广州大学工程热力学06a 答案

学院领导 审批并签名 A / B 卷 广州大学 20072008 学年第 2 学期考试卷 课程 工程热力学 考试形式（开/闭卷，考试/查） 学院 土木 系 建备 专业 2006 班级 班 学号 姓名 题次 一 二 三 四 五 总分 评卷人 分数 8 12 30 8 42 100 评分 一填空题(每空 1 分,共 8 分) 1、 系统与外界之间没有_能量_传递和_物质_交换的系统，称为孤立 系统。 2、 若已知工质的表压力为 0.07MPa，当地大气压力为 0.1MPa。则工质的 绝对压力为 0.17 MPa。 3、 某工质在某过程中内能增加 15KJ，对外作功 15KJ，则此过程中工质 与外界交换热量 Q 30 KJ。 4、 露点是对应于湿空气中水蒸气分压力下的 饱和 温度。 5、 当湿蒸汽的干度 x1 时， 工质全部为 干饱和蒸汽 。 6、 压缩因子 z 反映 实际 气体与 理想 气体的偏差程度。 二单项选择题(6 小题,每小题 2 分,共 12 分) 1、理想气体的焓是 C 的单值函数. （A）压力； （B）比体积； （C）温度； （D）热力学能。 2、闭口系统从热源取热 5000kJ，系统的熵增加为 20 kJ/K，如系统在吸热过程 中温度保持为 300K，则这一过程是 B 。 （A）可逆的； （B）不可逆的； （C）不能实现的； （D）不能确定的。 3、湿空气加热过程的特征是湿空气的 B 不变。 （A）焓； （B）含湿量； （C）相对湿度； （D）温度。 4、用干、湿球温度计和露点仪对湿空气进行测量，得到 3 个温度：16，18， 29，则干球温度 t_C_，湿球温度 tw_。 （A）16，18； （B）29，16； （C）29，18； （D）16，29。 5、多变过程是指 D 。 （A）一切热力过程； （B）一切可逆过程； （C）一切不可逆过程； （D）一切符合 的过程。 6、当空气以 M1 的超音速流出喷管时，流体速度 ， 该喷管为 A 喷管。 （A）增大，缩放； （B）减小，渐扩； （C）减小，渐缩； （D）增大，渐缩。 三简答题(5 小题,每小题 6 分，共 30 分) 1、理想气体能否进行吸热而降温的过程？试用热力学第一定律解释之。 答：由热力学第一定律 Q=U+W。理想气体吸热，则 Q0，降温则 T0，且气体对外作功大于热力学能降低的量，则该过程遵循热力学第 一定律，因此，理想气体能进行吸热而降温的过程。 2、水在某温度条件下的饱和液体的焓为 h、熵为 s，饱和蒸汽的焓为 h”、 熵为 s”，则此温度下，当湿蒸汽的干度为 x 时，请写出湿蒸汽的焓 hx和熵 sx的表达式。 答：湿蒸汽的焓和熵的表达式： 3、空气流经喷管，进口流速 c1=0，进口压力为 p11MPa，出口压力为 p2=0.5 MPa，请问应采用什么类型的喷管？（已知压力比 0.528） 答：临界压力： 所以应该采用渐缩渐扩喷管。 4、“对刚性容器中的水加热，使其在恒温下蒸发”。请判断该过程是否可逆， 说明理由。 答：实现可逆过程的两个条件，一是过程没有势差，二是过程没有耗散效应。 如果水与加热热源之间没有温差，则该过程满足可逆过程的条件，是可逆过程； 若水与加热热源之间有温差，则该过程不满足条件一，是不可逆过程。 5、试先在 p-v 图和 T-s 图上画出以自点 1 出发的四种基本热力过程的过程曲线 的位置，然后在图上画出自点 1 出发的多变系数 n1.6 的压缩过程，并判 断 q，w，u 的正负（工质为空气）。 答：q0, w0 四 证明题(8 分) 试证明服从范德瓦尔方程 的气体绝热自由膨胀时， 。 （提示： ） 证明：气体绝热自由膨胀，则 q0，w0。所以由热力学第一定律 qdu+w，可得 du0。即 （1） 气体服从范德瓦尔方程，则 （2） 将式（2）代入式（1），可得 五 计算题(共 42 分) 1、气体经历某一过程，在此过程中从外界吸热 300kJ，同时气体的热力学能增 加 120 kJ，问：（1）此过程与外界交换的功量是多少？（2）经历此过程后， 气体的比体积是增大还是减小了？（6 分） 解：（1）由热力学第一定律 Q=U+W,可得： W=Q-U=300-120=180 kJ （2）由（1）得：W0,可知，比体积增大。 2、某热机循环，工质温度为 TH=2000K 的热源吸热 QH，并向温度为 TL=300K 的 热源放热 QL。在下列条件下，试根据孤立系统熵增原理确定该机循环可能实现 吗？是否是可逆循环？（1）Q H1500 J，Q L800 J；（2）Q H2000 J，W 01800J（6 分） 解：（1）将图中得热源、冷源和热机组成孤立系统， 则 所以该循环可实现，但是不是可逆循环。 （2）由热力学第一定律 QL=QH-W=2000-1800=200（J） 该循环违背孤立系统熵增原理，故不能实现。 3、空气经历一个如图所示的动力循环。已知 1-2 为定熵过程，2-3 为定温过 程，3-1 为定压过程，且： T1=1500K， T2=300K， p2 1bar， 将比热容当作定值 比热容且绝热指数 k 1.4。求（1） p1；（2）循环的热效率 ；（3）在 T-s 图上表示出该循环。（10 分） 解：（1）由已知 1-2 为定熵过程，可得： （2）循环吸热 循环放热 （3） 4、空调系统将温度为 5，相对湿度为 40的室外空气加热至 25；然后， 向空气流中喷入压力为 400kPa 的水蒸气，从而将最终的相对湿度又提高至 40。已知：B101325Pa。问：（1）如果室外空气进入空调系统时的体积流 量为 60m3/min，求加热空气所需的热流量；（2）计算喷入水蒸气的流量。（h- d 图见附表）（8 分） 解：由 ，从 h-d 图查得：h 111 kJ/kg(a)，d 12.2 g/kg(a) 将室外空气加热至 t225，可知；d 2d 1，从 h-d 图查得：h 231 kJ/kg(a) 向空气流中喷入水蒸气后，因温度保持不变， ， 从 h-d 图查得：h 345.5 kJ/kg(a)，d 38 g/kg(a) 室外空气的质量流量： 则干空气的质量流量： 加热空气所需的热流量： 喷入水蒸气的流量: 5、某蒸汽压缩式制冷机，用氨作致冷剂。致冷量为 105kJ/h。冷凝器出口氨饱 和液的温度为 300K，压力为 1.06MPa；节流后温度为 260K，压力为 0.255 MPa。经查表得：h 11570kJ/kg，h 21770 kJ/kg，h 3=450 kJ/kg。试求： （1）每千克氨的吸热量 q2；（2）氨的质量流量 ；（3）压气机消耗的功率 P；（4）冷却水带走的热量 Q1