是非題

1.兩種濕空氣I為相對(duì)?濕度相等，則吸取水蒸汽的能力也相等。()

2.閉口系統(tǒng)進(jìn)行一放熱過(guò)程，其病一定減少()

3.容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)也絕對(duì)不會(huì)變化。O

k-1

T

-1.理想氣體在絕熱容器中作自由膨脹，則氣體溫度與壓力的體現(xiàn)式為二=△[I)

T.

5.對(duì)所研究口勺多種熱力現(xiàn)象都可以按閉口系統(tǒng)、開(kāi)口系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)進(jìn)行分析，其成果與所取系統(tǒng)的形式無(wú)關(guān)。()

6.工質(zhì)在相似的初、終態(tài)之間進(jìn)行可逆與不可逆過(guò)程，則工質(zhì)場(chǎng)內(nèi)變化是同樣的。()

7.對(duì)于過(guò)熱水蒸氣，干度工＞1()

8.對(duì)于漸維噴管，若氣流的初參數(shù)一定,那么伴隨背壓啊減少，流量將增大，但最多地大到臨界流量。()

9.膨脹功、流動(dòng)功和技術(shù)功都是與乜程的途徑有關(guān)的M程量()

io.已知露點(diǎn)溫度含濕量d即能確定濕空氣為狀態(tài)。()

二.選擇題(10分)

1.假如熱機(jī)從熱源吸熱100kJ,對(duì)外作功lOOkJ,則().

(A)違反熱力學(xué)第一定律：(B)違反熱力學(xué)第二定律：

(C)不違反第一、第二定律：(D)A和B,

2.壓力為lObar的氣體通過(guò)潮縮噴管流入lbar■的環(huán)境中，現(xiàn)將噴管尾部截去一小段，其流速、流量變化為()。

A流速減小，流量不變(B)流速不變，流量增氏

C流速不變，流域不變(D)流速減小，流就增大

3.系統(tǒng)在可逆過(guò)程中與外界傳遞的熱量，其數(shù)值大小取決于

（A）系統(tǒng)的初、終態(tài)；（B）系統(tǒng)所經(jīng)歷的過(guò)程;

（C）（A）和（B）；<D）系統(tǒng)的炮變。

4.不停對(duì)密閉剛性容器中的汽水混合物加熱之后，其成果只能是（）。

（A）所有水變成水蒸汽（B）部分水變成水蒸汽

（C）部分或所有水變成水蒸汽（D）不能確定

5.O過(guò)程是可逆過(guò)程。

（A）.可以從終態(tài)答復(fù)到初態(tài)的（B）.沒(méi)有摩擦的

（C）.沒(méi)有摩擦的準(zhǔn)鄢態(tài)過(guò)程（D）.沒(méi)有溫差I(lǐng)KJ

三.填空題（10分）

1.理想氣體多變過(guò)程中，工質(zhì)放熱壓縮升溫的多變指數(shù)的范圍

2.蒸汽的干度定義為.

3.水蒸汽的汽化潛熱在低溫時(shí)較,在高溫時(shí)較，在臨界溫度為

4.理想氣體的多變比熱公式為

5.采用Z級(jí)冷卻的壓氣機(jī)，其最佳壓力比公式為

四、名詞解釋?zhuān)款}2分，共8分）

1.卡諾定理：

2..理想氣體

3.水蒸氣的汽化潛熱

5.含濕量

五簡(jiǎn)答題（8分）

1.證明絕熱過(guò)程方程式2.已知房間內(nèi)濕空氣的‘/、’,皿溫度,試用H-d圖定性確實(shí)定濕空氣狀態(tài)。

六.計(jì)算題（共54分）

1.質(zhì)量為2kg的某理想氣體，在可逆多變過(guò)程中，壓力從0.5MPa降至O.IMPa,溫度從162c降至27℃,作出膨脹功

267kJ,從外界吸取熱量66.8kJ。試求該理想氣體的定值比熱容與和&[kJ/（kg?K）],并將此多變過(guò)程表達(dá)在〃一圖

和T-S圖上（圖上先畫(huà)出4個(gè)基本熱力過(guò)程線(xiàn)）。（14分）

2.某蒸汽切力循環(huán)。汽輪機(jī)進(jìn)U蒸汽參數(shù)為pl=13.5bar,tl=370I：,汽輪機(jī)出口蒸汽參數(shù)為p2=OQ8baM勺十飽和蒸汽，

設(shè)環(huán)境溫度tO=2（TC,試求：汽輪機(jī)的實(shí)際功量、理想功量、相對(duì)內(nèi)效率（15分）

3.壓氣機(jī)產(chǎn)生壓力為6bar,流量為20kg/s的壓縮空氣，已知壓氣機(jī)進(jìn)口狀態(tài)=lbar,。=20'C,如為不可逆絕熱壓

