全部转化为机械能。（）当温度高于临界温度时工质永远处于气态。（）对气体加热温度一定升高。（）不可

48、逆循环过程工质的熵变等于零。（）采用热电循环的主要目的在于提高其热效率。（）提高初压和降低终压，均可提高郎肯循环热效率。（）1.某循环中，1-2为可逆等熵过程；2-3为可逆过程；3-4为可逆等熵；4-1为可逆定容过程。各过程部分参数如下表所示，填补表内空白并画出其p-v图和T-s图。（15分）过程QkJUkJWkJ1-20470.72-3574.3164.73-404-1-209.60水0C时凝固热335kJ/kg。）（20分）15.为了检查船舶制冷装置是否漏气，在充入制冷剂前，先进行压力实验，即将氮气充入该装置中，然后关闭所有通大气的阀门，使装置相当于一个密封的容器。充气结束时，装置内氮气的

49、表压力为1Mpa，温度为27C24h后，环境温度下降为17C（装置中氮气温度也下降为17C）,氮气的表压力为934.5Kpa。设大气压力为0.1Mpa,试问该装置是否漏气？利用热水取暖，进入取暖器的热水温度为90r，流出时温度为50r，若室内温度维持25r，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I：.,;环境大气温度为0r。假定空气作理想气体，比热容取定值，气体常数=287J/（kgK）、&Ik=1005J/（kgK）。（15分）某

50、热泵机组用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2.2Mpa,105r的过热蒸气，冷凝器出口为饱和液体，蒸发温度为-10C。当夏季室外温度为35r时给房间制冷，当冬季室外温度为0r时供暖，均要求室温能维持20r。若室内外温差每1r时，通过墙壁等的传热量为1100kj/h）求：（1）将该循环示意图表示在Inp-h图上；（2）求制冷系数；（3）室外温度为35r时，制冷所需的制冷剂流量；（4）供暖系数；某换热器用蒸汽加热流体。已知蒸汽进入换热器时h1=2870kj/kg，流出换热器时干度x=0.85,h=504.78kj/kg,h=2706.6kj/kg，求:5.某位发明家研制了

51、一种可兼作制冷和热泵用的机器，声称若环境温度=283K，压力pb=0.1013MPa,该装置耗电功率7.5kW，每小时可将100kg0r的水制成0C的（1）若加热量为3600000kj/h，求所需供蒸汽量；（2）若被加热流体为水，却水吸热后温度升高15r，求被加热水流量;（3）若环境温度为15r，求该过程引起的熵增和作功能力损失。冰，同时使散热率为5X：kJ/h的房间保持恒温t=25r，请评价其发明的可能性。（设5.进入出口截面积A=10cm的渐缩喷管的空气初参数为=2X1056Pa,=27C，初速度很小，可以忽略不计。求空气经喷管射出时的速度、流量以及出口截面处空气的状态参数耳、灯。设喷管背压力为1MPa空气取定压比热容，勺=1.005kJ/（kgK），萨1.4。（15分）