6．锅炉空气预热器将温度为40℃的空气定压加热到300℃。空气的流量为3500m/h（标准状态下）。求每小时加给空气的热量。试按定值比热容和平均比热容分别计算。

4

7．某理想气体混合物的容积分数为：φN2=70%，φO2=20%，φCH4=10%，如果O2的分压力是5×10Pa。试确定： (1) N2及CH4的分压力； (2) 混合气体的气体常数。

8．已知空气由氮气和氧气组成，质量分数为：wN2=0.765，wO2=0.235.试求氧气和氮气的容积分数，空气的气体常数，以及氮气和氧气的分压力。

9．某柴油机定容加热起点的温度为637℃，终点压力p2=1.8p1，加热量Qv=610kJ。求终点温度和汽缸中燃气的质量。取燃气的定值比热容cv=1.1kJ/(kg·K)。

3

10．容积为1m的刚性储气罐中，原有空气的表压力为50kPa和温度为17℃。压气机每分钟从大气（压力为100kPa

3

和温度为17℃）中将0.2m的空气压入罐内。试问罐内空气的表压力达700kPa和温度达50℃需要多少分钟？ 11．将1kg氮气由30℃定压加热到400℃。按平均比热容计算其热力学能和焓的变化量。

3

12．27.8Nm/h的烟气，进入省煤器时的温度t1=500℃，离开时烟气的温度t2=300℃。问烟气在定压下放出多少热

3

量？取定值比热容cp′=1.35kJ/（Nm·K）。

3

13．1kg空气，初态p1=0.1MPa，t1=27℃，经压气机定温压缩，终态v2=0.15m/Kg。求压缩终了时的压力，容积功，技术功和热量。

14．压缩机中空气的初态p1=0.1MPa，t1=27℃，经绝热压缩到t2=207℃。求压缩过程终了时空气的压力，热力学能变化量和容积功。 15．1kg氮气，从初态p1=10MPa，t1=1000℃绝热膨胀到t2=0℃。求终点压力和膨胀功。取cp=1.038kJ/(kg·K)，R=296J/（kg·K）。

16．1kg空气由状态1（1MPa、500℃）经定容冷却到状态2（0.5MPa），再经绝热压缩到状态3（500℃），最后经定温过程回复到原来的状态1。空气的比热容为定值，试确定各过程中的热力学能、焓和熵变化量，以及热量和容积功，并在p-v图和T-s图上画出过程线。

17．锅炉烟气温度为1200℃，经过热器、省煤器、空气预热器冷却至200℃。已知烟气的容积成分为：φCO2=14%，

3

φH2O=8%，φN2=74%，φO2=4%。烟气量为80000m/h（标准状态下），求每小时烟气的放热量。

3

18．一台锅炉每小时烧煤500kg，燃烧1kg煤产生烟气10m（标准状态）。测得烟囱出口处烟气的压力为100kPa和温度为200℃，烟气流速为3m/s。试求烟囱出口截面积。

3

第四章 热力学第二定律 一、填空题

1．根据循环效果而言，热机循环是将 转变为 的热力循环；而逆向循环是将 转变为 的热力循环。

2．完成一次正向循环后，工质从热源吸热q1，向冷源放热q2，其中只有 部分才能转化为 。

3．热量由高温物体传向低温物体是一种 过程，而热量由低温物体传向高温物体是一种 过程，它的进行需要以 作为补偿条件。

4．不可能制造出一种循环工作的热机，只从 个热源吸取热量，使之完全变为有用功，而其它物体不发生任何 。

5．卡诺循环是由两个可逆的 过程和两个可逆的 过程所组成。

6．在两个恒温热源间工作的一切可逆循环，其热效率仅决定于两热源的 ，而与工质的性质 。

7．卡诺循环的热效率是同温限范围内一切循环热效率的 ，它是其它热机循环中热变功完善程度的 。

8．在可逆过程中，工质吸热，熵 ；工质放热，熵 。（填增大或减小）

9．孤立系统的熵可以 （发生 过程时），或 （发生 过程时），

但不可能 。

10．热力学第二定律的数学表达式为 。

11．在一定温度T下放出的热量Q，对环境温度T0而言，其中可用能部分Qa= ，无效能部分为 。

12．热力学第二定律的克劳修斯表述为：“不可能将热由 物体向 物体传递，而不留下其它 。”