縮,實(shí)際消耗功是理論軸功的1.15倍，求壓氣機(jī)H口溫度G及實(shí)際消耗功率p。（己知：空氣C「=1.004kJ/（kgK）,氣體

常數(shù)R=O.287kJ/（kgK））。（15分）

4.一卡諾循環(huán)，已知兩熱源的溫度tl=527C、T2=27C,循環(huán)吸熱量Q1=25OOKJ,試求：（A）循環(huán)的作功量。（B）排放

給冷源的熱量及冷源燧的增長(zhǎng)。（10分）

一.是非題（10分）

1、x2、x3、x4、V5、V6、x7、x8、V9、xlO、X

選擇題（10分）

1、B2、A3、A4、A5、C

三.填空題（10分）

1、不小于0,不不小于；

2、濕蒸汽中含干蒸汽的質(zhì)量/濕蒸汽的總質(zhì)量

3、小，大，0

上式即為絕熱過(guò)程方程式。h.

/t一一

2、答：在h-d圖上，沿溫度值為杵的溫度線(xiàn)，與相對(duì)濕度線(xiàn)\^^=100%

tw.t-Za

夕=100%交于點(diǎn)a,從a點(diǎn)沿等培線(xiàn)與溫度值為7的溫度線(xiàn)交于一/d點(diǎn)b,b點(diǎn)

幾位室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù)。如右圖所示。

六.計(jì)算題(共54分)

1、Cp=1.2437kJ/(kg?K)和Ci'=0.9567kJ/(kg?K)

2、背壓為0.275MPa,出口流速12526.3kg/s

3、實(shí)際功量617.6kJ/kg,理想功量kJ/kg,相對(duì)內(nèi)效率0.661

4、功量:462.5kJ,排放給冷源的熱量937.5U,冷源熠的增長(zhǎng)3.125U/K—.是非題(10分)

1.系統(tǒng)的平衡狀態(tài)是指系統(tǒng)在無(wú)外界影響的條件下，不考慮外力場(chǎng)作用，宏觀(guān)熱力性質(zhì)

不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。()

2.不管過(guò)程與否可逆，開(kāi)口絕熱穩(wěn)流系統(tǒng)的技術(shù)功總是等J?初、終態(tài)的始差。

()

3.工質(zhì)經(jīng)歷一可逆循環(huán)，其。ds=0,而工質(zhì)經(jīng)歷一不可逆循環(huán)，其gds>0。()

k-\

/\----

4.理想氣體在絕熱容器中作自由膨脹，則氣體溫變與壓力的體現(xiàn)式為東—一

()

5.對(duì)一漸放型噴管，當(dāng)進(jìn)口流速為超音速時(shí)，可報(bào)擴(kuò)壓管使用。()

6.對(duì)于過(guò)熱水蒸氣，干度X>1()

7.在研究熱力系統(tǒng)能量平衡時(shí)，存在下列關(guān)系式：石2+后”“=恒量，

△Ssys+AkSsu尸恒量。（）

8.對(duì)于漸絡(luò)噴管，若氣流的初參數(shù)一定，那么伴隨背壓的減少，流量將增大，但最多

增大到臨界流量。＜）

9.膨脹功、流動(dòng)功和技術(shù)功都是與過(guò)程途徑有關(guān)的過(guò)程量（）

10.在管道內(nèi)定端流動(dòng)過(guò)程中，各點(diǎn)的滯止參數(shù)相相似。（）

二.選擇題（1U分）

1.濕蒸汽經(jīng)定溫膨脹過(guò)程后其內(nèi)能變化

(A)AU=0(B)AU>0

(C)△UVD(D)AUVO或AUA。

2.壓氣機(jī)壓縮氣體所耗理論軸功為.

222

(A)Jpdv(B)jd(pv)<c)jpdu+p!Vi-p2v

i?i

3.多級(jí)（關(guān)Z級(jí)）壓氣機(jī)壓力比的分派原則應(yīng)是

(A)Bi=:PZ+1+P1)/Z(B)Bi=(PZ+1/P1)1/Z

（C）Pi=PZ+l/Pl（D）Bi=（PZ+1/P1）/Z

4.工質(zhì)燧成少的過(guò)程

（A）不能進(jìn)行（B）可以進(jìn)行

（C）必須住隨自發(fā)過(guò)程才能進(jìn)行

5.閉口系統(tǒng)功的計(jì)算式W=UI-U2

合用于可逆與不可逆的絕熱過(guò)程。

只合用于絕熱自由膨脹過(guò)程。

只合用于理想氣體的絕熱過(guò)程。

只合用于可逆絕熱過(guò)程。

三.填空題（10分）

1.理想氣體多變指數(shù)n=l,系統(tǒng)與外界傳熱量q=:多變指數(shù)叫±8,

系統(tǒng)與外界傳熱量q=°

2.卡諾循/包括兩個(gè)過(guò)程和兩個(gè)過(guò)程

3.水蒸汽的汽化潛熱在低溫時(shí)較，在高溫時(shí)較.

