工程热力学期末试卷及答案

.2

1

n c n κ

-=

-R

=

，代入上式得

.4

2．某热机在T1=1800K 和T2=450K 的热源间进行卡诺循环，若工质从热源吸热1000KJ ，试计算：（A ）循环的最大功？（B ）如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K ，在过程中与低温热源的温差为50K ，则该热量中能转变为多少功？热效率是多少？（C ）如果循环过程中，不仅存在传热温差，并由于摩擦使循环功减小10KJ ，则热机的热效率是多少？（14分）

3．已知气体燃烧产物的cp=1.089kJ/kg ·K 和k=1.36，并以流量m=45kg/s 流经一喷管，进口p1=1bar 、T1=1100K 、c1=1800m/s 。喷管出口气体的压力p2=0.343bar ，喷管的流量系数cd=0.96；喷管效率为=0.88。求合适的喉部截面积、喷管出口的截面积和出口温度。（空气：p c =1.004kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK)）（20分）

一．是非题（10分）

1、√

2、√

3、×

4、×

5、√

6、×

7、×

8、√

9、×10、√ 二．选择题（10分） 1、B2、C3、B4、B5、A 三．填空题（10分） 1、功W;内能U

2、定温变化过程，定熵变化

3、小，大，0

4、对数曲线，对数曲线

5、

a kpv kRT

==，

c M a =

四、名词解释（每题2分，共8分）

孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。

焓：为简化计算，将流动工质传递的总能量中，取决于工质的热力状态的那部分能量，写在一起，引入一新的物理量，称为焓。

热力学第二定律：克劳修斯(Clausius)说法：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文一浦朗克(Kelvin —Plank)说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。

相对湿度：湿空气的绝对湿度v

ρ与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s ρ的比

值，称为相对湿度ϕ。

五简答题（8分）

1、答：能实现

对于可逆过程的熵有：q

ds T

δ=

，则系统从热源取热时的可能达到的最小熵

增为：500 1.67/300kJ ds

kJ k K

=

，20/ 1.67/s kJ k kJ k ∆=>，因此该过

程是可以实现的。

2、答：在h —d 图上，沿温度值为wet t 的温度线，与相对湿度线100%ϕ=交于一点a ，从a 点沿等焓线与温度值为t 的温度线交于一点b ，b 点几位室内空气状态参数。如右图所示。

六．计算题（共54分）

1．解：1、定温压缩过程时： 据理想气体状态方程：

pV mRT

=

可知初状态下体积：

31320.287(27273)

114815010mRT V m p -⨯⨯+=

==⨯ 据：

1122

12

p V p V T T =，定温过程，即2

1T T =，且3211

2874

V V m ==，因此

有

.5

21()(1.0040.287)(445.8300)104.5v U c T T kJ

∆=-=-⨯-=

过程的压缩功为：104.5W

U kJ =-∆=-

2．解：（A ）按照卡诺循环时，热效率为：

211450

1175%1800

T W Q T η=

=-=-= 能够达到的最大的功为：

1100075%750W Q kJ η==⨯=

（B ）工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K ，在过程中与低温热源的温差为50K 的情况下：

.6

211450501170.6%1800100

T W Q T η+=

=-=-=- 转变的功为：

1100070.6%706W Q kJ η==⨯=

3．答案：喉部截面积

321.0=c f m 2，喷管出口的截面积20.438f =m 2，出口

截面处气体的温度为828.67K