工程热力学1期末试题+答案

饱和水和饱和水蒸气表摘录
t C
0 0.01
5 15 25 35 70 100 110
p MPa
v m3/kg
0.0006112 0.0006117 0.0008725 0.0017053 0.0031687 0.0056263 0.031178 0.101325 0.143243
0.00100022 0.00100018 0.00100008 0.00100094 0.00100302 0.00100605 0.00102276 0.00104344 0.00105156
v m3/kg
0.0010001 0.0010028 0.0010041 0.0010053 0.0010103 0.0010172 0.0010299 0.0010432 0.0010605 0.0010925
v m3/kg
129.185 45.666 34.796 28.191 14.673 7.6497 3.2409 1.6943 0.88585 0.37486
.
2012 工程热力学Ⅰ考题（A）
一、简答题（共 30 分）
1、图 1 中循环 1-2-3-a-1 和循环 1-b-3-4-1 都是不可 逆 循 环 。 有 人 判 断 循 环 1-2-3-a-1 的 热 效 率 高 于 循 环 1-b-3-4-1 的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10
分）
2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度
2、某太阳能供暖的房屋用 5×8×0.3m 的大块混凝土板作为蓄热材料，该混凝土的密度 为 2300kg/m3，比热容 0.65kJ/(kg·K)。若混凝土板在晚上从 23℃冷却到 18℃（室内温度）， 求此过程的熵产。（10 分）
3、某活塞式内燃机定容加热理想循环（图 2 循环 1-2-3-4-1），压缩比 ε =10，压缩 冲程的起点状态是 t1=35℃ 、p1=100kPa。加热过程中气体 吸热 650kJ/kg。假定比热容为定值，且 cp =1.004kJ（/ kg·K）， κ =1.4，求：（1）循环中各点的温度、压力和循环热效率； （2）若循环压缩过程和膨胀过程均不可逆，两过程的熵产分 别为 0.1kJ/(kg·K)和 0.12 kJ/(kg·K)，求工质经循环后的熵变；
s kJ/(kgK)
8.9735 8.5758 8.4725 8.3830 8.1481 7.9068 7.5928 7.3589 7.1272 6.8214
.
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2012 工程热力学Ⅰ考题（B）
一、简答题（共 30 分）
1、图 1 中循环 1-2-3-a-1 和循环 1-b-3-4-1 都是不可逆 循环。有人判断循环 1-2-3-a-1 的热效率等于循环 1-b-3-4-1
为 1200 K，低温热源温度为 300 K，循环的热效率 t 。现将
图1
循环工质改成理想气体，则循环的热效率 t' 与原循环热效率
比较将发生什么样的变化？为什么？ （10 分）
3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出 的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。 （10 分）
kJ/kg
2500.6 2500.5 2488.7 2465.1 2441.5 2417.8 2333.1 2256.6 2229.9
s kJ/(kg K)
-0.0002 0.0000 0.0763 0.2248 0.3670 0.5050 0.9550 1.3069 1.4186
Βιβλιοθήκη Baidu
s kJ/(kg K)
v m3/kg
206.154 206.012 147.048 77.910 43.362 25.222 5.0443 1.6736 1.2106
h kJ/kg
-0.05 0.00 21.02 62.96 104.77 146.59 293.01 419.06 461.33
h kJ/kg
2500.51 2500.53 2509.71 2528.07 2546.29 2564.38 2626.10 2675.71 2691.26
9.1544 9.1541 9.0236 8.7794 8.5560 8.3511 7.7540 7.3545 7.2386
p MPa
0.001 0.003 0.004 0.005 0.01 0.02 0.05
0.1 0.2 0.5
t C
6.9491 24.1142 28.9533 32.8793 45.7988 60.0650 81.3388 99.634 120.240 151.867
kJ/kg
2484.1 2443.6 2432.2 2422.8 2392.0 2357.5 2304.8 2257.6 2201.7 2108.2
s kJ/(kgK)
0.1056 0.3546 0.4221 0.4761 0.6490 0.8320 1.0912 1.3028 1.5303 1.8610
. 图2
.
（2）若循环压缩过程和膨胀过程均不可逆，两过程的熵产分别为 0.1kJ/(kg·K)和 0.12 kJ/(kg·K)，求工质经循环后的熵变； （3） 若膨胀过程持续到 5（p5 = p1），画出循环 T-s 图，并分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5 分）
4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为 5.2，初终态温度分别为 27℃和 230℃。
若空气作理想气体，比热容取定值, 气体常数 Rg =287 J/(kg K) ； c p =1005 J/(kg K) 。试 计算（1）压气机的绝热效率；（2）压缩过程的熵变和作功能力损失（t0 = 20℃）（10+5 分）。
5、利用水蒸气取暖，进入散热器的湿饱和水蒸气温度为100℃， x 0.92 ，流出时为饱 和水，散热器内近似压力不变。若为维持室内温度恒定为20℃需供热100000kJ/h。求：（1） 水蒸气的流量( kg/s )；（2）以散热器为系统，求过程的熵变、熵流、熵产及 损失，环境 大气温度为5℃（7+8分）。
二、计算题（共 70 分）
1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为 200kPa、温度 20℃，
喷嘴内径为 0.002m 时，射出水流温度 20℃，压力 100kPa，流速 1000m/s，已知在 200kPa、
20℃时， v 0.001002m3/kg ，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10 分）
图2
（3） 若膨胀过程持续到 5（p5 = p1），画出循环 T-s 图，并 分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5 分）
.
