12．下图所示为一蒸气压缩式制冷循环，试求：（1）将其表示在lgp-h图上。 （2）指出进行各热力过程相应设备的名称。（3）写出制冷量，耗功量和制冷系数的计算式。 lgp T h S (共6分)

13．绝热容器中间用隔板分开，两侧分别有1kg N2和O2，其p1，T1相同，若将隔板抽出，则混合前后的温度和熵有T2 T1，S2 S1。 （5分）

O2 N2

14．如图所示，已知工质从状态A沿路径A-C-B变化到状态B时，吸热84kj，对

外作功32kj。问

（1）系统从A经D到B，若对外作功10kj，则吸收热量QADB= 。 （2）系统从B经任意过程返回A，若外界对系统作功20kj，则QBA= ，其方

向为 。

（3）设UA=0，UD=42kj，则QAD= ，QDB= 。

p C B

A D

V

15．稳定流动能量方程为： ； 若用于气轮机可简化为： ；若用于压气机可简化为： ；若用于换热器可简化为： 。

3． 如下图所示。p?v图上OA，OB为理想气体多变过程，在给出的下表中填写上这2个过程中△T，W，Q的“+”，“-”号；并在p?v图上表示出OC过程。 P 过程 △T W Q OA 0B

0C - + - V

5．稳定流动能量方程可写成 ，它应用于绝热节流的简化形式为 ，应用于换热器时可简化为： （5分）

6．某工厂锅炉压力表的读数为1.25Mpa，水泵吸入口真空表的读数为90kpa。若大气压力B=101.325kpa,试求锅炉及水泵入口处的绝对压力(kpa).

四：计算题。

1．某一刚性绝热容器中有一隔板将容器分为容积相等的两部分，每一部分的容积均为0.1m3.如容器一边是温度为４０℃，压力为４bar的空气，另一边是温度为１７℃，压力为３bar的空气。当抽掉隔板后，两部分空气均匀混合达到平衡，求混合后空气的温度，压力及混合过程中空气熵的变化。

（13分）

2．下图所示为一测量液体比热（c）的装置。该装置为一绝热刚性容器，测出输入轴功Ｗs和液体温升即可求得比热c。为了估算该装置的测量误差，用10mol 苯做实验。已知苯的摩尔比热Mc=133.1j/mol. K，测得Ws=6256j

的温升⊿T=4K，试计算该装置的测 量误差，并定性分析产生误差的原因。

3.两质量相等，比热相同，温度不同的物体Ａ和Ｂ。Ａ物体的温度为１２００Ｋ，Ｂ物体的温度为６００Ｋ。利用Ａ，Ｂ物体做为热源和冷源，使可逆热机在其间工作，直至Ａ，Ｂ两物体温度相等时为止。试求： （１） 平衡时的温度Ｔm及两物体总熵的变化。

（２） 若两物体直接进行热交换直到温度相等，求平衡时的温度并写出其总熵

变化的表示式。 （共10分）

4.下图所示为一蒸汽加热的热水器。其中加热蒸汽为p1 =2bar,x1=0.9的湿蒸汽，冷水温度t2=15℃。若每小时需温度t3=60℃的热水m3=600kg,试求： （１） 每小时所需的蒸汽量（m1）

（２） 每小时所需的冷水量（m2）

注： p=2bar时，h’=504.7kj/kg,h’’=2706.9kj/kg (共13分)

t2 2 1 t1,x1 3,t3,m3

5.如图所示。空调回水送入蒸发器进行减压蒸发，产生的湿蒸汽由容器上部引出，未蒸发的水由下部引出。进口参数如图中所示，试求： 空调回水流量m1=? Kg/min. (2) 蒸汽流量m3=? Kg/min

t ℃ P kpa h Kj/kg h Kj/kg 7 1.002 29.42 2513.62 15 1.71 62.97 2528.26

6．下图所示为用于生产冷空气的设计方案，热/冷源及空气参数如图中所示。试求生产1㎏冷空气至少要加给装置多少热量Qhmax。空气定压比热：cp=1.01kj/㎏℃。

（共8分）

7．两质量相等，比热相同，温度不同的物体Ａ和Ｂ。Ａ物体的温度为１２００Ｋ，Ｂ物体的温度为６００Ｋ。利用Ａ，Ｂ物体做为热源和冷源，使可逆热机在其间工作，直至Ａ，Ｂ两物体温度相等时为止。试求： (1)平衡时的温度Ｔm及两物体总熵的变化。