在臨界溫度為。

4.在T-S圖上，定壓線(xiàn)的斜率是:定容線(xiàn)的斜率是

5.理想氣體音速的計(jì)算式：,馬赫數(shù)的定義式為：

四、名詞解擇（每題2分，共8分）

1.孤立系統(tǒng)

2.給

3.熱力學(xué)第二定律及數(shù)學(xué)體現(xiàn)式

5.相對(duì)濕度

五簡(jiǎn)答題《分）

1.閉口系統(tǒng)從溫度為300KH勺熱源中取熱500kJ,系統(tǒng)烯增長(zhǎng)20kJ/K,問(wèn)這一過(guò)程

能否實(shí)現(xiàn)，為何

2.已知房間內(nèi)濕空氣H勺/、溫度，試用H—d圖定性確實(shí)定濕空氣狀態(tài)。

六.計(jì)算題（共54分）

I.空氣的初態(tài)為pl=150kPa,ll=27r,今壓縮2愴空氣，使其容積為本來(lái)的4。若分別進(jìn)

行可逆定溫壓縮和可逆絕熱壓縮，求這兩種狀況下的終態(tài)參數(shù)，過(guò)程熱量、功量以及內(nèi)能的變化，并畫(huà)出p-v圖，比

較兩種壓縮過(guò)程功境的大小。（空氣：（p=1.004kJ/（kgK）,R=O.287kJ/（kgK））（20分）

2.某熱機(jī)在T1=18（）（）K和T2=450KI內(nèi)熱源間進(jìn)行卡諾循環(huán)，若工質(zhì)從熱源吸熱10（X）KJ,試計(jì)算：（A）循環(huán)的最大功？

（B）假如二質(zhì)在吸熱過(guò)程中與高溫?zé)嵩纯谏诇夭顬閘（K）K,在過(guò)程中與低溫?zé)嵩吹臏夭顬?0K,則該熱量中能轉(zhuǎn)變?yōu)槎?/p>

少功？熱效率是多少？（C）假如循環(huán)過(guò)程中，不僅存在傳熱溫差，并由于摩擦使循環(huán)功減小10KJ,則熱機(jī)的熱效率

是多少？（14分）

3.已知?dú)怏w燃燒產(chǎn)物的cp=1.089kJ/kg-K和k=L36,并以流量m=45kg/s流經(jīng)一噴管，進(jìn)口pl=lbar.Tl=1100K.

cl=1800m/So噴管出口氣體的壓力p2=0.343bar,嘮管的流量系數(shù)cd=0.96：噴管效率為n=0.88。求合適的喉部截面

積、噴管出口的截面積和出口溫度。（空氣：p=i.004kJ/（kgK）,R=0.287kJ/（kgK））（20分）

是非題（10分）

1、J2、J3、X4、X5、76,X7、X8、J9、X10、V

二.選擇題（10分）

1、B2、C3、BkB5、A

三.填空題（10分）

1、功W；內(nèi)能U

2、定溫變化過(guò)程，定斕i變化

3、小，大，0

4、對(duì)數(shù)曲線(xiàn)，對(duì)數(shù)曲線(xiàn)

,a-yjkpv=\JkRT"-&

四、名詞解祥（每題2分，共8分）

孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間不發(fā)生任何能量傳遞和物質(zhì)互換的系統(tǒng)。

焰：為簡(jiǎn)化計(jì)算，將流動(dòng)工質(zhì)傳遞的總能址中，取決于工質(zhì)的熱力狀態(tài)的那部分能顯，寫(xiě)在一起，引入一新叫物理玨,

稱(chēng)為培。

熱力學(xué)第二定律：克勞修斯（Clausius）說(shuō)法：不也許把熱址從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。開(kāi)爾文一浦

朗克（Kelvin-Plank）說(shuō)法：不也許制造只從-一種熱源取熱使之完全變成機(jī)械能而不引起其他變化的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。

相對(duì)濕度：濕空氣的絕對(duì)濕度夕丫與同溫度下飽和空氣的飽和絕對(duì)濕度夕'的比值，稱(chēng)為相對(duì)濕度°,

五簡(jiǎn)答題（3分）

1、答：能實(shí)現(xiàn)

,6q,500AJ,,

對(duì)于可逆過(guò)程的烙有：ds=—,則系統(tǒng)從熱源取熱時(shí)的也許到達(dá)的最小焙增為：ds=-------\.67kJ/k,

T300K

/\s=20kJ/k>].67kJ/k.因此該過(guò)程是可以實(shí)現(xiàn)的。

2、答：在h-d圖上，沿溫度值為口勺溫度線(xiàn)，與相對(duì)濕度線(xiàn)。=100%交于一點(diǎn)a,從a點(diǎn)沿等焰線(xiàn)與溫度值為

