2007年热工学(1)试题A卷

课程编号：03000205 北京理工大学 2007 - 2008 学年第一学期

2005级机械类热工学（Ⅰ）期末试题A 卷

班级 学号 姓名 成绩

请一律将答案写在答题纸上。答题页

面按右边给出的格式留出装订线位

置，便于装订存档。 一 、填空题（共20分，每空1分） 1．描述简单可压缩系统平衡状态

的基本状态参数有 （1） 个，它

们分别是： （2） 、 （3） 和 （4） 。

2．气缸内1 kg 空气吸热132 kJ ，对外的膨胀功为46 kJ ，则空气的热力学能变化为（5） ；若其定容比热容为0.717 kJ/(kg·K)，气体常数为0.287 kJ/(kg·K)，则温度变化为（6） ；该过程中焓的变化量为 （7） 。

3．理想气体混合物由氧气、氮气和水蒸气组成，其质量分数分别为0.205、0.786和0.09，压力为0.102MPa ，则其容积分数为 （8） 、 （9） 和 （10） ，各成分的分压力为 （11） kPa 、 （12） kPa 和 （13） kPa ，该混合气体的折合摩尔质量为 （14） kg/kmol ，折合气体常数为 （15） K)kJ/(kg ⋅ 。

4．对湿空气，需要有 （16） 个独立的状态参数才能确定其状态。相对湿度是指 （17） 。相对湿度大，表明湿空气中水蒸气份额越 （18） 。相对湿度为0时称其为 （19） ；相对湿度为1时称其为（20） 。

二、 简答题（共20分，每小题4分）

1．有人说：熵增大的过程必定为吸热过程，而熵减少的过程必定为放热过程。问当给定什么条件时上述论断是对的？

2．若有1 kmol 一氧化碳和0.5 kmol 氧气发生完全燃烧。试分析其定压热效应和定容热效应何者大？为什么？

3．如果熵的关系为dp T v dT T c ds p p

)(∂∂-=，问焓的关系dh 为何？

4. m kg 压力p 、热力学能U 、体积V ，速度c 的工质进入一系统，写出进入系统的能量计算式（不计位能）。

5．简要分析为什么对每kg空气从相同的初始温度加热到相同的终态温度时，定压加热过程所需要的热量要大于定容加热过程所需要的热量？

三、计算分析题（共60分，每小题分数见各题题首标注）

1．（本小题7分）在容积为0.8 m3的封闭容器内装有氧气，其压力为100 kPa，温度为35℃，问应加入多少热量可以使氧气温度上升到400℃？该过程中氧气的熵变化了多少？【注：气体常数为260 J/(kg·K)，定容比热容：0.657 kJ/(kg·K)】2．（本小题15分）一定容加热循环由初态压力0.1MPa、温度27℃的空气经定熵压缩、可逆定容加热、定熵膨胀及可逆定容放热组成。经定熵压缩后，压力达到0.3 MPa，经定容加热后，压力升高比p3/p2＝3.0。假定参与循环的工质为0.0012kg，试分析计算：（1）该循环的加热量和放热量各为多少？（2）该循环的最高温度和最高压力各为多少？（3）该循环的循环功和循环效率各为多少？（4）如果以每分钟作功3000次计算，进行该循环的热机功率为多少？【注：空气的气体常数0.287 kJ/(kg·K)、定容比热容0.717 kJ/(kg·K)】

3．（本小题15分）某蒸气动力装置，蒸气流量为1040 t/h，汽轮机进口处蒸气的比焓为3589 kJ/kg，出口处比焓为2567 kJ/kg，汽轮机对环境放热为6.3×105 kJ/h。试求：（1）不计蒸气的动能时单位质量蒸气经汽轮机对外输出功和汽轮机的功率是多少？（2）若进、出口蒸气流速分别为60 m/s和140 m/s时，对汽轮机输出功率有多大影响？

4．（本小题15分）为获得压力0.1 MPa，温度100 kg的开水，有两种加热水的方式，第一种方式采用电炉，第二种方式用100℃的饱和蒸气。问：（1）采用第一种方式需要消耗多少电功？（2）采用第二种方式需要多少饱和蒸气？（3）两种不同的方式有效能损失各为多少？假定冷水温度25℃，环境温度27℃，加热过程中水箱内压力维持不变。【计算参数见附表】

5．（本小题8分）一采用R134a为制冷剂的蒸气制冷循环，从冷库出来的制冷剂的焓为389.0 kJ/kg，进入压缩机绝热压缩后其焓为425.0 kJ/kg，在冷凝器内定压冷却到焓值为256.0 kJ/kg，最后经绝热节流后进入冷库吸热。问此循环（1）每千克制冷剂制冷量为多少？（2）制冷系数为多少？