工程热力学

大题

1、在温度为27℃的环境中，通过轴流式压气机将1kg氮气由p1=0.1 MPa，t1=27℃压缩到p2=0.6 MPa, t2=57℃至少要消耗多少有用功？（c p =1.038 kJ/kg.K，R= 0.296 kJ/kg.K）（02年A）

2、两股压力相同的空气流，一股气流温度t1 = 400℃，流量为m1 = 120 kg/h，另一股气流t2 = 150℃，m2 = 210 kg/h。两股气流经等压绝热混合为混合气流，已知空气比热容cp= 1.004 kJ/kg.K，环境温度t0 = 27℃。试求：（01年A）

(1)混合气流的温度；

(2)混合过程每小时的熵产；

(3)混合过程每小时的可用能损失。

3、p1 = 0.1 MPa，温度为t1 = 27的空气进入轴流式压气机被绝热压缩至p2 = 0.34 MPa，t2 = 167℃。若空气的定压比热容c p = 1005 J/(kg·K), 气体常数R g = 287 J/(kg·K)，环境温度t0 = 27℃，试求：(1)压气机耗功及绝热效率；(2)压缩过程熵产及有效能损失。

4、氧气稳定地流过某绝热装置，过程中不作功。进口处流量为10 kg/s，状态为p1=0.6M Pa，t1=21℃；出口处p2=0.1MPa，分成流量各为5 kg/s、温度分别为t2’=82℃和t2”= –40 ℃的两股气流离开装置。流动过程中工质的动能和位能变化均可忽略不计。试分别用热力学第一定律和第二定律证明该流动过程能否实现？已知氧气c p=0.917 kJ/(kg·K)，Rg =0.260 kJ/(kg·K) 。（04年A）

5、（10分）汽车轮胎内的压力与轮胎内空气的温度有关。当轮胎内空气温度为25℃时，压力计读数为210kPa，设轮胎内的体积为0.025m3不变，确定当轮胎内空气温度升至50℃时，胎内压力升高多少？在该温度下要恢复到原来的压力需要放出多少空气？取空气R g =0.287kJ/(kg.K)。（05年A）

6.空气在喷管中定熵流动，从初压1.4 MPa，初温200℃膨胀到0.14 MPa，质量流量为4.5 kg/s。已知空气的定压比热容c p=1.004 kJ/kg.K，绝热指数k =1.4（临界压力比n cr =0.528）。设初速为零，试设计喷管，即确定喷管形状和尺寸。（00）

7.在温度为27℃的环境中，通过轴流式压气机将1kg氮气由p1=0.1 MPa，t1=27℃压缩到p2=0.6 MPa, t2=57℃至少要消耗多少有用功？（c p =1.038 kJ/kg.K，R= 0.296 kJ/kg.K）（00）

8. 两股压力相同的空气流，一股气流温度t1 = 400℃，流量为m1 = 120 kg/h，另一股气流t2 = 150℃，m2 = 210 kg/h。两股气流经等压绝热混合为混合气流，已知空气比热容cp= 1.004 kJ/kg.K，环境温度t0 = 27℃。试求：

(1)混合气流的温度；

(2)混合过程每小时的熵产；

(3)混合过程每小时的可用能损失。（01）

9. 空气在出口截面积A2=10cm2的渐缩喷管内定熵流动。喷管入口压力p1＝2.6MPa，温度t1=80℃（流速c1=0）；喷管出口处背压pB=1.2MPa，已知空气比热容cp=1.004 kJ/kg.K，临界压力比为ncr0.528，绝热指数k=1.4，试计算喷管出口处的速度及流量。（01）

10.一逆卡诺制冷机的制冷量为250000 kJ/h，冷藏室的温度保持在-20℃，周围环境的温度

为20℃。试求：(1) 此制冷循环的制冷系数；

(2) 此装置消耗的功率；

(3) 传给环境的热量；

(4) 将此制冷循环画在T-s图上。（01）

11.空气在喷管中定熵流动从初压力1.4 MPa，初温200℃膨胀到0.14 MPa，流经喷管的质量流量为4.5 kg/s。已知空气的定压比热容c p=1.004 kJ/kg.K，绝热指数k =1.4。试设计喷管，即确定喷管形状和尺寸。（临界压力比n cr =0.528）（01）

12.定压加热燃气轮机装置理想循环如p-v图所示，已知初参数p1=0.1MPa，T1=300K，T3=1200 K，增压比p=6，工质cp=1.004 kJ/kg.K，g =1.4。试：(1) 将循环表示在T-s图上；(2) 计算各点压力及温度；(3) 计算循环吸热量q1、放热量q2、功量w及循环热效率ht。（02）

13.p1 = 0.1 MPa，温度为t1 = 27的空气进入轴流式压气机被绝热压缩至p2 = 0.34 MPa，t2 = 167℃。若空气的定压比热容cp = 1005 J/(kg·K), 气体常数Rg = 287 J/(kg·K)，环境温度t0 = 27℃，试求：(1)压气机耗功及绝热效率；(2)压缩过程熵产及有效能损失。(03A)

14. (1) 作出等熵流动特性曲线图中的cf（流速）、c（声速）、A（截面积）曲线（即cf、c、A随压力比n = p / p* 变化的关系曲线）。

(2) 初压p1 = 3.0MPa，初温t1 = 400℃的过热水蒸气（h1 = 3235 kJ/kh，v1 = 0.10 m3/kg），可逆地流经渐缩绝热喷管而进入pb = 2.0MPa的空间（hb = 3145 kJ/kg，vb = 0.14 m3/kg），喷管出口截面积A2 = 2.5 cm2。忽略初速，试确定蒸汽的流量。（已知过热水蒸气的ncr =0.546，hcr = 3085 kJ/kg，vcr = 0.16 m3/kg）

15. 二物体A、B组成绝热系统。已知二物体的热容量和初温分别为(mc)A = 2 kJ/K，TA = 300K；(mc)B = 1 kJ/K，TB = 600K。试计算：

(1) A、B直接接触经不可逆传热而达到热平衡时的温度Tm 及此过程的熵产；

(2) A、B经可逆过程而达到热平衡时的温度TR 及此过程中可能完成的功量。(03B)

16. (1) 作出等熵流动特性曲线图中的cf（流速）、c（声速）、A（截面积）曲线（即cf、c、A随压力比n = p / p* 变化的关系曲线）。

(2) 初压p1 = 3.0MPa，初温t1 = 400℃的过热水蒸气（h1 = 3235 kJ/kh，v1 = 0.10 m3/kg），可逆地流经渐缩绝热喷管而进入pb = 2.0MPa的空间（hb = 3145 kJ/kg，vb = 0.14 m3/kg），喷管出口截面积A2 = 2.5 cm2。忽略初速，试确定蒸汽的流量。（已知过热水蒸气的ncr =0.546，hcr = 3085 kJ/kg，vcr = 0.16 m3/kg）(03B)

17. 二物体A、B组成绝热系统。已知二物体的热容量和初温分别为(mc)A = 2 kJ/K，TA = 300K；(mc)B = 1 kJ/K，TB = 600K。试计算：

(1) A、B直接接触经不可逆传热而达到热平衡时的温度Tm 及此过程的熵产；

(2) A、B经可逆过程而达到热平衡时的温度TR 及此过程中可能完成的功量。(03B)

18. 某房屋用热泵供热维持其室温为20℃。某日，户外温度降到-2℃，该房屋散热量为80000 kJ/h，若在此条件下热泵供暖系数为2.5，试确定：（1）热泵消耗的功率；（2）装置从室外冷空气中吸取的热量。(04A)