20112012年大学《工程热力学》试卷A及答案.docx

1 .借助基本热力过程线，在7图上定性画出空气的，尸1.2的膨胀过程和=1.6的压缩过程，并说明两个过程中功和热量的正负号及初终态热力学能增大或减小。已知空气的绝热指数上1.4。（8分）2 .对于未饱和空气，其干球温度、湿球温度及露点温度三者大小关系？在7图上表示之。对于饱和空气，三者的大小关系又如何？（4分）三、简答题（总分20分，每题5分）1 .有人提出一循环1-3-2-1,其中1-3是可逆定温吸热过程、3-2是可逆绝热过程、2-1为不可逆绝热过程，如图所示，图中1,2,3分别为三个平衡状态点。试问此循环能否实现，为什么？23 .压缩蒸汽制冷循环采用节流阀代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？说明原因。4 .气体在喷管中流动,欲使超音速气流加速,应采用什么形式的喷管？为什么？5 .对于闭口系统，引起系统炳变的因素有哪些？开口系统呢？四、计算题（总分38分）1.活塞式内燃机的定容加热循环，其初始状态为p=0.1MPa,0=25°C,压缩比f=V1V2=8o对工质加入热量为780kJkg,工质视为空气（Rg=287JkgK,q,=1.004kJkgK）o（13分）（1）画出循环的T-S图；（2）计算循环的最高压力及最高温度；（3）求循环热效率和净功量;。2.在两个恒温热源间工作的某动力循环系统，其高温热源温度A=IoooK,低温热源温度4=300K°循环中工质吸热过程的爆变AS1=1OkJ/（kgK）,吸热量Q=980kJkg；工质放热过程的燃变A52=-1.02kJ（kgK）,放热量Q=600kJkg0环境温度T0=300K,试求：（8分）大学本科生考试试卷（A卷）（2011-2012年第二学期）课程名称：工程热力学一、判断题：（总分30分，每题2分）1 .均匀必平衡，平衡也必均匀。2 .向绝热真空刚性容器充入某种理想气体，充气终了时容器内气体温度高于充入气体温度。3 .系统经历一可逆定温过程，由于温度没有变化，故不能与外界交换热量。4 .流动功的大小仅与工质的状态有关，而与过程无关。5 .焰的物理意义是开口系统中流动工质所携带的能量，对闭口系统，没有流动工质，所以系统不存在始这个参数。6 .任何不可逆过程工质的燧总是增加的，而任何可逆过程工质的端总是不变的。7 .定值比热条件下，理想气体的定压比热。和定容比热Cy的差值和比值在任何温度下都是常数。8 .相同初始参数条件，渐缩喷管出口压力越低，流体的流量越大。9 .水蒸气经不可逆绝热膨胀过程，炳增大：经不可逆绝热压缩过程嫡减少。10 .在简单朗肯循环的基础上采用再热的方法，一定能提高循环热效率。11 .刚性容器内湿空气保持温度不变，若充入少量干空气，则容器内湿空气的含湿量和相对湿度都减小。12 .余隙容积的存在对压气机生产每kg压缩气体的理论耗功无影响，所以是无害的。13 .绝热节流前后的工质的焰相等，因此工质的温度也一定相等。14 .水蒸气的焰燃图上，湿蒸气区的等温线即为等压线，是一组斜率相同的倾斜直线。15 .热源和冷源的温差愈大，动力循环的热效率愈高，相应的制冷循环的制冷系数也愈大。二、图示题（总分12分）工程热力学A卷答案与评分标掂一、判断题（30分，每题2分）15：×××X610：XJJXX1115：××××X二、图示题（12分）（1）循环的热效率；（2）吸热过程和放热过程的燃产；3.我国生产的300MW的汽轮机发电机，其新蒸汽压力和温度分别为p=17MPa,h=550C,汽轮机排气压力相=5kPa,汽轮机相对内效率尸0.9,蒸汽参数见表1-1和表1-2,忽略水泵功。（17分）求：（1）实际循环汽轮机做出的功散S；（2）实际循环热效率必；（3）实际耗汽率或表1-1饱和蒸汽表摘录PtV99h'h''S9S99MPaeCm3kgm3kgkJ/kgkJ/kgkJ/kg.KkJ/kg.K0.00532.879O.OO1OO5328.191137.722560.550.47618.393表1-2过热蒸汽表摘录p=17MPa4kJkgkJ/kg.KvmVkg5503426.86.44160.0199213(2)空气CV=CP-Rg=717kJkgK根据理想气体的状态方程：V1=且=0.8553nkgP1因为压缩比为£=v1/V2=8,所以V2=0.1069r3kg1-2过程为等嫡过程所Gp2=PI£*=1.8MPaT2=7；产=684.62出不)2-3为定容过程，V2=V3=O.1069m3kg过程吸热量：ch=Cv(Ty-T2)得T3=1772.49KRrP3=4.76MPa匕即最高温度是1772.49K,最高压力是476MPa(3)因为4-1过程是定容过程，即v=V43-4过程为定燧过程，所以7；=£(T)=771.52K所以过程放热量：q2=cv(T4-T1)=339.5IkW热效率：=1-=0.565%循环净功：wne1=q-q2=780-339.51=440.49kW2、解：循环净功为Wnrt=q>M=q-q=980600=380K循环热效率为（3分）<1分）（1分）（1（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）380”M=38.8%q980（1分）（2）I、工质吸热过程燃流为S,=当、=0-98kJ(kgK)（1分）I、答:（每条曲线2分）n=1.6的过程过程功为负，热量为正，热力学能增加（2分）n=1.2的过程过程功为负，热量为负，热力学能增加（2分）2、答：（2分）对于未饱和蒸汽：干球温度>湿球温度>露点温度，对于饱和空气三者温度相等。（2分）三、简答题1、答：此循环不能实现。因为整个过程只有个吸热过程，而无放热过程，等同于从个高温热源吸热，并将其全部转化为功，违反了热力学第二定律。（5分）2、答：不可以。因为空气压缩制冷循环其膨胀体积大，用膨胀机可以回收其一部分膨胀功，而压缩蒸汽制冷循环由于其膨胀体积要小的多，基本没有膨胀功可以回收利用。（5分）3、答：应该采用渐扩喷管。因为根据气体流动的几何条件：/=（M/-1）',超声速Acf流动Ma>1,气流加速得dA>O,即截面渐扩。（5分）4、答：对于闭口系统，引起燧变的因素有：过程的可逆性和过程热量，开口系统引起尴变的因素：过程饿可逆性、过程热量和进入系统的物质、流出系统的物质。（5分）四、计算题1、解：该过程端变为ASI=sf1+51=1.0kJ（kgK）（I分）则炳产为S/=y1-5y=1.0-0.98=0.02kJ（kgK）（1分）II、工质放热过程一，600嫡流为Sr,=2kJ（kgK）（1分）人Ti300该过程炳变为52=sf2+s,2=-102kJ（kgK）（1分）则尴产为SC=s2-sf2=-1.02-（-2）=0.98kJ（kgK）（1分）3、解:由表可查得s=6.4416kJkg.K,在理想过程中，s=S2=-5*+（1-x）y得x=0.7535（2分）所以2=xh+（1-）,=1963.3224kJ/kg（2分）理论功为WFhI-h2=1463.4776kJ/kg（2分）实际做功：w1.nc<=w<*=1317.1298kJ/kg（2分）Ii-h理论循环热效率：,=-=0.445（3分）/%_也实际循环热效率是：=%=04）05（3分）实际汽耗率：di=!=7.59x107kg/J（3分）