，的溫度線(xiàn)交于一點(diǎn)b,b點(diǎn)幾位室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù)。如右圖所示。

六.計(jì)算題（共54分）

外

1.解：1、定溫壓縮過(guò)程時(shí)：____

據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：=mRT

可知初狀態(tài)下體積

mRT2x0.287x(27+273)…。

1VZ=----=------------------=1148/773

p150x10-3

據(jù)：處=2必，定溫過(guò)程，即4=7；,且％=,匕=287〃/，因此有

工《4

V

〃2=—/?!=4/?!=4x150=GOOkPa

匕

即定溫壓縮終態(tài)參數(shù)為：T2=300K,匕=287〃?'，p2=600kPa

等溫過(guò)程，內(nèi)能變化為零，即：AU=0kJ

壓縮功：w=mRTIn且=2x0.287x3(X)xln—=-238.7AJ

p2600

據(jù)熱力學(xué)第一定律：Q=4U+W

該過(guò)程放出熱量：Q=W=-238.7ZJ

2、可逆絕熱壓縮過(guò)程：

同樣可知：V,=-V,=287/?3

-4

據(jù)絕熱過(guò)程方程式：/收=〃2學(xué)

p、=月(上?=150x43=1044.7W

嶺

7^-1k-l1.4-1

據(jù)：」■=(匕)丁，可知：7；=1(21)?=(27+273)x4丁=445.8K

(%V2

即可逆絕熱壓縮終態(tài)參數(shù)為：匕=287//,小=1044.7kPa,(=445.8K

由于該過(guò)程為可逆絕熱壓縮，因此：Q=()kj

內(nèi)能變化為：

△U=ct(r2-7；)=(1.004-0.287)x(445.8-300)=104.5。

過(guò)程的壓縮功為：W=-A^=-104.5H

2.解：（A）按照卡諾循環(huán)時(shí)，熱效率為:

比=「衛(wèi)=「2=75%

Q7；1800

可以到達(dá)的最大的功為:

w=Q"=1000X75%=750V

（B）」：質(zhì)在吸熱過(guò)程中與高溫?zé)嵩吹臏夭顬?00K,在過(guò)程中與低溫?zé)嵩吹臏夭顬?0K的狀況下:

W450+50

=70.6%

1800-100

轉(zhuǎn)變的功為:

w==1000X70.6%=7060

3.答案：喉部截面積。=0.321噴管出口的截面積6=0.438m?,出口截面處氣體的溫度為828.67K

2023工程熱力學(xué)I考題（A）

一、簡(jiǎn)答題（共30分）

1、圖1中循環(huán)1-2-3-O-1和循環(huán)l-b-3-4-1都是不可逆循環(huán)。有

人判斷循環(huán)1-2-3-Q-1的熱效率高于循環(huán)11-3-4-1的熱效率,你與

否同意他的說(shuō)法，為何？（10分）

2、有一種熱機(jī)，以水蒸氣為工質(zhì)，循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟葹?/p>

1200K,低溫?zé)嵩礈囟葹?00K,循環(huán)的熱效率/?，F(xiàn)將循環(huán)工質(zhì)

改成理想氣體，則循環(huán)的熱效率么與原循環(huán)熱效率比較將發(fā)生什么樣的變化？為何？（1。分）

3、“水蒸氣口勺朗肯循環(huán)中乏汽在冷凝器中凝結(jié)釋放出大量熱量，有人提出將汽輪機(jī)排出的乏汽宜

接送回鍋爐可提高水蒸氣循環(huán)的熱效率。”請(qǐng)據(jù)熱力學(xué)基本定律出發(fā)評(píng)估這種觀(guān)點(diǎn)。（10分）

二、計(jì)算題（共70分）

1、?種切割工具運(yùn)用從噴嘴射出的高速水流切割材料，供水壓力為200kPa,溫度20C,噴嘴

內(nèi)徑為0.002m時(shí)，射出水流溫度20C,壓力lOOkPa,流速1000m/s,已知在200kPa、20℃時(shí)，

v=0.001002mVkg,假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。（10分）

2、某太陽(yáng)能供暖的房屋用5x8x0.3m的大塊混凝土板作為蓄熱材料，該混凝土的密度為

2300kg/m\比熱容0.65kJ/（kg-K）。若混凝土板在晚上從23c冷卻到18c（室內(nèi)溫度），求此過(guò)程的燧

產(chǎn)。（10分）

3、某活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)（圖2循環(huán)

