工程热力学试卷（10）
1. 2kg氧气和5kg某种未知气体混合,混合后的容积为2.943m，压力p=0.3MPa，温度283.69K，试求该气体的气体常数及分子量。已知氧气Rg =260J/(kg·K)。（10分）
2. 若一礼堂的容积是800m，室温为10℃，今欲使室温升高到20℃，需加热多少？设礼堂墙壁保温良好,空气比热可取定值，定压比热cp=1.005 kJ/(kg·K)， Rg =287J/(kg·K)，当地大气压760 mmHg。(10分)
3
3. 某空调中心需要供空气折合3300m/h（标准状态），实际送风温度为20℃，表压力1500Pa，当地大气压=100kPa,试确定送风机实际送风量为每小时多少立方米？风管直径多少米？（已知:空气Rg =287J/(kg·K)） （10分）
4. 1kg某种双原子理想气体经历一可逆多变过程从初态终态
=217℃,
=0.3636MPa。(1)求
和
=727℃, pe,1=7.9MPa膨胀到
3
3
8. 在两个恒温热源间工作的某动力循环系统，其高温热源温度=1000K低温热源
温度=300K。循环中工质吸热过程的熵变Δs1=1.0kJ/(kg·K) ，吸热量=980kJ/kg；工质放热过程的熵变Δs2= –1.02kJ/(kg·K), 放热量=600kJ/kg。环境温度=300K，试求：（1）循环的热效率（2）吸热过程和放热过程的熵流和熵产；（3）判断该过程能否实现。（10分）
；(2)求出此过程的多变指数n并在p-v
图和T-s图上画出该过程；(3)计算过程的Δu、Δs及过程功w和热量q。已知：当地
大气压=0.1MPa，气体Rg=287 J/(kg·K)，比热可取定值cV=0.718kJ/(kg·K)。（15分）
5. 汽油机定容加热理想循环进气参数为
=27℃,
=0.09MPa，V1=1×10m，若循
-3
3
环压缩比ε=16，定容增压比λ=1.6，循环加热量为920kJ/kg。假设工质是空气，比热可取定值，cp=1.005 kJ/(kg·K)，Rg=287 J/(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)计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。（15分）
6. 有一建筑物取暖用电加热器为维持室内温度为25℃，需供热120000kJ/h， (1)求电加热器的电功率；(2)若改用供暖系数为ε'=3.5的热泵供暖，需要多少电功率？(3)室内空气熵变多少？大气环境熵变多少？供暖过程的作功能力各为损失多少？(已知=0℃) （15分）
7. 新蒸汽流人蒸汽轮机时的焓的焓
=3232kJ/kg，流速cf1=50m/s；乏汽流出汽轮机时
=2302kJ/kg，流速cf2=120m/s ，散热损失和位能差可忽略不计。试求：（1）每
kg 蒸汽流经蒸汽轮机时对外界所作的功；（2）若不计动能差每kg 蒸汽流经蒸汽轮机
时对外界所作的功；（3）若蒸汽流量为10t/h，求汽轮机的功率。（15分）
例题5-1 证明物质的体积变化与体积膨胀系数
、等温压缩率的关系为。
证明 因 v=f(p,T)
则
讨论
因为可由实验直接测定，因而本章导出的包含偏导数
的所有方程都可用
的形式给出。另外，由实验测定系数后，再积分求取
状态方程式，也是由实验得出状态方程式的一种基本方法，如同焦－汤系数一样。
对于固体和液体，其
一般可由文献查得。
例题5－2 一空调制冷装置，采用氟里昂22作为制冷剂。氟里昂22进入蒸发器时，=5℃，
＝0.2；出口状态2为干饱和蒸气。自蒸发器出来，状态2的干饱和蒸气被
吸入压缩机绝热压缩到压力
＝1.6×
Pa时，排向一冷凝器，如图6－12所示。
用p－h图求：（1）在蒸发器中吸收的热量；（2）若压缩是可逆绝热的，压缩1kg氟里昂22所需的技术功以及氟里昂22的压缩终温
。
解 工质在蒸发器中的等压吸热过程1－2和在压缩机中的可逆绝热过程2－3表示在p－h图上，如图6－13所示。等压吸热过程1－2已知在湿饱和蒸气区，是一条等压、等温的水平线。其中，状态1位于=5℃的等温线与
＝0.2的等干度线的交点。状
态2位于==5℃的等温线与x＝1的等干度线的交点。状态3位于
＝l.6×
Pa
