《工程热力学与传热学》模拟题5及答案

套题5

一、判断题(io分，每题1分)

1.孤立系统的烯一定增加或保持不减。()

2.绝热过程的嫡保持不变。()

3.可逆过程必为准静态过程。()

4.利用渐缩喷管能获得的最大速度为音速。()

5.存在-10C的水蒸气。()

6.定容过程中系统不可能对外做功。()

7.不可逆绝热稳态流动过程中，系统的墙变等于0。()

8.渐缩喷管不能用作扩压管。()

9.不可逆热机的效率一定小于工作在同样热源间的可逆热机的效率。()

10.绝热过程必为定端过程。()

二、填空(10分，每空1分)

1.任何热力系统所具有的储存能(总能)是由,和组

成。

2.水蒸汽的汽化潜热在低温时较,在高温时较,在临界温

度为o(填“大”、“小”、或"0”)。

3.若密闭容器中液态水的温度口100℃,则容器中压力platm。(填“>”、“<”、

或“=").

4.马赫数的定义为和的比值。

5.未饱和湿空气所含的水蒸气处于状态。(填“过热”、“干饱和”或“湿饱

和”)

三、简答题(30分，每题6分)

1.未饱和湿空气经历绝热加湿(等培)过程，其干球温度、湿球温度和露点温度

如何变化？

2.在p-v和t-s图上画出下列过程：a)0</?<1,</>0,b)\<n<K,V2>\\.

3.一闭口系统经历一过程，系统嫡变为25kJ/k,在过程中系统从300K的热源中吸

热600kJ,问系统是否可以实现此过程。

4.系统从某一初态经一可逆过程和一非可逆过程分别到达同一终态，有人认为非可

逆过程系统的燧变大于可逆过程的婚变，你同意这种观点吗？为什么？

5.夏季当室外温度升高时，空调制冷机的COP如何变化？

四、计算题(共50分)

1.现加热•装有水的垂直放置的气缸-活塞系统。己知此过程中加热热量为50kJ,

通过气缸壁散出热量8kJ,气缸对外作膨胀功5kJ。求此过程水的内能变化？

(8分)

2.空气初态为pi=0.4MPa、Ti=450K,初速忽略不计。经一背压为m=0.1MPa喷

管绝热可逆膨胀。若空气的Rg=0.287kJ/(kg-K)；cP=1.005kJ/(kg-K)；y=cp/

cv=14；临界压力比Ver=0.528;试求：

（1）在设计时应选用什么形状的喷管？

（2）喷管出口截面上空气的流速Cf2、温度72；

（3）若通过喷管的空气质量流量为4m=1kg/s,求：喷管出口截面积。（15

分）

3.0.25kg的CO在闭口系中由p尸0.25MPa、t产120℃膨胀到p2=0.125MPa、

t2:25℃,产生膨张功W=8kJ。计算（1）过程的热量（2）系统的焰变（3）判断

过程是否可逆。已知环境的温度to=25℃,CO的气体常数1=0.7470/（&g-K）,

&=0.297A〃（依K）（15分）

4.温度为15℃、相对湿度为40%室外冷空气和温度为32℃、相对湿度为70%的室内

热空气混合。已知冷空气质量流量为40kg/min,热空气的质量流量为30kg/min,求

套题5参考答案

I.判断题（10分，每题1分）

1.J2.X3.J4.J5.J6.X7.V8.X9.V1O.X

II.填空（10分，每空1分）

I.热力学能，宏观动能，宏观势能

2.大，小,0

3.大于

4.流体流速，当地音速

5.过热

m.简答题（30分，每题6分）

1.答：

见下图，绝热加湿后（近似等培）干球温度将减小，湿球温度不变，露点温度升高。

V

3.答：

取闭口系统和热源组成孤立系统。孤立系统焙变等于两者端变之和，即:

—",+"2=25-毁乂）

所以，可以实现，且过程不可逆。

4.答：

不同意。燃为状态参数，两者初终态参数相等，故嫡变相同。

5.答：

制冷系统COP表达式为c=——

T「T?

其中T,和T2分别为高低温热源温度。对空调机夏季工况来说，为室外温度,

当Ti.升高时，由上式可见COP会降低。

IV.计算题（共50分）

1.解：

由第一定律表达式

Ein-Eo,.t=

由题意知：Ein=50kJ,E0lll=8+5=13kJ.

可见，水的内能变化

△u=j=Ein-Eoul=50-13=37^

2.解:

(a)由于庄=0.1<0.528,应选择缩放喷管。(4分)

Pi

(b)p2=ph=OAMPa(2分)

T,=7](21)b=450(21产=302.83K(4分)

Pi0.4

cf2=12cp(T[-Q=J2K1005K(450-402.83)=543.57〃"s(5分)

3.解：

(a)由闭口系统能量方程

Q=△〃+W=mcv\T+W=0.25x0.747x(298-393)+8=一9.74k/

npGC。ICC

As=m(cv\n^--R\n均=0.25[1.044xln---0.297xIn巴二]

(b)T]P[3930.25

=f.0167kJ/(kgK)

(c)孤立系统端变为

温，=AS.+ASen_=-0.0167+崟=0.016ZJ/Q0

298

故该过程为不可逆的.

4.解：

使用2种方法求解.

1)使用公式解析法；

由h-d图：15℃和32℃的饱和压力分别为：

ps(15℃)=1.7lkPa

ps(32℃)=4.76kPa

4=0.622"Pc=0.622―丝生Z1_=0.(X4283kglkgdryair

p-"p.1100-0.4x1.71,

(V7

d、=0.622=0622—x476_=0.02144kg/kgdiyair

p-弧Pc100-0.7x4.76•

%=1.005"+4(2501+1.86r,)=1.005x15+0.004283(2501+1.86x15)

=25.9063^J/^o^

h2=1.005r2+J2(2501+1.86^)=1.005x32+0.02144(2501+1.86x32)

=87.0575kJ/kgdryair

能量方程，得:

L_q柿％+qh_40x25.9063+30x87.0575

/?3=ni22==52.1140ZcJ/kgdryair

q，，"+q，n270

,40x0.004283+30x0.02144....

dy=卫」-n,2-=---------------------------=0n.n0i1i1r6/41kJrIikgdryair

+或270

根据/?3=1.005r3+J3(2501+1.86r3),所以

九一2501da52.1140-2501x0.01164…

/=—：---------=----------------------=724

1.005+1.861.005+1.86x0.01164

Ps3=21kPa