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1、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。
2、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;
3、(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
4、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
5、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q
6、du+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
7、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
8、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
9、)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;(5)致冷系数 。(6)相同温度范围内逆向卡诺循环的致冷系数 c。(12 分)解:(1)每千克氨的吸热量: q2 h1-h41570-4501120(kJ/kg)(2)氨的质量流量:(3)压气机消耗的功率:(4)冷却水带走的热量为:(5)制冷系数为:(6)逆向卡诺循环的制冷系数