13．在可逆过程中系统熵的增加，意味着系统 ，在孤立系统中熵的增加，则意味着 。 二、名词解释

1．第二类永动机—— 2．熵产—— 3．熵流—— 三、判断题

1．卡诺循环的热效率可以大于1。

2．工质经过一个不可逆循环后，其熵的变化量大于零。 3．自发过程都是不可逆的。

4．不可逆过程中工质熵的变化量无法计算。 5．热不可能全部转化为功。

6．可逆循环的热效率必大于不可逆循环的热效率。 7．定熵过程一定是可逆绝热过程。

8．一台热机工作在T1=900K和T2=300K的两个恒温热源间，热机从高温热源吸热1000kJ，向冷源放热300kJ，则该热机是不可能实现的。

9．热机循环中循环净功愈大，则循环热效率愈高。 10．使系统熵增加的过程一定是不可逆过程。 11．热量不可能由低温物体传向高温物体。 12．若工质从某一初态沿可逆过程和不可逆过程达到同一终态，则不可逆过程中的熵变必定大于可逆过程中的熵变。 13．热力循环就是封闭的热力过程。

14．在绝热房间内，冰箱开门运行能使房间温度下降。 四、选择题

1．关于卡诺循环的热效率,下列说法中正确的是：

（1）可以大于1； （2）可以等于1； （3）只能小于1。

2．工质经过一个不可逆循环后，其熵的变化量：

（1）大于零； （2）等于零； （3）小于零。 3．在一可逆过程中，工质吸热说明该过程一定是：

（1）熵增过程； （2）熵减过程； （3）定熵过程。 4．有摩擦的绝热过程一定是：

（1）熵减过程； （2）熵增过程； （3）定熵过程。 5．公式ηt=1-Q2/Q1的适用条件是： （1）任意热机循环，包括卡诺循环； （2）只适用于卡诺循环；

（3）除卡诺循环外的一切热机循环。

6．热机从热源吸热1000kJ，对外作功1000kJ，其结果是：

（1）违反热力学第一定律； （2）违反热力学第二定律；

（3）违反热力学第一及第二定律； （4）不违反热力学第一及第二定律。 7．某热机循环中，工质从热源（T1=2000K）得到热量Q1，对外作功W0=1500J，并将热量Q2=500J排至冷源（T2=300K），试判断该循环为：

（1）可逆循环； （2）不可逆循环； （3）不可能实现。 8．自发过程的特点是：

（1）系统熵必然减少； （2）需伴随非自发过程才能进行； （3）必为不可逆过程； （4）必为可逆过程。 五、问答题

1．热连续转变为功的条件是什么？转变的限度是什么？

2．利用孤立系统熵增原理，证明热量是自发地由高温物体传向低温物体。 3．比较循环热效率公式ηt=1-Q2/Q1与ηt=1-T2/T1的适用条件。 4．第二类永动机与第一类永动机有何不同？

5．理想气体的绝热自由膨胀过程中系统与外界没有交换热量，为什么熵增大？

6．热力学第二定律能否表达为：“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能。”? 六、计算题

1．有一卡诺循环工作于600℃及40℃两个热源之间，设每秒钟从高温热源吸热100kJ。求： (1) 卡诺循环的热效率； (2) 循环产生的功率；

(3) 每秒钟排向冷源的热量。

2．某动力循环工作于温度为1000K及300K的两热源之间，循环为1-2-3-1，其中1-2为定压吸热过程，2-3为可逆绝热过程，3-1为定温放热过程。点1的参数是p1=1MPa，T1=300K，点2的参数T2=1000K，工质为1kg，cp=1.01kJ/（kg.K）。求循环热效率及循环功。

3．某可逆循环，热源温度为1400K，冷源温度为60℃，若Q1=5000kJ。求： （1）高温热源、冷源的熵变化量；

（2）由两个热源组成的系统的熵变化量。

4．某动力厂，热源T1=1650K，冷源T2=300K，求从热源放热800kJ中有多少变为最大的循环功？若此热量先传给T1′=832K的热源，问每800KJ的热量中还有多少变为最大的循环功？若将此厂视为一孤立系，则在不等温传热中系统熵增量及产生的不可逆损失各是多少？

