《工程热力学B》A卷试题及答案

xxx 学院本科课程考试试卷
一、单项选择题（每小题2分，共12分）
1. 工质被压缩、向外放热并温度升高，该过程的多变指数的取值范围是（ ） A ：（-∞，0） B ：（0，1） C ：（1，k ） D ：（k ，+∞）
2. 系统从相同的初态出发，分别经过不可逆过程A 和可逆过程B 达到相同的终态，则（ ） A ：B A S S ∆=∆ B ：B A S S ∆>∆错误!未找到引用源。

C ：B A S S ∆<∆ D ：无法比较
3. 理想气体流过缩放喷管，下列说法中正确的是（ ）
A ：喉部截面不一定达到音速
B ：出口截面流速一定为超音速
C ：出口压力一定比喉部截面压力低
D ：背压越低流量越大
4. 湿空气压力一定时，其中水蒸气的分压力取决于（ ）
A ：含湿量
B ：相对湿度
C ：湿球温度
D ：干球温度
5. 下列系统中与外界不发生能量交换的系统是（ ）
A ：闭口系统
B ：开口系统
C ：绝热系统
D ：孤立系统
6. 在相同进口状态、相同出口压力情况下，压气机的可逆绝热压缩过程耗功与不可逆绝热过程的耗功大小关系为（ ）
A ：可逆绝热压缩过程耗功大于不可逆绝热过程的耗功
B ：可逆绝热压缩过程耗功等于不可逆绝热过程的耗功
C ：可逆绝热压缩过程耗功小于不可逆绝热过程的耗功
D ：无法确定
二、判断题（每小题1分，共10分，对的画“√”，错的画“×”）
1. 朗肯循环中水蒸气在汽轮机中的过程可以看作定熵膨胀过程。

（ ）
2. 工质吸热一定温度升高。

（ ）
3. 喷管出口流速的大小与背压无关。

（ ）
4. 水在定压汽化过程中温度不变。

（ ）
5. 只有处于平衡状态的系统才可用状态参数 p 、v 、T 来描述。

（ ）
6. 对于饱和湿空气，其干球温度、湿球温度、露点温度都相等。

（ ）
7. 闭口绝热系统的熵不可能减少。

（ ）
8. 多级压缩不管是否采用中间冷却，都可省功。

（ ）
9. 当冷库温度及环境温度一定时，在其间工作的逆向卡诺循环具有最大的制冷系数。

（ ）
10. 余隙容积对实际压气机输出单位质量工质所消耗的轴功没有影响。

（ ）
三、简答题（每题6分，共30分）
1. 从热力学的角度阐述南方梅雨季节墙壁容易发霉的原因。

2. 经历一个不可逆循环后，系统能否恢复原来状态？包括系统和外界的整个大系统能否恢复
原来状态？
3. 在T-s 图中画出4种基本热力过程线，并画出工质、吸热膨胀同时温度降低的热力过程线。

4. 理论蒸汽压缩制冷循环由那几个过程组成？分别在什么设备中完成？
5. 进行空气比定压热容测定实验时，空气流经比热仪时的过程性质是什么？在该过程中空气
的温度、焓、相对湿度如何变化？本实验测定的是湿空气的比热还是干空气的比热？ （实验题）
四、计算题（共48分，普通班做1、3、4题，双语班做2、3、4题，计算结果小数点后保留一位）
1. 设气缸中1kg 空气（可作理想气体处理）压力为0.1MPa ，温度为300K ，经多变压缩压力
升高至1MPa ，其压缩多变指数n=1.3，设空气的比热容是定值。

试求压缩终了的温度、轴功及该多变压缩过程的放热量。

（已知：)/(287.0K kg kJ Rg ⋅=，)/(716.00K kg kJ c V ⋅=，
4.1=k ）
（18分） 2. Air at MPa p 4.00=, C t o 2270=enters a converging nozzle, and the back pressure is MPa p B 1.0=. Assumptions: Flow through the nozzle is steady, one-dimensional and isentropic. Determine air pressure, temperature, velocity, and Mach number of exit area. ()/(287.0K kg kJ Rg ⋅=，)/(004.10K kg kJ c p ⋅=，4.1=k )（18分）
3. 设有一制冷装置按逆向卡诺循环工作，冷库温度为-5 ℃，环境温度为20 ℃，求制冷系数
的数值？又若利用该机器作热泵，由-5 ℃的环境取热而向20 ℃的室内供热，求其供热系数？（12分）
4. 有一台燃气轮机装置，其燃烧产生的高温燃气的温度为900 ℃，压力为MPa 8
5.0，已知燃
气的气体常数)/(2874.0K kg kJ Rg ⋅=，燃气的绝热指数353.1=k 。

