2）某种蒸汽经历不可逆吸热过程后，其熵变ΔS____0；过程的熵流Sf____0；过程的熵产Sg____0。

3）某工质在过程中内能增加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0.8 kJ/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ΔS系=______。

5）若密闭容器中液态水的温度t=100℃，则容器中压力p____1atm。

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ηt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？ 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(κ>n>1),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=20℃,

=0.09MPa,

=1×10-3

m3

,若循

环压缩比=10,定容增压比=1.6,假设工质是空气，Rg=287 J/(kg·K)，比热可取定值，cp=1.005kJ/(kg·K), (1)画出循环p-v 图及T-s图；(2)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=0.5MPa，=327℃，cf1=150m/s。若喷管的背

压pb=270kPa, 出口截面积=3.0cm2

，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

。已知空气可作理想气体，比热取定

值，Rg=287 J/(kg·K)，cp=1.005kJ/(kg·K)。（15分）

4）用质量流量为

=360kg/h，tq1=500℃，pq1=0.1MPa的废气资源定压加热ts1=27℃，

ps1= 0.1 MPa，流量qms=720kg/h的未饱和水，若废气的终温为37℃，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（环境温度为27℃）。已知水的比热 cw=4.187 kJ/(kg·K); 废气可作理想气体处理，比热容取定值，Rg=287 J/(kg·K)，cp=1.01kJ/(kg·K)。（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)=RgT的气体，当b为正值时，经绝热节流后温度是否降低？为什么？

（提示焦—汤系数

）

3. 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，1-2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 Q kJ ΔU kJ W kJ 1--2 0 470.7

2--3 574.3 164.7 3--4 0

4--1 -209.6

0

2. 燃气轮机定压加热理想循环的空气进气压力

=0.095MPa,温度=37℃，循环压比

π=5。若循环的最高温度为1200K，1)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cV=0.718 kJ/(kg·K), cp=1.005 kJ/(kg·K)；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，求循环热效率。（20分）

3. 空气初态为

=0.1MPa、=20℃，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=287 J/(kg·K)，cp=1.01 kJ/(kg·K)。（15分）

4. 室内空气温度为=35℃，相对湿度=50%，开启空调后温度降到=28℃，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=35℃,ps=5.6263kPa； t=28℃，ps=3.7814kPa 。（12分）

5. 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

=13.8MPa，=21℃，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

= 0.7 MPa，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=297 J/(kg·K)，cp=1038 J/(kg·K) ；

=0.1MPa，=21℃。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何求解。（22分）

解：因过程绝热，所以

气轮机需输出功

所以需N2量为

终态（p=0.7MPa）时容器内残余N2量为

所以，原有N2量为 1.2+8Vkg，据

即得

1.38×106Pa×V=(1.2+8V)×297kJ/(kg·K)×294K 解得 V=8×10-3 m3

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，系统与外界没有任何能量交换。

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 Vi之间满足piV=pVi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。

二 计算题（共70分）

1. 空气压缩机的进气为环境大气，

=21℃，

=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）

2. 1kg某种理想气体经历可逆多变过程从初态

=900℃，

=8.5MPa膨胀到终态

=217℃，

=1.27m3

/kg。

(1)求出此过程的多变指数n；

(2)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？

(3)计算过程的Δs。已知：气体Rg=0.287 kJ/(kg·K),比热可取定值cp=1.005 kJ/(kg·K)。（15分）

3. 有一台空气压缩制冷装置，冷库温度为-10℃,空气冷却器中冷却水的温度为15℃,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）

4. 一个良好隔热的容器，其容积为3m3

，内装有200℃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=200℃，p=0.5MPa时，

s= 7.0603 kJ/(kg·K)；v=424.9×10-3 m3

/kg；p=0.1MPa时，ts=100℃，s'=1.3027 kJ/(kg·K)；s\=7.3608 kJ/(kg·K)；v'=0.0010434 m3/kg ；v\3

/kg。

5. 有一热机循环，其低温热源温度为27℃，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；(2)若已知热源熵变为ΔS=-123.33kJ/(K·h)，问此循环是否可逆？（15分）