工程热力学试卷1答案

装 班 级 ： 学 号 ： 订 姓 名 ： 线 山东建筑大学模拟试卷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??q4、可逆定温；定熵 T 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） 1.x 2. x 3. √ 4.x 5. √ 6. x 三、简单回答下列问题（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： du?Tds?pdv;dh?Tds?vdpdf??sdT?pdv;dg??sdT?vdp 3、 ，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) 把（2）式对T求导：dhdT?dudT?Rg……(3) 因为，对于理想气体：Cdhp?dT;Cduv?dT。所以，Cp?Cv?Rg。 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：qh1?h4h1?h3L?h1?h4?h1?h3；制冷系数：??h?h? 21h2?h15、 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、分析或说明下列问题（共计55分） 热能工程学院 出题教师 系（部、中心、教研室）主任： - 1 - 1、 解：（本题13分）1）取整个气缸为闭口系，

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：

因为，TA1=TB1=T1=300K，于是终态平衡时，两侧

p2?(mA?mB)RgT2V2?(RgT2pA1VA1pB1VB1?)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：（本题15分）1）烟气放热为：Q1?mCp(t2?t1)?4116KJ 2）若使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??2389.2kJTT1

3）输出的最大功为：W?Q1?Q2?1726.8 3、解：（本题12分）

(1)如左图所示

- 2 -

山东建筑大学模拟试卷1答案

（2）x3?h3?h3'2532?465.1??0.927；

h3\?h3'2693.6?465.1x3?h3'?h3'2512?465.1??0.919

h3\?h3'2693.6?465.1Δx=0.008 4、 解：（本题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?

热能工程学院 出题教师 系（部、中心、教研室）主任：

- 3 -

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?T?cpdT?v?()pdp，则可知(5. 已知ds?cp)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。若两部分气体皆为H2，混合前的参数分别与上述的H2和CO

- 4 -

山东建筑大学模拟试卷1答案

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2.2MPa，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。若室内外温差每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=2.2MPa时，饱和液

h'?270.5kJ/kg，饱和气h\?414.1kJ/kg； p=2.2MPa，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，并在此分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。若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?K0.4088 0.5926 0.9851 1.1925 kJ/kg?K8.4950 8.2289 7.7203 7.4805 0.037785 0.08 0.35 0.70108 28 41.53 72.51 90 117.31 173.87 303.48 376.94 2552.3 2576.7 2631.1 2660.3 热能工程学院 出题教师 系（部、中心、教研室）主任：

- 5 -

1.4

109.32 458.42 2690.8 1.4109 7.2480 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 -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/acf.html