设燃气在燃气轮机中进
行绝热膨胀时其压力降低到0.103MPa 。

若比热容取作定值且)/(10.10K kg kJ c p ⋅=，又燃气轮机进口处燃气的流动动能及重力位能与出口处基本相同，试求：（1）膨胀为可逆过程时燃气所作的轴功；（2）膨胀过程为不可逆绝热过程，膨胀时其压力降低到0.103MPa ，而膨胀终了温度为477 ℃时，燃气轮机作的轴功及燃气的熵的变化。

（18分）
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参考答案与评分标准 一、单项选择题（每小题2分，共12分）
1. C
2. A
3. A
4. A
5. D
6. C
二、判断题（每小题1分，共10分）
1. √
2. ×
3. ×
4. √
5. √
6. √
7. √
8. ×
9. √ 10. ×
三、简答题（每题6分，共30分）
1.答：在梅雨季节空气的相对湿度高，很容易随着昼夜温差的变化在墙壁上发生结露现象，
使墙壁长期处于潮湿状态，从而为霉菌生长提供了环境。

（6分）
2.答：经历一个不可逆循环后，系统可以恢复原来状态。

（3分）
它将导致外界发生变化，包括系统和外界的整个大系统不能恢复原来状态。

（3分）
3.答：
（3分）
（3
分）
4.答： 定压放热 冷凝器
绝热节流 膨胀阀 （3分） 定压吸热 蒸发器
绝热压缩 压缩机 （3分）
5.答：空气流经比热仪时，发生的过程是定压吸热过程。

（2分） 温度升高、焓升高、相对湿度降低。

（2分） 测的是干空气的比热。

（2分）
四、计算题（共48分，普通班做1、3、4题，双语班做2、3、4题，计算结果小数点后保留两位）
1.解：多变过程，压缩终了温度：
K 4.510)1
.01(300)(3.1)13.1()1(1212=⨯==--n n p p T T （6分） 压缩功： )(1
21g s T T R n n w --= )4.510(300287.01
3.13.1-⨯⨯-= kJ/kg 7.261-= （6分）
多变过程中冷却水带走的热量为
()⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=--1111210,21n n V n p p T n k n c q
()⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯--⨯=-11.0130013.14.13.1716.03.113.1 kg kJ /2.50-= （6分）
2. Solution: 528.025.04.01.00
0=<==p p p p cr B ，for converging nozzle ，cr p p =2 MPa p p p cr 2.04.0528.0528.002=⨯=== （6分）
K 2.410)4
.02.0(500)(4.1/4.0/)1(0202=⨯==-κκp p T T （4分） m/s 0.4062.4102874.122=⨯⨯===T R c c g f κ
or m/s 6.424)2.410500(10042)(2)(220202=-⨯⨯=-=-=T T c h h c p f （4分）
1=Ma （
4分） 3.解： 72.10)
5(202735212=--+-=-=T T T ε （6分） 72.11)5(2027320211=--+=-=
T T T ζ （6分） 4. 解：按稳定流动能量方程式，当不计流动动能及重力位能的变化时，可以得到
s w h h q +-=12
在绝热过程中0=q ，故轴功可表示为
⎰=-=1
2021dT c h h w p s （1）当膨胀过程为可逆过程时，若燃气可看作理想气体，则膨胀终了的温度可按定熵过程参
数关系计算，即
k p p T T 1(1212-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=
所以 ()()K T 3.6761085.010103.027*******.11353.1662=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯+=-
于是，可逆绝热膨胀时工质所作的轴功为
()21021T T c h h w p s -⋅=-=
()kg kJ /3.5463.67627390010.1=-+⨯= （6分）
（2）当膨胀过程为不可逆过程时，因已知C t o 477'2=，故绝热膨胀过程中工质所作的轴功为
()
'210'21T T c h h w p s -⋅=-= ()[]kg kJ /3.46527347727390010.1=+-+⨯= （6分）
工质熵的变化仍然可以按理想气体熵变化的公式计算，即 1
2
1'
201'
2ln ln p p
Rg T T c s s p ⋅-=-
)/(12.01085.010103.0ln 2874.027*******
477ln 10.166
K kg kJ ⋅=⨯⨯⨯-++⨯=
结果说明在不可逆的绝热过程中，工质的熵增加了。

（6分）。