的等压线与=的等熵线的交点。状态点确定后，从图上可读得
＝247kJ/kg，
＝407kJ/kg，
＝432kJ/kg，＝58℃ 由此可得蒸发器中的吸热:=(407-247)kJ/kg=160kJ/kg
技术功
=
-
=(407-432)kJ/kg=-25kJ/kg
压缩终温 ＝58℃
例题5－3 当地当时大气压力为0.1MPa，空气温度为30℃，相对湿度为60％，试分别用解析法和焓湿图求湿空气的露点
，含湿量d，水蒸气分压力
及焓h。
解（1）解析法 水蒸气分压力
＝φ
查饱和蒸汽表得：t＝30℃时，＝4.246kPa
因而
=0.6×4.246kPa=2.548kPa
露点温度是与相应的饱和温度，查饱和蒸汽表得
=(
)=21.3℃
含湿量d=0.622=0.622×=1.626×kg/kg(干空气）
湿空气的焓
h=1.005t+d(2501+1.86t)=1.005×30+1.626×(2501+1.86×30)=71.72kJ/(kg.K)(干空气） （2）图解法
如右图所示，由φ＝60％及t＝30℃，在h－d图上找到的交点1，即为湿空气的状态。从图中可读得
d=16.2g/kg（干空气） h=717.7kJ/kg（干空气）
由1点作等d线向下与φ=100%线相交，交点的温度即为=21.5℃；由1点作等d
线向下与＝f(d)相交，即为水蒸气分压力，通过此交点向右侧纵坐标读得
＝
25kPa。
例题 5－4 压力
＝100kPa，温度＝27℃的空气，流经扩压管时压力提高到
＝
180kPa。问空气进入扩压管时至少有多大流速？这时进口马赫数是多少？应设计成什么形状的扩压管？ 解 （1）依题意
＝0，根据稳流能量方程
（2）
（3）因
＜1，所以应设计成渐扩扩压管。
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例题5-1 证明物质的体积变化与体积膨胀系数、等温压缩率
的关系为。
证明 因 v=f(p,T)
则
讨论
因为可由实验直接测定，因而本章导出的包含偏导数
的所有方程都可用
的形式给出。另外，由实验测定系数后，再积分求取
状态方程式，也是由实验得出状态方程式的一种基本方法，如同焦－汤系数
一样。
对于固体和液体，其
一般可由文献查得。
例题5－2 一空调制冷装置，采用氟里昂22作为制冷剂。氟里昂22进入蒸发器时，=5℃，
＝0.2；出口状态2为干饱和蒸气。自蒸发器出来，状态2的干饱和蒸气被
吸入压缩机绝热压缩到压力
＝1.6×
Pa时，排向一冷凝器，如图6－12所示。
用p－h图求：（1）在蒸发器中吸收的热量；（2）若压缩是可逆绝热的，压缩1kg氟里昂22所需的技术功以及氟里昂22的压缩终温。 解 工质在蒸发器中的等压吸热过程1－2和在压缩机中的可逆绝热过程2－3表示在p－h图上，如图6－13所示。等压吸热过程1－2已知在湿饱和蒸气区，是一条等压、等温的水平线。其中，状态1位于=5℃
的等温线与
＝0.2的等干度线的交点。状
态2位于==5℃的等温线与x＝1的等干度线的交点。状态3位于＝l.6×
Pa
的等压线与=
的等熵线的交点。状态点确定后，从图上可读得
＝247kJ/kg，
＝407kJ/kg，
＝432kJ/kg，＝58℃
由此可得蒸发器中的吸热 =(407-247)kJ/kg=160kJ/kg
技术功 =
-=(407-432)kJ/kg=-25kJ/kg 压缩终温
＝58℃
例题5－3 当地当时大气压力为0.1MPa，空气温度为30℃，相对湿度为60％，试分别用解析法和焓湿图求湿空气的露点
，含湿量d，水蒸气分压力
及焓h。
解（1）解析法 水蒸气分压力
＝φ
查饱和蒸汽表得：t＝30℃时，＝4.246kPa
因而
=0.6×4.246kPa=2.548kPa
露点温度是与相应的饱和温度，查饱和蒸汽表得
=(
)=21.3℃
含湿量d=0.622=0.622×=1.626×kg/kg(干空气）
湿空气的焓
h=1.005t+d(2501+1.86t)=1.005×30+1.626×(2501+1.86×30)=71.72kJ/(kg.K)(干空气）
（2）图解法
如右图所示，由φ＝60％及t＝30℃，在h－d图上找到的交点1，即为湿空气的状态。从图中可读得
d=16.2g/kg（干空气）