发布时间 : 星期六 文章2010工热重修补考试卷答案更新完毕开始阅读
2010/2011学年第 1学期 工程热力学A 课程考核试卷（补考）答案
学号 姓名 专业 得分 一、简答题（40分，每题4分）
1、从同一初态出发，分别经过一可逆过程和一不可逆过程到达同一终态。问这两个过程的熵变化哪个大？工质与外界交换的热量是否相同？为什么？
答：两个过程的熵变化相同，因为熵是状态量。工质与外界交换的热量不相同，因为可逆过程熵变化仅由通过与外界交换热量实现，可逆过程吸热熵增，可逆过程放热熵减。而不可逆过程，熵变化除了可以通过与外界交换热量实现，自身的不可逆因素还可产生熵产。若外界环境温度相同，则为达到相同的熵变，可逆过程交换的热量更多。
2、绝热过程中的技术功等于过程初态和终态的焓差，即wt?h1?h2。这个结论适用于什么工质？与过程可逆与否有无关系？为什么？
答：这个结论实用于任何工质，与过程可逆与否没有关系。因为它是从热力学第一定律（能量守恒）得出的。
3、蒸汽由给定的初态p1、t1通过一喷管等熵膨胀到湿蒸汽区，其背压p2为已知，若手头没有焓熵图，只有水蒸气热力性质表，如何计算确定状态2的各项热力参数x2，t2，h2。
答：由蒸汽初态参数p1、t1，利用过热蒸汽热力性质表可查得新蒸汽参数h1，s1。由背压p2，利用饱和水和干饱和蒸汽表查得p2对应下的饱和温度ts?p2?，此即为状态2的温度t2。由p2同时可以查得该压力下的s2，s2，h2，h2（'表示饱和水，\表示饱和蒸汽）。由等熵关系得s1?s2，又
\\s2?x2s2??1?x2?s1'，可得x2。求出x2后，再利用h2?x2h2??1?x2?h1'，可将h2确定。
'\'\4、压气机绝热压缩某种理想气体，初始状态为1，不可逆绝热压缩终态为2'，试在T－s图上用面积表示出压缩所消耗的技术功。
压缩所消耗的技术功对应：面积ab2'1Ta
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5、试在T-S图上示意画出水蒸气的一点、二线、三区域，并表示出0 6、一动力循环1－2－3－1的T－s图如右图所示，其中过程1－2、3－1皆为可逆过程，2－3为一有摩擦的绝热过程。T1、T3都等于环境温度T0。试用一块面积或几块面积的代数和表示出该循环中的吸热量Q1，放热量Q2，净功量W和由于摩擦而引起的作功能力损失。 答：Q1=面积12ba1，Q2=面积13ca1, W=Q1-Q2, 作功能力损失=面积e3cbe。 7、活塞式压气机的压缩过程有哪两种极限情况？哪种压缩最为经济？为了减少压缩耗功，通常采用什么措施？ 答：两种极限压缩过程为：a)等温压缩，b)绝热压缩。等温压缩最为经济。为了减少压缩耗功，可采用分级压缩，级间冷却的措施。 8、一桶河水与一茶杯沸水所具有的热能哪个多？能的可用性何者大？为什么？（桶的容量>>茶杯的容量） 答：一桶河水具有的热能比一茶杯沸水具有的热能多。但是一茶杯沸水所具有热能的可用性大，因为沸水的温度远高于环境温度，而河水的温度与环境温度基本一致。 9、在环境温度为300K的条件下，200K的热源有否作功能力？若热量Q由400K的恒温热源直接传入200K的恒温热源，引起的作功能力损失是多少？ 答：200K的热源有作功能力，因为与环境温度有温差。 。 10、已知湿空气的温度t和相对湿度?，试说明求湿空气露点温度的方法。 2 答：露点温度是在一定的水蒸汽分压下，未饱和湿空气冷却达到饱和湿空气，即将结出露珠的温度。 在h-d图上，露点温度是湿空气冷却到等相对湿度线??100%时的温度。 二、计算题（60分，每题15分） 1、有一个容器，用隔板将其分为A、B两部分。A的容积为3m3，其中有压力为7?10Pa,温度为17℃的空气，B的容积为1m3，内为真空。现将隔板抽去，使A、B连通。若整个过程中空气和外界不发生热交换，试计算过程前后空气的温度、压力、内能、熵的变化及可用能损失。（环境温度T0?290K，cp?1.004 kJ/(kg.K)，Rg?0.287kJ/(kg.K)） 解：将容器内空气视为一个闭系，有第一定律Q??U?W，及Q?0?W?0，因此?U?0，亦即 过程前后内能不发生变化。又假设空气为理想气体，所以过程前后温度也就不发生变化。 5T2?T1?290K。 再由PV11?PV22?mRgT1，得 P2?PV311??7?105?5?25?105pa V24熵变 ?S?m(cplnPV11T1T2PP?Rgln2)??mRgln2 T1PP11又mRg?，所以 PVP27?105?35?2511?S??ln???ln?2083?22(J?K)?2?0832(kJ?K) T1P29071可用能损失 I?T0??S?290K?2?0832kJ?K?604?132kJ? 2、氮气稳定的流过无运动的绝热装置。在进口处流量为1kg/s，状态为 p1?6?10pa，t1?21C； 55??出口处氮气均分成两股，状态 分别为p?2?1?10pa，t?2?82C， p??2?1?10Pa，t??2??40C， 5? 3 如图所示。流动过程中工质的动能和位能变化 均可忽略不计。试用热力学第一定律和第二定律证明该稳定流动过程能否实现？氮气为理想气体。 Cp?1?043kJ?kg?K?Rg?0?297kJ?kg?K。 Q??H?Wi，解：第一定律，根据开系稳流方程Q??H?Wt 忽略动位能， Q?0?Wi?0,?H?0。 ?H? 11?pT?2?mC?pT??2?mC?pT1mC22?p(1T?2?1T??2?T1) ?mC22?0?5kg?s?1?043kJ?kg?K?(82??5?40?0?5?21)K?0kJ?s符合第一定律。 熵变 ： ?S? 11???????(cplnT2?RglnP2)?m?(cplnT2?RglnP2)m2T1P2T1P113551?1052331?105?0?5?(1?043?ln?0?297ln)?0?5?(1?043?ln?0?297ln) 2946?1052946?105?0?509205kJ?K?s?0是不可逆过程，满足第二定律。 所以该过程可以实现。 3、 一逆向卡诺制冷循环，其性能系数为4，（1）问高温热源与低温热源温度之比是多少？（2）若输入功率 为1.5kW。试问制冷量为多少“冷吨”？（3）如果将此系统改作热泵循环，高、低温热源温度及输入功率维持不变。试求循环的性能系数及能提供的热量。（1冷吨是1000kg、0℃的饱和水在24小时冷冻为0℃的冰所需要的制冷量，1冷吨对应3.86kJ/s） 解： 由 ??T21??4 T1?T2T1?T2?1T2??14?1???1?25 T1?4得 (2) 由 (3) Qc?? 得 Qc???W?4?1?5kW?6?3?86冷吨?1?56冷吨 W 4