装控工程热力学试卷

工程热力学试题工程热力学试题-过程装备与控制工程专业过程装备与控制工程专业 一、简答题（共 38 分） 1、 （12 分）某蒸汽锅炉，出口压力表读数 11 bar，比体积为 0.1 m 3/kg （1） 判断此时水的状态，并求出此时水蒸气的焓 （2） 计算水在该压力下的汽化潜热、1Kg 水在汽化阶段的熵变 （3） 该压力下，锅炉进口水温度为 150，水处于什么状态？ 2、 （5 分）一汽车制造厂在广告里声称其厂汽车发动机的热效率为 78 % 。在周围环境温度为 25时，经测得燃气温度为 950，试分析广告数据的真实性。 3、 （5 分）如图所示循环 1-2-3-1，其中 1、2、3 分别为 3 个平衡态，试问此循环能否实现？ 为什么？（其中 3-1 为不可逆绝热过程） 4、 （8 分）工质在相同的初态 1 和终态 2 之间分别经历 2 个热力过程，一为可逆过程，一为 不可逆过程。比较这两个过程中 （1）工质的熵的变化量哪一个过程大？为什么？ （2）相应外界的熵变化量哪一个过程大？为什么？ 5、 （8 分）由不变气源来的压力 10 bar ，温度 27的空气，必须流经一喷管才能进入压力 保持在 6 bar 的某装置中（背压） ，来流速度可忽略不计，试选择喷管形状。 此喷管在实际应用中，背压降为 5 bar，则出口截面上的气体压力能否降为背压 5 bar？ 流速和压力变为多少？（适当的词语） 二、 （12 分）有一循环装置在温度为 1000K 和 300K 热源间工作，已知与高温热源交换的热量 为 2000KJ，与外界交换的功为 1200 KJ，请通过计算判断此装置循环的方向性及是否是可逆 循环装置？ 三、（20 分）某定压加热的燃气轮机装置及 p-v 图如图所示。压气机进口参数为 T1=290K、 1 p1=0.1MPa，其增压比为5 . 5 1 2 = p p ；燃气轮机进口参数为 T3=900K。假设工质为空气，气 体分子量 29，k=1.4，比热容按定值计算，且各过程都是可逆的。试： （1）画出循环的 T-s 图； （2）循环吸热量和放热量； （3）压气机的耗功量和燃气轮机的作功量； （4）循环热效率。 四、 （15 分）某实验室需要压力为 6.0 Mpa 的压缩空气，有两人提出以下两个方案：A 方案 采用绝热效率为 0.9 的轴流式压缩机； B 方案采用活塞式压气机，二级压缩，中间冷却，两 缸压缩多变指数均为 1.25。设 p1=0.1 Mpa、 t1=27。试比较两个方案耗功大小和压缩终温 的高低，并选择方案。 五、 （15 分） 一刚性绝热容器中的空气由一透热的活塞分成 A、 B 两部分， 开始时 VA=V B =0.02 m 3，P A=200 Kpa , T A= 400 K, P B =100 Kpa, T B = 400 K。拔去销钉后，活塞可自由移动（无 摩擦）直至两侧平衡。求 （1）平衡时的温度和压力。 （2）计算系统的熵增，此过程是否可逆？为什么？ （3）系统有无机械能损失？若有，怎样计算？ 工程热力学试题答案工程热力学试题答案-过程装备与控制工程专业过程装备与控制工程专业 一、简答题 1、解： （1）P=Pe+Pb=12bar，查表知 V ，0 T Q 违反热力学第二定律 T Q 0 4、解： （1）一样大。因为熵是状态参数，熵变只取决于起点和终点，而与路径无关。 （2） iso S= 工质 S+ 外界 S0， 可逆时 iso S=0 外界 S=- 工质 S 不可逆时 iso S0 外界（不） S- 工质 S 不可逆 外界 S )( S 可逆外