热工基础 (3次)

第一次：

三、主观题(共9道小题)

54.某定量工质经历了

1-2-3-4-1循环，试填充下表所缺的数据

过程Q/kJ W/kJ△U/kJ

1-201390

2-30395

3-40-1000

4-10

参考答案：

过程Q/kJ W/kJ△U/kJ

1-2139001390

2-30395-395

3-4-10000-1000

4-10-55

55.如图所示，b、c两状态点在同一条等温线上，试判断：△u ab与△u ac谁大？△s ab 与△s ac谁大？

参考答案：答：△u ab=△u ac；△s ab＜△s ac

56.有一循环发动机工作于热源T1=1000K和冷源T2=400K之间，若该热机从热源吸热1360 kJ，对外作功833 kJ。问该热机循环是可逆的？不可逆的？还是根本不能实现的？

参考答案：

ηt＞ηtc违背了卡诺定理

结论：该循环根本不可能实现。

（也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解）

57.气球直径为0.4 m，球内充有压力为150 kPa的空气，由于太阳辐射加热，气球直径增大到0.45 m，若球内气体压力正比于气球的直径，试求过程中气体对外的做功量W。

参考答案：

解：已知D1 = 0.4 m时，p1=150 kPa，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD，可求得：k

=375 kPa/m

答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ

58.水在绝热混合器中与水蒸汽混合而被加热，水流入的压力为200kPa，温度为2 0℃，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min；水蒸汽流入的压力为200kPa，温度为300℃，比焓为3072kJ/kg，混合物流出的压力为200kPa，温度为100℃，比焓为419kJ/kg。问每分钟需要多少水蒸汽。

参考答案：

解：此绝热混合器所围空间为一稳流系，根据能量方程：

59.有5g氩气，经历一热力学能不变的状态变化过程，初始状态p1=6.0×105 Pa，T1 =600K，膨胀终了的容积V2=3V1，氩气可作为理想气体。已知氩气的Rg=0.208 kJ/(k g·K)，c p=0.523 kJ/(kg·K)，求：（1）终了状态的温度T2、压力p2；（2）过程中系统热力学能、焓和熵的变化量。

参考答案：

解：由题意：△U = 0 →T2 = T1 = 600 K

由理想气体气体状态方程，有：

60.试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？

参考答案：

解：∵定压过程总加热量为：q =c p△T

其中用来改变热力学能的部分为：△u= c V△T

而c p = c V+R g

∴定压过程用来作功的部分为：w =R g△T

61.2kg某种理想气体按n=1.2可逆多变过程膨胀到原有体积的3倍，稳定地从30 0℃降低到

60℃，膨胀过程中作功418.68kJ，吸热83.736kJ，求：气体的c p和c V。

参考答案：

解：由闭口系能量方程：

62. 3 kg温度为80℃的热水在绝热容器中与5 kg温度为20℃的冷水等压混合，水的比热为4.187 kJ/(kg·K)，求此混合过程的熵变，并根据熵变的计算结果说明为什么混合过程是不可逆过程？（提示：先由热力学第一定律求混合后水的状态）

参考答案：

解：思路：利用孤立（绝热）系熵增原理进行判断。

取该绝热容器为闭口系，设热水用角标H表示，冷水用角标C表示，并注意液体

c p = c V = c

由闭口系能量方程：

第二次：

三、主观题(共6道小题)

33.压力p1=0.3MPa、温度t1=24℃的空气，经喷管射入压力为0.1 MPa的大气中，问应采用何种喷管？

参考答案：

34.在lg p—h图上画出蒸气压缩制冷的理论循环图，并用线段分别标出单位质量制冷剂的制冷量q2和压缩机的耗功量w0。

参考答案：

35.空气进入喷管前的温度t1 =27℃，压力p1 =1.5 bar，出口背压p b= 1bar，空气的c p=1.004 k /（kg·K），R g=0.287 kJ/（kg·K），问：（1）应选何种喷管？（2）出口截面的流速为多少（3）若A2 = 0.02 m2，喷管的流量为多少？

参考答案：

解：（1）选喷管（题目没有提到c1，可认为其很小）

（2）计算出口截面的流速，由（1）可判断：c2＜c cr

36.某内燃机混合加热循环，压缩始点工质参数p1 =0.85 bar，t1 = 40℃，ε=15，燃烧终了的工质参数t4=2000℃， p4 =75bar，膨胀终了温度t5=760 K。求：（1）在p-v图、T-s图上绘出其想循环图；（2）循环中1kg工质（工质为空气）的加热量、放热量、循环功及热效率。

参考答案：

37.活塞式内燃机的混合加热理想循环，工质可视为理想气体空气，若循环压缩比ε=14，循环中工质的总吸热量为1000 kJ/kg，其中定容过程和定压过程各占一半，压缩过程的初始状态为00kPa、27℃。试计算：（1）输出净功；（2）循环热效率。

参考答案：

38.某冷库温度需保持在－20 ︒C，而环境温度则为30 ︒C，若采用氨制冷机，压缩机入口处为干饱和氨蒸气，而进入节流阀的是饱和氨溶液，循环中压缩机耗功率3.5 kW，试计算：①压缩机的压缩比是多少？②循环的制冷系数是多少？③制冷量为多少冷吨（1冷吨＝3.86 kW）？

④放热量为多少？⑤制冷剂的质量流量是多少？

参考答案：