2013-1-2工程热力学试卷-A卷答案

课程名称：工程热力学学生姓名：班级：学号：题号得分阅卷人一二三四总分一、判断题（对划一、判断题（对划“”“”、错划、错划“”“”）（每小题（每小题 1 1 分，共分，共 1010 分）分）1在 T-s 图上，理想气体的定容线比定压线陡。()2闭口系统进行放热过程，系统熵必减少。()3如果工质从同一始态到同一终态有两条途径：一为可逆、一为不可逆，那么，不可逆途径的s必大于可逆途径的s。（）4.气体膨胀必然对外做功。（）5制冷循环的制冷系数不总是大于1。（）6露点是对应于湿空气压力的饱和温度。（）7湿饱和蒸汽的温度随其压力增加而升高。（）8提高增压比，活塞式压气机的容积效率下降。（）9提高预胀比，内燃机理想循环的热效率增大。（）10循环净功越大，则循环的热效率越高。（）二、填空题（每小题二、填空题（每小题 2 2 分，共分，共 1010 分）分）1、任何不可逆过程的熵产Sg大于 0，并存在做功能力的损失，其做功能力损失的计算式为I T0Sg。2、如果说一个热机从热源吸热100KJ，对外做功 100KJ，则违反热力学 第二定律。3、空气初态压力为0.1MPa，经过压缩后压力提高到21.6MPa，若采用三级压缩，带中间冷却，则各级最佳增压比应为6。4、已知环境温度为 25，某大型锅炉能稳定提供温度为838 的热量 3165 kW,则该热量火 用 为2316kW15、提 高动力 循环热 效率 的共同 原则是，提 高 吸热 平均温度，降低放热 平均温度。三、简答题（共三、简答题（共 3030 分）分）1.1.（7 7 分）分）热力学第一定律的数学表达式可写成：（1）q u w；（2）q cVT 21pdv，分别写出它们的适用条件。(1)任何工质，任何过程(3 分)(2)理想气体，定值比热，可逆过程(4 分)2 2、（7 7 分）分）要决定湿空气的状态，必须知道几个独立的状态参数，为什么？解：须知道3 个独立参数，因为湿空气为二元混合气体，需要知道P，T 外，还需要知道成份，因此比单元系统多一个独立参数。3 3、（8 8 分）分）空气稳定地流过一变截面绝热管道，其中A截面上压力pA0.1MPa,温度tA 27C,B截面上压力pB0.5MPa，温度tB177C,假定空气为理想气体，气体常数 Rg=0.287 kJ/kgK，比定压热容取 cp=1.005 kJ/kgK。试确定哪一截面为空气的进口截面？解：设 A 截面为进口截面，B 截面为出口截面，绝热流动过程。S12 SgCpInT2P177 2730.5 RgIn21.005In 0.287In(5 分)T1P127 2730.10.405 0.462 0.057KJ/kg K 0不可逆流动熵产不可能小于0故 B 截面为进口截面。(3 分)4、（8 8 分）分）画出简单朗肯循环的 T-s图和 h-s 图，并简述蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响。解：朗肯循环 T-S图，h-S 图：(4 分)(1)P1，P2不变，提高 T1，可提高t，但受材料耐热强度限制。(2)P2，T1不变，提高 P1，可提高t，但 x2减小，不利于汽轮机安全工作。2(3)P1，T1不变，降低 P2，可提高t，但受环境温度限制，目前已到P2的下限。(4分)四、计算题（共四、计算题（共 5050 分）分）1 1（1616 分）分）压力为 4MPa、温度为 560K 的空气进入渐缩喷管定熵膨胀后流入背压为1.5MPa 的空间，初速度忽略不计，喷管的出口截面积为86cm2。求喷管出口处的压力、出口流速、出口马赫数和质量流量。（将空气看作理想气体，比热容取定值，1.4）解：Pcr 0.528P1Pb1.5 0.375 0.528P14故出口截面为临界截面，P2 Pcr0.5284 2.112MPa0.41.4 P2T2 T1P1 1 560 (0.528)466.6K(5 分)Cf 22CP(T1T2)21004(560 466.6)433m/s(4 分)M21v2RgT2287 466.63 0.0634m/kg6P22.11210(3 分)86104433qm A258.7kg/s(4 分)v20.06342 2（2020 分）分）某燃气轮机装置理想循环，增压比=8，压气机入口状态 p1=0.1MPa，T1=290K，燃气轮机入口温度 T3=1250K，假定工质为空气，且比热容为定值，cp=1.004kJ/kgK，Cf 2。试求：（1）将循环画在T-s图上；（2）循环热效率；（3）循环净功；（4）平均吸热温度和平均放热温度。解：TS 图：(4 分)3 P2T2T1P11T11 29080.41.4525.3Kq1Cp(T3T2)1.004(1250525.3)727.6kJ/kgT4T310.41.41250180.41.4 690Kq2Cp(T4T1)1.004(690290)401.6kJ/kgq2401.6t11 44.8%q1727.6(6 分)wnet q1 q2326kJ/kgS S23 S14CpInT312501.004In 0.87kJ/kg KT2525.3(6 分)T1_q1727.6836.3KS0.87q2401.6T2 461.6KS0.87t13.3.（1414 分）分）冬季用热泵向室内供暖，室外温度为-10，为维持室内温度为 21需供热50010 kJ/h，问（1）声称只需消耗 2010 kJ/h 功率的热泵循环能否实现？（2）带动该热泵的最小功率应为多少？（3）若直接用电加热供暖，需功率应为多少？解：(1)33T2T1_1461.6 44.8%836.3(4 分)21 273294c9.4821(10)314q1500103 259.483w2010所以不能实现(5分)(2)1cqwminw500103min9.4852.7103kJ/h 14.64kw(3)w103kJ/h 5001031电加热5003600138.9kw5(5 分)(4 分)