4．定质量理想气体经历由四个可逆过程组成的循环，1-2为可逆绝热过程；2-3为多变过程；3-4为可逆绝热过程；4-1为定容过程。试求：

（1）填充表内所缺数据。

（2）将该循环表示在p-v 图及T-s图上。 （3）判断是热机还是制冷机，并求出ηt或ε

１

。

（共12分）

过程 Q kj △U kj W KJ 1-2 0 470.7 2-3 547.3 164.2 3-4 0 4-1 -209.6 0 p T

v

S

属于： ?t(?1)?

2.在给出的水蒸汽h-s图上，标示下列水蒸汽状态点。

h (1) 焓为h1的未饱和水．

(2)焓为h2的饱和水． (3)焓为h2，t1的湿蒸汽．

S (4) 压力为p1的饱和蒸汽．

(5) 汽液性质相同的状态点．

（5分）

3．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，写出打开阀门后，A，B容器中气体的终温与终压的表示式。 （10分）

A B A

4．．在湿空气的焓湿图上表示出A点所对应的露点温度（tdew）湿球温度（tw）, 含湿量（d），并将Ａ－Ｂ的绝热加湿过程示意性地表示出来。

h A d

(共5分)

四、计算题（共42分）

1．.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，试按多变指数n=1.2的多变过程求出下列各值。

（４）所需理论压缩功。 （５）压缩过程中交换的热量。

（６）将上述功和热量表示在p-V图及T-S图上。 P T

V S (共12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 （15分） 3．利用热水取暖，进入取暖器的热水温度为95℃，流出时温度为70℃，若室内温度

维持20℃，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：h?4.187kj/kg环境大气温度为0℃。假定空气作理想气体，比热容取定值，气体常数

=287J/(kg·K)、

cp=1005J/(kg·K)。（15分）

3．.某位发明家研制了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100kg0℃的水制成0℃的

冰，同时使散热率为5×kJ/h的房间保持恒温t=25℃，请评价其发明的可能性。（设

水0℃时凝固热335kJ/kg。）（20分） 2. 容积V=0.5m3

的空气初压=0.3MPa,初温=150℃,经膨胀过程到终态

=0.08MPa,

=20℃,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/(kg·K)；

=1005 J/(kg·K)

。（10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℃)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℃： h'=108.95 kJ/kg、h\； t=28℃：h'=117.31 kJ/kg、h\

3. 刚性容器内有2kg,35℃,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

=260J/(kg·K)、

=917J/(kg·K)；氮气比热容取定值, 气体常数

=297J/(kg·K) ；

=1038J/(kg·K)

。(10分)

4. 利用热水取暖，进入取暖器的热水温度为90℃，流出时温度为50℃，若室内温度维持20℃，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 ；环境大气温度为0℃。假定空气作理想气体，比热容取定值，气体常数

=287J/(kg·K)、

=1005J/(kg·K)。（15分）

5．欲设计一热机，使之能从温度为973K的高温热源吸热2000kJ，并向温度为303K

的冷源放热800kJ。（1）问此循环能否实现？（2）若把此热机当制冷机用，从冷源吸热800kJ，能否可能向热源放热2000kJ？欲使之从冷源吸热800KJ，至少需耗多少功？

5. 活塞压缩机每分钟转速360转，从环境吸进21℃的空气14

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ηV=0.95。求:(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/(kg·K)、

=1005J/(kg·K)、环境大气压pb=0.1013

MPa。（15分）

6. 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℃。为防止结冰，要求进入水塔的水温不低于4℃。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；水的密度取1000kg/m3。

（10分）

工程热力学试题（二）

一：判 断（每题1分,共8分）

3．p1v1/T1=p2v2/T2 也适合于理想气体不可逆过程。 （ ）

4．采用热电循环的主要目的在于提高其热效率。 （ ） 3．饱和空气的干球温度，露点温度，湿球温度都相等。 （ ） 4．准静态过程一定是可逆过程 。 （ ） 5．工质经任何一种循环，其熵变为零。 （ ） 6．通用气体常数R0与气体的性质和状态均无关。 （ ） 7．不可逆循环过程工质的熵变大于零。 （ ） 8．随着冷凝温度的提高和蒸发温度的降低蒸气压缩式制冷循环

的制冷系数降低。 （ ）

二：选 择 题 （每题2分，共14分）

1．一热机按某种循环工作，自温度T1=2000K的热源吸热1000KJ，向温度 为T2=300K的冷源放热100KJ，则该热机为：

A）可逆 B）不可逆 C）不可能 2．Q=⊿H+m⊿C2/2+mg⊿z+wS适用于：

A）开口系统任何过程。 B）稳定流动过程。

C） 可逆稳定流动过程。 D）理想气体稳定流动过程。 3．Q=Cvm⊿T+∫PdV适用于：

A）闭口系统任何过程。 B）闭口系统理想气体可逆过程。 C）闭口系统任何工质可逆过程。 4．ηt=1-T2/T1适用于：

A）理想气体卡诺循环。 B）任何工质卡诺循环。 C）理想气体可逆热机循环。

5．已知空气V=600 升，压力表读数为5bar，温度为 70 ℃ 则其质量为：m=Pv/RT=(5×105 ×0.6)/(8314×343。15)（kg），式中错误有： A）一处。 B）两处。 C）三处。

6．经不等温传热后：

B） 热量的可用能和废热均减少。B）热量的可用能减小，废热增大。 C）热量的可用能不变，废热增大。

7．湿空气处在一定温度及压力下，湿空气的密度越小，则： A）含湿量越大。 B）含湿量越小。

C）含湿量多少不一定。

三：填充题 （共40分）

1．.在给出的Ｔ－Ｓ图及lgP-h图上示意性地画出一般蒸气压缩式制冷循 环，并写出制冷系数（ε1），制冷剂流量（m）,压缩机功率(N)的表示式。 (制冷量为Q0)。

T P S h (12分) ε1= m= N=

2．下图所示为朗肯循环简图，试写以锅炉房，汽轮机，冷凝器和水泵为热力系统的循环工质的能量方程及其郎肯循环的热效率的表示式，并将循环过程表示在给出的T—S图上