工程热力学试卷（07）
一 下列说法是否正确，为什么？（每题4分，共40分） 1） 工质的绝对压力可表达为表压力和当场大气压之和。 2） 系统的平均吸热温度
，其中
、
分别是工质初温和终温。
3） 经不可逆循环，系统与外界均无法完全恢复原态。 4） 理想气体由初态经不可逆过程后达终态
，若按定值比热，其过程的熵变可按下式计算：
。
5） 在T-s图上，理想气体的定压线比定容线陡。 6） 热力系统绝热过程中系统熵变大于等于零。 7） 理想气体只有取定比热时，才能满足迈耶公式
。
8）实际过程中能量会被浪费而减少，所以要节能。
9） 内燃机理论循环中，压缩比愈大，其理论热效率愈高。 10）余隙容积的存在对压气机生产每kg压缩气体的理论耗功无影响，所以是无害的。
二 计算题（共60分）
1）柴油机定压加热理想循环进气参数为=27℃，=0.09MPa，
， 若循环压缩比=16, 定压预胀比
=1.46, 循环加热量为920kJ/kg。假设工质是空气，
比热容可取定值，cp=1.005 kJ/(kg·K)，Rg=287J/(kg·K)，(1)画出循环的p-v图T-s图；(2)求循环的最高温度和最高压力；(3)计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。（15分）
2）某蒸汽动力装置循环，蒸汽消耗量D=10t/h，
已知汽轮机进口蒸汽状态=16.5MPa，
=550℃；出口乏汽的
=0.007MPa。不计
水泵耗功， 试求：
（1）画出p-v图和T-s图；（2）汽轮机的理论功率kW；（3）循环热效
。已知 ：
=16.5MPa，=550℃时
=3435kJ/kg、s1=6.460 kJ/(kg·K)；乏汽焓
=2003kJ/kg；
=0.007MPa，时ts=39.0℃、 h'=163.31 kJ/kg 。（15分）
3） 5g空气从=0.2MPa，
=400K 绝热膨胀到
=0.1MPa，
=280K，已知环境
温度
=300K，试求：（1）过程中空气的ΔU和ΔS；（2）过程功W；（3）过程中空
气的熵变和熵流、熵产；（4）过程作功能力损失I。（15分）
4） 空气流经出口截面积为6.45cm2
的收缩喷管，其出口压力为
=101.3kPa，出口截
面上流速达Ma=1，已知空气流滞止温度为527℃，试求：喷管出口截面上的流速及
质量流量。假定空气为理想气体，比热容取定值，Rg=287J/(kg·K)， 。（15分）
工程热力学试卷（08）
一 选择题（每题3分，共30分）
1） 容积为1m3
的容器中充满氮气（Rg=0.297 kJ/(kg·K)），其温度为20℃，表压力为1000 mmHg，为确定其质量，下列四种计算中哪个是正确的。 (pb=1 atm)？ (a)
(b)
(c)
(d)
2）设空气的体积成分为21％的氧和79％氮，已知1atm，25℃时氧和氮的摩尔熵分别为Sm,O2=205.17J/(mol·K)，Sm,Ｎ２=191.63J/(mol·K)，为了求1atm，25℃时空气的摩尔熵下列四式中哪一个是正确的？
(a)
Sm =ΣSm,i=( Sm,O2+ Sm,Ｎ２)=205.17 J/(mol·K)+191.23 J/(mol·K)=396.80
J/(mol·K) (b) Sm =ΣxiSi=0.21×205.17 J/(mol·K) +0.79×191.63 J/(mol·K) =194.47 J/(mol·K)
(c)Sm =ΔS混= –Rxilnxi= –8.3145 J/(mol·K)×(0.21×ln0.21+0.79×ln0.79)=4.2732 J/(mol·K)
(d)Sm =ΣxiSi+ΔS混=194.47 J/(mol·K) +4.2732 J/(mol·K) =198.74 J/(mol.K)
3）已知氮气可作为理想气体，压力较高的常温氮气绝热节流后，其温度 (a)升高；(b)降低；(c)不变；(d) (a)，(b)，(c)都有可能
4）活塞式压气机因余隙容积的存在
(a)使压缩每kg气体的理论耗功增大，压气机生产量下降； (b)使压缩每kg气体的理论耗功增大，压气机生产量不变；
(c)使压缩每kg气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量下降； (d)使压缩每kg气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量不变
5）绝热过程的状态方程式
=常数(其中
)适用于
(a)理想气体绝热过程；(b)理想气体可逆绝热过程；
(c)理想气体定比热可逆绝热过程；(d)任意气体定比热可逆绝热过程
6）工质绝热节流后，
(a)焓不变，压力下降，温度不变,熵增大；(b)焓不变，压力下降，温度不变,熵不变；
(c)焓不变,压力不变，温度不定，熵增大；(d)焓不变，压力下降，温度不定，熵增大 7) 压力
=1MPa，温度
=473K的空气流可逆绝热流经缩放喷管，已知喷管喉管截
面上温度Tcr=394K，出口截面上温度=245K，则喷管各截面上最大流速
为：
(a) ； (b) ；
(c) ；
(d)
8) 缩放喷管进口参数
，