5．某火力发电厂的工质从温度为1800℃的高温热源吸热，并向温度为20℃的低温热源放热，试确定： （1）按卡诺循环工作的热效率；

（2）输出功率为100000kW，按卡诺循环工作时的吸热量和放热量；

（3）由于内外不可逆因素的影响，实际循环热效率只有理想循环热效率的45%。当输出功率维持不变时，实际循环中的吸热量和放热量。 6．某热机在T1=1800K和T2=450K的热源间工作，若每个循环工质从热源吸热1000kJ，试计算：（1）循环的最大功？（2）如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K，在放热过程中与低温热源的温差为50K，则该热量中传热温差，并由于摩擦使循环功减小10kJ，则热机的热效率变为多少？

7．如果室外温度为-10℃，为保持车间内最低温度为20℃，需要每小时向车间供热36000kJ，求：（1）如采用电热器供暖，需要消耗的电功率是多少？（2）如采用热泵供暖，则供给热泵的电功率至少是多少？并比较两种供热方式哪种更节能？

第五章 水蒸气 一、填空题

1.水蒸气的定压形成过程可分为以下三个阶段： 阶段、 阶段。

2.未饱和水的定压预热阶段所加入的热量叫 热，等于 用水的 乘以 得到。

3.饱和水的定压汽化阶段所加入的热量叫 热，等于 用公式 计算。

4.干饱和蒸汽的定压过热阶段所加入的热量叫 热，等于 5.汽化方式有 和 两种，任何温度下均可发生的汽化叫

阶段和 的焓减去 的焓，也可的焓减去 的焓，也可以 的焓减去 的焓。 ，在饱和温度下液体表面和

内部同时发生的剧烈汽化叫 ，锅炉中水汽化主要是 方式。

6. x=0的定干度线可称为 线（或 线），x=1的定干度线又称为 线（或 线）。

7.水的加热汽化过程在p-v图和T—s图上所表现的相变规律可归纳成：一点( 点)、 两线( 线、 线) 、三区( 区、 区 区) 、五态( 、 、 、 、 )。 8．水和水蒸气的热力性质表有 和 两种。

9．饱和水吸热变为干饱和蒸汽的过程中 和 均不变。

10．蒸汽在汽轮机内的膨胀可近似看作为 过程，如果不考虑摩擦及其它不可逆损耗，可认为这是一个 过程。

11.水蒸气在汽轮机中绝热膨胀作功后，压力将 ，温度将 ，比体积将 。 二、名词解释

1. 饱和状态—— 2. 饱和蒸汽—— 3. 饱和水—— 4. 未饱和水—— 5. 蒸发—— 6. 沸腾——

7. 湿饱和蒸汽—— 8. 过热蒸汽—— 9. 干度——

10. 饱和湿空气—— 11. 未饱和湿空气—— 12. 绝对湿度—— 13. 相对湿度—— 14. 露点——

三、判断题

1．过热蒸汽的温度一定高于湿蒸汽的温度。 2．未饱和水的温度一定很低。

3．水蒸汽的温度高于临界温度时，单靠增加压力不可能使其液化。 4．确定湿蒸汽的状态必须知道干度。

5．在水的临界点，水与水蒸汽具有相同的性质。

6．在水和水蒸气的热力性质表中能够直接查出湿蒸汽的状态参数。 7．在水蒸气的实用h-s图上能够查出未饱和水的状态参数。 8．湿蒸汽的干度可以大于1，可以等于1，也可以小于1。 9．电厂汽包内的蒸汽是过热蒸汽。

10．超临界压力的锅炉设备中是不需要设置汽包的。

11．当压力升高，饱和温度也升高了，故饱和蒸汽的比体积将增大。 12．已知湿蒸汽的压力和温度，就可以确定其状态。 四、选择题

1．液体在汽化阶段的温度将：

（1）升高； （2）不变； （3）降低。

2．0.1MPa时水的饱和温度是99.64℃，问下列属过热蒸汽状态的是：

（1）0.2MPa，104℃； （2）0.08MPa，99.64℃； （3）0.1MPa，99℃。 3．电厂汽包内的蒸汽状态是：

（1）干饱和蒸汽； （2）湿饱和蒸汽； （3）过热蒸汽。