1-2-3-4-1）,壓縮比￡=10,壓縮沖程的起點(diǎn)狀態(tài)是h=35匕、

pi=100kPa.加熱過(guò)程中氣體吸熱650kJ/kg。假定比熱容為定

Cp=1.004kJ/(kg.K),AC=1.4,求：⑴循環(huán)中各點(diǎn)的溫度、壓力和

循環(huán)熱效率；（2）若循環(huán)壓縮過(guò)程和膨脹過(guò)程均不可逆，兩過(guò)程的燧產(chǎn)分別為0.1kJ/（kg-K）和0.12

kJ/（kg-K）,求工質(zhì)經(jīng)循環(huán)后的熠變；（3）若膨脹過(guò)程持續(xù)到5（ps=pi）,畫(huà)出循環(huán)Ts圖，并分析

循環(huán)熱效率提高還是卜降。（10+5+5分）

4、空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為4.2,初終態(tài)溫度分別為30℃和227℃。若空氣作

理想氣體,比熱容取定值,氣體常數(shù)叫=287J/（kg-K）；cp=1005J/（kg-K）o試計(jì)算（1）壓氣機(jī)的

絕熱效率：（2）壓縮過(guò)程的熠變和作功能力損失“。=20℃）（10+5分）。

5、運(yùn)用水蒸氣取暖，進(jìn)入散熱器的濕飽和水蒸氣溫度為100℃,x=0.85,流出時(shí)為飽和水，散

熱器內(nèi)近似壓力不變。若為維持室內(nèi)溫度恒定為20℃需供熱72023kJ/h。求：（1）水蒸氣的流量（kg/s卜

（2）以散熱器為系統(tǒng)，求過(guò)程的熠變、熠流、烯產(chǎn)及損失，環(huán)境大氣溫度為0℃（7+8分）。

飽和水和飽和水蒸氣表摘錄

{s}{5"}

We[〃鼠FLl;3人｛小?JkJkp3m,(J57KjI)kJ"KJ

00.J0061120.00100022206.154-0.052500.512500.6-0.00029.1544

0.010.30061170.00100018206.0120.002500.532500.S0.00009.1541

50.30087250.00100008147.04821.022509.712488.70.07639.0236

150.30170530.0010009477.91062.962528.072465.10.22488.7794

250.30316870.0010030243.362104.772546.292441.50.36708.5560

350.30562630.0010060525.222146.592564.382417.80.50508.3511

700.0311780.00102276S.0443293.012626.102333.10.95507.7540

1000.1013250.001043441.6736419.062675.712256.61.30697.3545

11001432430.0010S1S61.2106461.332691.262229.91.41867.2386

{叫小{〃"}小{sJu.lksK>

Wc\/m'ikg()m.'kgVJkJ.'kg

0.0015.94910.0010001129.18529.212513.292484.10.10568.9735

0.00324.11420.001002845.666101.072544.682443.60.35468.5758

0.00428.95330.001004134.796121.302553.462432.20.42218.4725

0.00532.87930.001005328.191137.722560.552422.80.47618.3830

0.0145.79880.001010314.673191.762583.722392.00.64908.1481

0.0260.06500.00101727.6497251.432608.902357.50.83207.9068

0.0581.33880.00102993.2409340.552645.312304.81.09127.5928

0.199.6340.00104321.6943417.522675.142257.61.30287.3589

0.2120.2400.00106050.88585504.782706.532201.71.53037.1272

0.5151.8670.00109250.37486640.352748.592108.21.86106.8214

2023工程熱力學(xué)I考題（B）

一、簡(jiǎn)答題（共30分）

1、圖1中循環(huán)1-2-3-。：和循環(huán)l-b-3-4-1都是不可逆循環(huán)。

人判斷循環(huán)1-2-3-a-l的熱效率等于循環(huán)l-b-3-4-1的熱效率，

與否同意他的說(shuō)法，為何？（10分）

2、有一種熱機(jī)，以空氣為工質(zhì)，循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟葹?/p>

1000K,低溫?zé)嵩礈囟葹?00K,循環(huán)的熱效率/?，F(xiàn)將循環(huán)圖1工

質(zhì)改成含大量惰性氣體的混合氣體，則循環(huán)的熱效率/與原循環(huán)熱效率比較將發(fā)生什么樣日勺變化？為

何？（10分）

3,“水蒸氣口勺朗肯循環(huán)中乏汽在冷凝器中凝結(jié)釋放出大量熱量，有人提出改善蒸汽動(dòng)力循環(huán)經(jīng)濟(jì)

性口勺主攻方向是減少乏汽在冷凝器中放熱量?！闭?qǐng)據(jù)熱力學(xué)基本定律出發(fā)評(píng)估這種觀(guān)點(diǎn)。（10分）