(2)若两物体直接进行热交换直到温度相等，求平衡时的温度并写出其总熵变化的表示式。 （共10分）

8.有一压气机将压力为1bar,温度为27℃的10kg空气压缩到压力为6bar，试按

(1) 多变指数n=1.2的多变过程求出下列各值。

（１）所需理论压缩功。 （２）压缩过程中交换的热量。

（３）将上述功和热量表示在p-V图及T-S图上。 P T

V S (共15分) 9.有两个比热为常数的同样物体，初始温度均为TI,若有一台制冷机在这两个物体之间工作，直到其中一个物体的温度降为T2，若这两个物体的压力不变，也未发生相变，试证所需功的极小值为：

Wmin=mcp(T2I/TI+T2-2TI) （共10分）

10．在下图所示的绝热容器A，B中，装有相同的理想气体。已知：TA，pA，VA

和TB，PB，VB，比热容CV可看作常量，比热力学能与温度的关系为u=cvT。若管路，阀门均绝热，求打开阀门后，A，B容器中气体的终温与终压。

A B A

11．一水冷式的油冷却器，已知油进入冷却器的温度为88℃，流量为43㎏/min，流出冷却器的温度为38℃；冷却水进入和离开冷却器的温度各为15℃和26.5℃,此冷却器在绝热的同时,可忽略动能的变化。油和水两者的焓可用△h=c△t计算，c=4.19kj/kg℃ c=1.89kj/kg℃，求冷却水的质量流量。

12．开水房烧开水，用p=95kpa，x1=0.9的蒸汽与t2=20℃,p=95kpa的水混合。试问欲得2×103kg开水，需要多少蒸汽和水？

．一制冷装置,进入蒸发器内的氨为-15℃的湿蒸汽,其干度x1=0.15，出口为干饱和蒸

汽。若冷藏室内温度为-10℃,环境温度为27℃,试求(1)每千克氨在蒸发器中的吸热量;(2)冷藏室内不等温传热引起的能量损失。

14．有一冷却塔如图所示，进水流量mw1=216t/h，进口水温为t1=38℃，被冷却至t2=21℃；进入冷却塔的空气温度为t3=20℃，相对湿度φ3=50%，并在t4=30℃,φ

4=100%时排出冷却塔。设大气压力为，试求：

（1） 列出冷却过程的质量和能量守恒方程； （2） 求每小时需供给的干空气量； （3） 求每小时水的蒸发量。

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，装置内氮气的表压力为1Mpa，温度为27℃。24h后，环境温度下降为17℃（装置中氮气温度也下降为17℃），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?

16．湿空气的温度为30℃，压力为0.9807×105，相对湿度为70％，试求： （1）含湿量；

（2）水蒸气分压力： （3）湿空气焓值；

（4）如果将其冷却到10℃，在这个过程中会析出多少水分？放出多少热量？ 17．将温度t1?20℃，?1=60％的湿空气200kg，加热到温度t2?25℃，然后送入干燥器，空气在干燥器中在于外界绝热的情况下吸收物料中的水分，离开干燥器时相对湿度增至?3=90％。

B=0.1013Mpa。试求：

（1）湿空气在加热器中的吸热量； （2）湿空气在干燥器中吸收的水分。

18．用电炉加热2kg空气，使其温度从20℃定压升高到90℃，试求电炉提供的能量和加热过程引起的作功能力的损失（不可逆损失或有效能损失），并分别表示在T—S

13图上。空气的定压比热cp=1.004kj/kg.k，环境大气温度t0=15℃，设电炉保持1100K的温度。（10分）

19．某热泵机组用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,105℃的过热蒸气，冷凝器出口为饱和液体，蒸发温度为-10℃。当夏季室外温度为35℃时给房间制冷，当冬季室外温度为0℃时供暖，均要求室温能维持20℃。若室内外温差每1℃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lnp-h图上； （2）求制冷系数；

（3）室外温度为35℃时，制冷所需的制冷剂流量； （4）供暖系数;

（5）室外温度为0℃时，供暖所需制冷剂流量。 已知R22的物性参数如下：

t=-10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℃时：h=485.7kj/kg

20．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： （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15℃，求被加热水流量； （3）若环境温度为15℃，求该过程引起的熵增和作功能力损失。

工程热力学试题（一）