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工程热力学试题集
5200Pa时，t=33.6℃，h'= 140.72kJ/kg，s'=0.486kJ/(kgK)， h\，s\五. 计算：（10分）
??v? 已知比熵的全微分方程式为Tds=cpdT-T?试导出以温度T和压力p?pdp，
?T??为两个独立变量的比焓的全微分方程式。（提示：dq=dh+dwt）
六. 计算：（15分）
某一高压容器中装有某种未知的气体，可能是N2、He或者CO2。今在25℃时从容器中取出一些样品，将它从0.5m3绝热可逆地膨胀到0.6m3，其温度降低到4℃，试问此气体名称是什么？（假定容器中气体为理想气体，比热为定值）
答案： 一．1. ①0kJ/kg；2. ③焦耳-汤姆逊系数；3. ③-∞ 6. ④热量中的可用能。7. ④0.01℃；8. ②p-T图；9. ④10bar，1bar；10. ③等熵绝热压缩 二．1. 不能。可以。因为可逆绝热过程熵不变，不可逆绝热过程熵增加，都不能使熵 减少，因此，若封闭热力系统经历一熵增的可逆过程，则该热力系统不能再经历一绝热过程回复原态；若开始时进行的是熵减的可逆过程，则该热力系统可以再经历一绝热过程回复原态。 2. 湿空气是指含有水蒸气的空气，即水蒸气与干空气的混合物；加热到饱和温度 的水再加热时，有一部分水变成蒸汽，此时蒸汽和水共存的状态称为湿饱和蒸汽。一般情况下，湿空气中的水蒸汽所处的热力学状态是过热状态，湿蒸汽中的水蒸汽所处的热力学状态是饱和状态。当空气达到饱和时，其中的水蒸汽所处的热力学状态也是饱和状态。 3. 河水热能多，开水中能的可用性大。 2 T 4. 蒸汽压缩制冷循环如右图所示。12为干饱和 制冷剂蒸汽压缩过程，23为在高于环境温度的前提下排热的问题，34是绝热节流过程，41是蒸 3 发器中冷凝的过程。 5. 力学条件上，跨音速喷管进口压力高，速度 低，出口压力低，而扩压管进口压力低，速度高， 1 4 出口压力高。 6. 作用有两个：一是可以使压缩过程接近等温， 蒸汽压缩制冷循环 s 减少压缩机耗功；二是可以减轻余隙容积的影 响，提高压气机的容积效率。 7. 内能（热力学能）是工质内部物质运动所具有的能量，热量是在热力过程中， 仅仅由于温度不同，在系统和外界之间穿越边界而传递的能量。前者是工质自身的热物理性质，后者表现了过程的变化。 64 工程热力学试题集 三．(1) 在p-v图及T-s图上画出这个循环1231： p T 2 T2 2 3 3 T1 1 1 v s (2) 过程1-2、2-3和3-1中热量q、功w和内能变化?u三者的正负号或零： q w ?u (3) 计算该循环的热效率 q?t=1-31 q23q23=T2(s3-s2) 对于31过程，因为是过原点的直线，所以有T=q31=?dq??Tds??33111T11-2 0 - + 2-3 + + 0 3-1 - - - T1s s13s1sds?T12T2s1?s3?1?s1?s3??s1?s3? 2s12s1??s3= T3s1 T1?t=1– q31q23?T3?T1?s1?s3??s?s1?1??2s1T1??=1– T2?s1?s3?=1– 四．?t= T12T2?T3?300?600???1?=1–1???=0.25 ?T?2?600300??1??h4?h5QW?1?2?1? QQ1h1?h6?h3?h2h1=3427.53kJ/kg h2=2921.08kJ/kg h3=3542.83kJ/kg 65 工程热力学试题集 x4= s4?s4\ s4?s4? s3?s4\ s4?s4 ?7.493?0.486=0.8874 8.382?0.486h4=x4(h4\–h4')+ h4' T 1 3 2 6 5 4 =0.8874(2562.85-140.72)+140.72 =2290.12kJ/kg h5=h4'=140.72kJ/kg s h6=154.01kJ/kg 四题图 2290.12?140.72?t=1? 