二、計(jì)算題（共70分）

1、一種切割工具運(yùn)用從噴噴射出的高速水流切割材料，供水壓力為150kPa、溫度20C,噴嘴

內(nèi)徑為0.002m時(shí)，射出水流溫度20℃,壓力97kPa,流速1000m/s,已知在150kPa、20℃時(shí)，

v=0.0010018m3/kg,假定可近似認(rèn)為水的比體積不變,求水泵功率。（10分）

2、某太陽(yáng)能供暖的房屋用4x10x0.3m的大塊混凝土板作為蓄熱材料，該混凝土H勺密度為

2300kg/m$,比熱容0.65kJ/（kg-K）。若混凝土板在晚上從25℃冷卻到

17℃（室內(nèi)溫度），求此過(guò)程日勺炳產(chǎn)。（10分）

3、某活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)（圖2循環(huán)

1-2-3-4-1）,壓縮比￡=8,壓縮沖程口勺起點(diǎn)狀態(tài)是h=55C、p.lOOkPa。加熱過(guò)程中氣體吸熱600kJ/kg.

假定比熱容為定值，且Cp=L004kJ/（kg?K）.K=14求：（1）循環(huán)中各點(diǎn)的溫度、壓力和循環(huán)熱效率;

（2）若循環(huán)壓縮過(guò)程和膨脹過(guò)程均不可逆，兩過(guò)程的焙產(chǎn)分別為O.lkJ/（kg.K）和O.12kJ/（kg.K）,求工

質(zhì)經(jīng)循環(huán)后的燧變：（3）若膨脹過(guò)程持續(xù)到5（p，=p。，畫(huà)出循環(huán)7ks圖，并分析循環(huán)熱效率提高

還是下降。（10+5+5分）

4、空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為5.2,初終態(tài)溫度分別為2/℃和230℃。若空氣作

理想氣體，比熱容取定值,氣體常數(shù)勺=287J/（kg-K）；cF=1005J/（kg-K）o試計(jì)算（1）壓氣機(jī)的

絕熱效率；（2）壓縮過(guò)程的燧變和作功能力損失（t0=20℃）（10+5分）。

5、運(yùn)用水蒸氣取暖，進(jìn)入散熱器的濕飽和水蒸氣溫度為100°C,x=0.92,流出時(shí)為飽和水，散

熱器內(nèi)近似壓力不變。若為維持室內(nèi)溫度恒定為20℃需供熱100000kJ/h。求：（1）水蒸氣H勺流量（kg/s）：

（2）以散熱器為系統(tǒng)，求過(guò)程的嫡變、燧流、燧產(chǎn)及損失，環(huán)境大氣溫度為5℃（7+8分）。

飽和水和飽和水蒸氣表摘錄

㈤、必卜工〉■}?。⒁?匹{$LugKi｛門(mén)皿

00.J0061120.00100022206.154-0.052500.512500.6-0.00029.1544

0.010.30061170.00100018206.0120.002500.532500.50.00009.1541

50.30087250.00100008147.04821.022509.712488.70.07639.0236

150.30170530.0010009477.91062.962528.072465.10.22488.7794

250J0316870.0010030243.362104.772546.292441.S0.36708.5560

350.30562630.0010060525.222146.592564.382417.80.50508.3511

700.0311780.001022765.0443293.012626.102333.10.95507.7540

1000.1013250.001043441.6736419.062675.712256.61.30697.3545

11001432430.001051561.2106461.332691.262229.91.41867.2386

Wc{/}%{局"{〃葭{，}kJ鵬{sIkJ'XkgK)

0.0015.94910.0010001129.18529.212513.292484.10.10568.9735

0.00324.11420.001002845.666101.072544.682443.60.35468.5758

0.00428.95330.001004134.796121.3025S3.462432.20.42218.472S

0.00532.87930.001005328.191137.722560.552422.80.47618.3830

0.014.79880.001010314.673191.762583.722392.00.64908.1481

0.0260.06500.00101727.6497251.432608.902357.50.83207.9068

0.0581.33880.00102993.2409340.552645.312304.81.09127.5928

0.199.6340.00104321.6943417.522675.142257.61.30287.3589

0.2120.2400.00106050.88585504.782706.532201.71.53037.1272

0.5151.8670.00109250.37486640.352748.592108.21.86106.8214

2023工程熱力學(xué)I考題（A）參照題解

一、簡(jiǎn)答題（共30分）

1、圖1中循環(huán)1-2-3-a-l和循環(huán)1-6-3-4-1都是不可逆循環(huán)。有

人判斷循環(huán)1-2-3-a-l的熱效率高于循環(huán)l-b-3-4-1的熱效率,你與

否同意他的說(shuō)法，為何？（5分）

答題要點(diǎn)：無(wú)法判斷。因過(guò)程3-0-1和l-b-3均為不可逆,因此

圖1

無(wú)法比較兩個(gè)循環(huán)各自的q1和

2、有一種熱機(jī)，以水蒸氣為工質(zhì)，循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟葹?200K,低溫?zé)嵩礈囟葹?00K,循環(huán)