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4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为 4.2，初终态温度分别为 30℃和 227℃。
若空气作理想气体，比热容取定值, 气体常数 Rg =287 J/(kg K) ； c p =1005 J/(kg K) 。试 计算（1）压气机的绝热效率；（2）压缩过程的熵变和作功能力损失（t0 = 20℃）（10+5 分）。
9.1544 9.1541 9.0236 8.7794 8.5560 8.3511 7.7540 7.3545 7.2386
p MPa
0.001 0.003 0.004 0.005 0.01 0.02 0.05
0.1 0.2 0.5
t C
6.9491 24.1142 28.9533 32.8793 45.7988 60.0650 81.3388 99.634 120.240 151.867
5、利用水蒸气取暖，进入散热器的湿饱和水蒸气温度为100℃， x 0.85 ，流出时为饱 和水，散热器内近似压力不变。若为维持室内温度恒定为20℃需供热72000kJ/h。求：（1） 水蒸气的流量( kg/s )；（2）以散热器为系统，求过程的熵变、熵流、熵产及 损失，环境 大气温度为0℃（7+8分）。
v m3/kg
0.0010001 0.0010028 0.0010041 0.0010053 0.0010103 0.0010172 0.0010299 0.0010432 0.0010605 0.0010925
v m3/kg
129.185 45.666 34.796 28.191 14.673 7.6497 3.2409 1.6943 0.88585 0.37486
2、某太阳能供暖的房屋用 4×10×0.3m 的大块混凝土板作为蓄热材料，该混凝土的密度 为 2300kg/m3，比热容 0.65kJ/(kg·K)。若混凝土板在晚上从 25℃冷却到 17℃（室内温度）， 求此过程的熵产。（10 分）
3、某活塞式内燃机定容加热理想循环（图 2 循环 1-2-3-4-1），压缩比 ε =8，压缩冲 程的起点状态是 t1=55℃ 、p1=100kPa。加热过程中气体吸 热 600kJ/kg。假定比热容为定值，且 cp =1.004kJ/（kg·K）， κ =1.4，求：（1）循环中各点的温度、压力和循环热效率；
饱和水和饱和水蒸气表摘录
t C
0 0.01
5 15 25 35 70 100 110
p MPa
v m3/kg
0.0006112 0.0006117 0.0008725 0.0017053 0.0031687 0.0056263 0.031178 0.101325 0.143243
0.00100022 0.00100018 0.00100008 0.00100094 0.00100302 0.00100605 0.00102276 0.00104344 0.00105156
kJ/kg
2500.6 2500.5 2488.7 2465.1 2441.5 2417.8 2333.1 2256.6 2229.9
s kJ/(kg K)
-0.0002 0.0000 0.0763 0.2248 0.3670 0.5050 0.9550 1.3069 1.4186
s kJ/(kg K)
的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10 分）
2、有一种热机，以空气为工质，循环的高温热源温度为 1000 K，低温热源温度为 400 K，循环的热效率 t 。现将循环
图1
工质改成含大量惰性气体的混合气体，则循环的热效率 t' 与原
循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （10 分） 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出改善蒸汽动力
循环经济性的主攻方向是减少乏汽在冷凝器中放热量。”请据热力学基本定律出发评估这种 观点。（10 分）
二、计算题（共 70 分） 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为 150kPa、温度 20℃，
喷嘴内径为 0.002 m 时，射出水流温度 20℃，压力 97kPa，流速 1000m/s，已知在 150kPa、 20℃时， v 0.0010018m3 /kg ，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10 分）
v m3/kg
206.154 206.012 147.048 77.910 43.362 25.222 5.0443 1.6736 1.2106
h kJ/kg
-0.05 0.00 21.02 62.96 104.77 146.59 293.01 419.06 461.33
h kJ/kg
2500.51 2500.53 2509.71 2528.07 2546.29 2564.38 2626.10 2675.71 2691.26
h kJ/kg
29.21 101.07 121.30 137.72 191.76 251.43 340.55 417.52 504.78 640.35
h kJ/kg
2513.29 2544.68 2553.46 2560.55 2583.72 2608.90 2645.31 2675.14 2706.53 2748.59
h kJ/kg
29.21 101.07 121.30 137.72 191.76 251.43 340.55 417.52 504.78 640.35
h kJ/kg
2513.29 2544.68 2553.46 2560.55 2583.72 2608.90 2645.31 2675.14 2706.53 2748.59