3427.53?154.01?3542.83?2921.08=44.82% 五．dq=dh+dwt?Tds=dh-vdp ??v?dh=Tds+vdp=cpdT-T??pdp+vdp ??T????v??dh?cpdT??v?T???dp ??T?p?????v2?T?六．绝热过程中，1???T2?v1??k?1 ?T1 即 (k?1)ln??T?2??v2???ln??v??1??273?25??0.6??(k?1)ln?ln????? ?273?40.5????? 解得 k=1.1695 因为单原子气体k=1.667，双原子气体k=1.40，三个以上原子气体k?1.29，所以题中气体应该是三个以上原子气体，为CO2。 20. 东北大学热能工程专业96级学位进修入学试题 《工程热力学》部分 一．填空：（每空一分，共15分） ⒈ 确定一个简单可压缩系统的状态的独立变量（状态参数）有＿＿个。 ⒉ 描述系统状态变化途径的方程称为＿＿＿＿＿＿＿＿。 66 工程热力学试题集 ⒊ 若工质经历一可逆膨胀过程和一不可逆膨胀过程，且其初态和终态相同，则两过程中工质与外界交换的热量＿＿＿＿，工质对外作功量＿＿＿＿，工质的熵变化量相同，工质的内能变化量＿＿＿＿。 ⒋ 范德瓦尔方程是对＿＿＿＿＿＿＿__＿进行修正得到的，用于描述实际气体性质的最简单的状态方程式。它包括＿＿项修正，一是考虑分子间相互吸引力使压力减少了＿＿＿＿，一是考虑分子本身占据一定体积，使分子自由活动空间减少＿＿＿＿。 ⒌ 当p=0.006112bar，t=0.01℃时，水处于＿＿＿＿＿状态；当p=221.20bar，t=374.15℃时，水处于＿＿＿＿＿状态。 ⒍ 在两个不同温度的＿＿＿＿＿＿之间工作的所有热机，没有任何热机的热效率比＿＿＿＿热机的热效率更高。 ⒎ 热力学温标的理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，它不依赖于任何测温物质的＿＿＿＿＿，只决定于卡诺循环中所传递热量的比例，因而具有普遍意义。 二．回答问题：（每题四分，共20分） ⒈ 渐缩喷管内的流动情况，在什么条件下不受背压变化的影响？什么条件下受背压变化的影响？ ⒉ 卡诺定理是否意味着“热效率愈高的循环，其不可逆性就愈小”？为什么？ ⒊ 如封闭体系内的流体是不可压缩的，能否用对它作功的方法改变其内能？若可能的话，这种作功过程是什么样的过程？ ⒋ 流体经过一换热器时，由于摩擦而使流体的出口压力低于进口压力。在这种情况下，其换热量能否用进、出口的焓差来计算？ ⒌ 试说明在空气为饱和和未饱和时，露点温度、干球温度和湿球温度的大小关系。 三． 国产20万千瓦汽轮发电机组的新蒸汽参数为13.24MPa，535℃，排汽参数为5200Pa，再热参数为2.16MPa，535℃。若忽略泵功，试求再热循环的循环热效率ηt。（15分） 已知： 13.24MPa， 535℃时，h=3427.53kJ/kg，s=6.548kJ/(kgK) 2.16MPa， 535℃时，h=3542.83kJ/kg，s=7.493kJ/(kgK) 2.16MPa，259.8℃时，h=2921.08kJ/kg，s=6.548kJ/(kgK) 5200Pa时，t=33.6℃，h'= 140.72kJ/kg，s'=0.486kJ/(kgK)， h\，s\ 《传热学》部分（略） 答案： 一．填空： ⒈ 2；⒉ 过程方程；⒊ 不同，不同，相同；⒋ 理想气体状态方程，两， a，b；2v⒌ 三相共存，临界；6．恒温热源，可逆热机（卡诺热机）；7．热力学第二定律，性质。 67