的熱效率％o現(xiàn)將循環(huán)工質(zhì)改成理想氣體，則循環(huán)的熱效率么.與原循環(huán)熱效率比較將發(fā)生什么樣的

變化？為何？（5分）

答題要點(diǎn)：小=小，據(jù)卡諾定理相似高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g可逆循環(huán)熱效率相似，與采用日勺工

質(zhì)性質(zhì)無(wú)關(guān)。

3、“水蒸氣日勺朗肯循環(huán)中乏汽在冷凝器中凝結(jié)釋放出大量熱量，有人提出將汽輪機(jī)排出口勺乏汽直

接送回鍋爐可提高水蒸氣循環(huán)的熱效率?！闭?qǐng)據(jù)熱力學(xué)基本定律出發(fā)評(píng)估這種觀(guān)點(diǎn)。（10分）

答題要點(diǎn)：將汽輪機(jī)排出H勺乏汽直接送回鍋爐在熱力學(xué)理論上沒(méi)有向冷源放熱，只從熱源吸熱而

將其轉(zhuǎn)變?yōu)楣勺熱機(jī)違反熱力學(xué)第二定律；從工程上看，乏汽壓力遠(yuǎn)低于鍋爐壓力而壓縮乏汽不僅壓

縮設(shè)備耗功巨大并且生產(chǎn)困難，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

二、計(jì)算題（共70分）

1、一種切割工具運(yùn)用從噴嘴射出的高速水流切割材料，供水壓力為200kPa、溫度20。，噴嘴

內(nèi)徑為0.002m時(shí),射出水流溫度20C,壓力內(nèi)OkPa,流速1000m/s,已知在200kPa>20℃時(shí),

v=O.OOIOO2mVkg,假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。（10分）

CL,cA1OOOm/sxx(0.002m)~,.

解=—=f=--------------；-----=3.135kg/s

vv4x0.00l002m2/kg

能量方程

q+4+段+gzj—H+^+gz?卜嗎"0

2

據(jù)題意，q—0、f]=弓、/=z,=Z],因此

+（〃2為一〃因）

=-(1°0°m/s)-+1ookpax0.001002m'/kg-200kPax0.001002mVkg

|_2x1000-J

=-5(X).0k.I/kg

P=/尸1=-3.135kg/sx500.0kJ/kg=-1567.2kW

2、某太陽(yáng)能供暖的房屋用5x8x0.3m的大塊混凝土板作為蓄熱材料，該混凝土的密度為

2300kg/m$,比熱容0.65kl/（kgK）。若混凝土板在晚上從23.C冷卻到18c（室內(nèi)溫度），求此過(guò)程的燧

產(chǎn)。（10分）

解混凝土板口勺質(zhì)量

tn=pV=2300kg/m,x5inx8mx0.3m=27600kg

混凝土板的稈熱量

Q=mc^T

=27600kgx0.65kJ/(kg-K)x(23C-18C)=89700kJ

混凝上的嫡變

(273+網(wǎng)K

=27600kgx().65kJ/(kg?K)xIn=-305.63kJ/K

(273+23)K

環(huán)境介質(zhì)的燃變

89700kJ

=308.25kJ/K

A/(273+l8)K

S?=ASlso=AS,+=-305.63kJ/K+308.25kJ/K=2.62kJ/K

3、某活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)(圖2循環(huán)

1-2-3-4-1),壓縮比￡=10,壓縮沖程的起點(diǎn)狀態(tài)是九=35℃、

p,=100kPao加熱過(guò)程中氣體吸熱GSOH/kgc假定比熱容為定

cp=1.004kJ/(kg-K),K=1.4,求:(1)循環(huán)中各點(diǎn)的溫度、

和循環(huán)熱效率：(2)若循環(huán)壓縮過(guò)程和膨脹過(guò)程均不可.逆，兩過(guò)程的懶產(chǎn)分別為0.1kJ/(kg.K)和0.12

kJ/(kg-K),求工質(zhì)經(jīng)循環(huán)后的燧變：(3)若膨脹過(guò)程持續(xù)到55二1八)，畫(huà)出循環(huán)「s圖，并分析

循環(huán)熱效率提高還是下降。(10+5+5分)

解(1)各點(diǎn)的溫度和壓力

R3

v1=一

Pi

287J/(kg-K)x(35+273.15)K

=0.8844m3/kg

100x10'Pa

0.8844mVkg

=0.08844m3/kg

v2=-

10

上)=01MPaX1014=2.512MPa

=P.