和背压pb(pb 较原来稍为减小，这时： (a) 出口流速 不变，流量 不变； (b) 不变， 减小； (c) 减小，不变； (d) 增大，减小 9) 某绝热蒸汽轮机相对内效率ηT=0.91，蒸汽在该汽轮机内膨胀过程中 (a)熵不变；(b)熵增大；(c)熵减小；(d)熵如何变化不定 10) 理想热泵循环的供暖系数ε' (a)大于等于1；(b)小于等于1；(c)小于1；(d)大于1 二 计算题（共70分） 1. 某锅炉燃煤需要空气折合6600m3 /h（标准状态）,实际送风温度为250℃，表压力1500Pa，当地大气压=101kPa，求鼓风机实际送风量 (m3 /h)。（10分） 2. 已知朗肯循环的蒸汽初压力 =5MPa，初温=450℃，乏汽压力 =0.005MPa。 试求1kg蒸汽(1)在循环中吸热量和放热量；(2)循环加热过程的平均加热温度；(3)循 环净功和循环热效率。（忽略水泵功）（15分） 已知： =5MPa， =450℃； =3312kJ/kg，s1=6.810 kJ/(kg·K)； =0.005MPa， ts=32.9℃；=137.72 kJ/kg，s'=0.4761 k J/(kg·K)； =2560.55 kJ/kg， s\K)；=0.005MPa，s2=6.810 kJ/(kg·K)； =2092 kJ/kg， =0.80 3. 有一台气体发动机，工质从初态，出发按下列过程工作：（1）绝热压缩过程 1-2，压缩比为ε；（2）定容加热过程2-3，压力升高比为λ；（3）绝热膨胀过程3-4，膨胀终了压力 ；（4）定压放热过程4-1，工质回复初态。设气体比热为定值， 绝热指数为κ。 (1)试把该循环表示在p-v图和T-s图上；(2)推导用ε、λ和κ等参数表示的该循环热效率表达式。(15分) 4. 一燃气轮机装置，按等压加热理想循环工作。压缩机进口参数为=27℃，= 0.1MPa，压缩机增压比π=6，燃气轮机进口燃气温度为 =800℃。（1）求该装置的热 效率；（2）指出提高装置热效率的热力学途径。 （燃气Rg=0.287kJ/(kg·K)，比热取定值，cp= 1.005 k J/(kg·K)。）（10分） 5. 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） 工程热力学试卷（09） 一 选择题（每题3分） 1）均质等截面杆两端的温度由分别维持 的两热源保持和 不变，取此杆为系 统，则系统处于： (a)平衡状态，因其各截面温度不随时间而改变； (b)非平衡状态，因其各截面温度不等； (c)平衡状态,因其各截面温度不随时间而改变,且流入系统的热量等于流出系统的热量 (d)非平衡状态，因其处于重力场。 2）等量空气从相同的初态出发分别经过不可逆绝热过程A和任意可逆过程B到达相同的终态，若空气的热力学能能变化分别用和 表示，则 (a) ；(b) ； (c) ； (d) 3）稳态稳流装置中工质流体经历可逆变化，系统对外作功20kJ，与外界换热-15kJ,则出口截面上流体的熵与进口截面上的熵相比： (a)增加；(b)减少；(c)不变；(d)不能确定 二 简答题(每题6分) 1. 试分别说明理想气体的比定压热容及比定容热容的关系和理想气体混合气体的总压力与组分气体分压力的关系。 2. 举例说明孤立系统熵增与系统内过程进行方向的联系。 3. 压缩空气制冷循环的制冷系数ε和制冷量与循环的压比有什么关系？ 4. 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 计算题（共67分） 1. 某建筑物利用蒸汽供暖，该建筑物通过墙壁等向外界散热3,600,000 kJ/h，假设蒸汽压降可忽略不计，问需供蒸汽量。已知蒸汽进入建筑物=2870 kJ/kg，流出时 =504.78kJ/kg。（7分） 2. 有一压缩机将空气由0.1MPa，27℃绝热压缩到0.9MPa，627.5K。试问该压缩过 程是否可逆，为什么？若不可逆求该压缩机的绝热效率。设空气比热取定值Rg=0.287kJ/(kg·K)， cp= 1.005 k J/(kg·K)。(15分) 3. 某次，在风洞试验中采用水银温度计测量气流的温度，测得空气的绝对压力p=0.2MPa，比体积v=0.5m3 /kg，气流的马赫数Ma=0.7。试求此项测量的绝对误差Δt。设空气可作理想气体处理，比热容取定值，且Rg=0.287kJ/(kg·K)，cp= 1.005 k J/(kg·K)。(15分) 4. 某换热器，用4500kg/h冷水冷却热油，水进口温度为20℃，水的比热容为4.187k J/(kg·K)。2250kg的热油进口温度为150℃，离开时为65℃，其平均比热2.51 k J/(kg·K)，假设忽略换热器热损失及压降，试求：(a)冷却水的出口温度；(b) 换热过程的熵产；(c)利用冷却热油过程的油和冷却水为热源和冷源，运行热机，问可得最大功率是多少？（15分） 5. 家用手提式干发器出口空气温度 =83℃，速度 =9.1m/s，出口截面积 =18.7cm2，进入干发器的空气温度=22℃，速度 =3.7m/s，压力0.1MPa。忽略空 气进出口的动能差和位能差及干发器向环境的散热，（1）求此干发器的功率；（2）分析干发器的工作原理。（15分）