6

p2v22.512xl0PaxO.08844m'/kgv

1、一-"—―//*4.U3lx

R287J/(kgK)

匕=v,=0.08844m'/kg

qj/fz":黑黑"J67952K

RT3_287J/(kgK)xl679.52K

P\==5.450MPa

0.08844m'/kg

匕-VJ

1.4

V2

〃4=P3=5.45MPax=0.217MPa

V_0.217X106Pax0,8844m,/kg_

-A----4-------------------------------------------OOo.OUK

R287J/(kgK)

循環(huán)熱效率

，小，『工,668.60K-308.15K八

5=1-也=1---~L=1--------------------------------=0.602

qtT3f1679.52K-774.05K

或zz=1--1=1-一==0.602

"￡=|O'4-'

(2)據(jù)烯的特性一一狀態(tài)參數(shù)，循環(huán)后恢復(fù)原值z(mì)ls=O。

(3)循環(huán)T-s圖如右，由于循環(huán)吸熱量不變，放熱量減少,循環(huán)熱

效率提高。

4、空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為4.2,初終態(tài)溫度分別為30°(:和227℃。若空氣作

理想氣體，比熱容取定值，氣體常數(shù)R”287J/(kg?K)；cp=1005J/(kg-K；o試計(jì)算(1)壓氣機(jī)的

絕熱效率；(2)壓縮過(guò)程的隔變和作功能力損失(to=2O℃)(10+5分)。

帶格式的：降低已5確

解：(1)據(jù)題意，［=(273+30)K=303K、4.=(273+227)K=500K、/=4.2

Pl=工(乃)2詠=303Kx4.2(L4-，VL4=456.7K<7；,

(2)考慮到端是狀態(tài)參數(shù)，而過(guò)程1-2$燧變?yōu)榱慵?$-2,在同一條等壓線(xiàn)上，故

T500K

=c

a%2.=A%+rIn—=1.005kJ/(kg-K)xIn-..........=0.091kJ/(kg-K)

7L4,456.7K

因過(guò)程絕熱，.=()因此由燃方程得久=-⑵一斗=-⑵=()?091kJ/(kg-K)

/="Sg=(273+20)Kx0.09IkJ/(kg-K)=26.66kJ/kg

5、運(yùn)用水蒸氣取暖，進(jìn)入散熱器的濕飽和水蒸氣溫度為100℃,x=0.85,流出時(shí)為飽和水，散

熱器內(nèi)近似壓力不變。若為維持室內(nèi)溫度恒定為20°（:需供熱72023kJ/h。求：（1）水蒸氣口勺流量（kg/s）：

（2）以散熱器為系統(tǒng)，求過(guò)程的端變、焰流、墻產(chǎn)及損失，環(huán)境大氣溫度為0℃（7+8分）。

飽和水和飽和水蒸氣表摘錄

iP}MPu

｛打吟{九％{門(mén)2

Mc

00/XX)61120.00100022206.154-0.052500.512500.6-0.00029.1544

0.010.30061170.00100018206.0120.002500.532500.50.00009.1541

50.30087250.00100008147.04821.022509.712488.70.07639.0236

150.30170530.0010009477.91062.962528.072465.10.22488.7794

250.90316870.0010030243.362104.772546.292441.50.36708.5560

350.30562630.0010060525.222146.592564.382417.80.50508.3511

700.0311780.001022765.0443293.012626.102333.10.95507.7540

1000.1013250.001043441.6736419.062675.712256.61.30697.3545

11001432430.001051561.2106461.332691.262229.91.41867.2386

{〃上,{〃'}小｛，｝明{$IkA^kgK)

Me{I%{，}m%｛町嘰VJkWgK)

0.0015.94910.0010001129.18529.212513.292484.10.10568.9735

0.00324.11420.001002845.666101.072544.682443.60.35468.5758

0.00428.95330.001004134.796121.302553.462432.20.42218.4725

0005378793OOO1OO5519113772756055?477R0476183830

0.0145.79880.001010314.673191.762583.722392.00.64908.1481

0.0260.06500.00101727.6497251.432608.902357.50.83207.9068

0.0581.33880.00102993.2409340.552645.312304.81.09127.5928

0.199.6340.00104321.6943417.522675.142257.61.30287.3589

0.2120.2400.00106050.88585504.782706.532201.71.53037.1272

0.5151.8670.00109250.37486640.352748.592108.21.86106.8214

解：（1）

R=/：'+芭(/?”―/?)=419.06kJ/kg+0.85x(2675.71-419.06)kJ/kg=2337.2kJ/kg

也=〃，=419.06kJ/kg

72OO3kJ/h

%=37.5kg/h=0.0104kg),s

*2月(2337.2-419.06)kJ/kg

(2)52=s'=1.3069kJ/(kg-K)

S]=S'+X](5S')

=1.3069kJ/(kg-K)+0.85x(7.3545-1.3069)kJ/(kg-K)=6.4474kJ/(kg-K)

&=4-4=L3069kJ/(kg?K)-6.4474kJ/(kg-K)=-5.1405kJ/(kg.K)

%-72000kJ/h

=-().068kJ/(K-s)

T-36(X)s/hx(204-273)K