工程熱力學(xué)1期末試題 答案1全解

1、1 ）2012工程熱力學(xué)考題（A 分）一、簡答題（共30、 的熱-1有人判斷循環(huán)1-2-3-aa-1和循環(huán)1-b-3-4-1都是不可逆循環(huán)。1中循環(huán)圖11-2-3- 為你是否同意他的說法，b-3-4-1的熱效率，效率高于循環(huán)1- 分）什么？（10、以水蒸氣為工質(zhì)，循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟?有一種熱機(jī)，??，F(xiàn)將，低溫?zé)嵩礈囟葹?00 K，循環(huán)的熱效率為1200 Kt?與原循環(huán)熱效率循環(huán)工質(zhì)改成理想氣體，則循環(huán)的熱效率 t 10分）比較將發(fā)生什么樣的變化？為什么？ （1 圖3、“水蒸氣的朗肯循環(huán)中乏汽在冷凝器中凝結(jié)釋放出大量熱量，有人提出將汽輪機(jī)排出的乏汽直接送回鍋爐可提高水蒸氣循環(huán)的熱效率。”請據(jù)熱力

2、學(xué)基本定律出發(fā)評估這種觀點(diǎn)。（10分） 二、計(jì)算題（共70分） 1、一種切割工具利用從噴嘴射出的高速水流切割材料，供水壓力為200kPa、溫度20，噴嘴內(nèi)徑為0.002m時，射出水流溫度20，壓力100kPa，流速1000m/s，已知在200kPa、3/kg0.001002mv? 10（分）20時，假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。的大塊混凝土板作為蓄熱材料，該混凝土的密度80.3m2、某太陽能供暖的房屋用53，18（室內(nèi)溫度）K)。若混凝土板在晚上從23為2300kg/m冷卻到，比熱容0.65kJ/(kg 10分）求此過程的熵產(chǎn)。（，壓縮沖程 =10，壓縮比1-2-3-4-1）3、某

3、活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)（圖2循環(huán)。加熱過程中氣體吸熱=100kPa 、p的起點(diǎn)狀態(tài)是t=3511 ， =1.4，=1.004kJ/（kgK）。650kJ/kg假定比熱容為定值，且cp ）若循（21求：（）循環(huán)中各點(diǎn)的溫度、壓力和循環(huán)熱效率；環(huán)壓縮過程和膨脹過程均不可逆，兩過程的熵產(chǎn)分別為 ） （3和0.1kJ/(kgK)0.12 kJ/(kgK)，求工質(zhì)經(jīng)循環(huán)后的熵變；2 圖若膨脹過程持續(xù)到5（p= p），畫出循環(huán)T-s圖，并分析循15 環(huán)熱效率提高還是下降。（10+5+5分） 4、空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為4.2，初終態(tài)溫度分別為30和227。J/(kg?K)J/(kg?K

4、)cR。試計(jì)若空氣作理想氣體，比熱容取定值 =287氣體常數(shù), ；=1005pg2 算（1）壓氣機(jī)的絕熱效率；（2）壓縮過程的熵變和作功能力損失（t= 20）（10+5分）。 0 5、利用水蒸氣取暖，進(jìn)入散熱器的濕飽和水蒸氣溫度為100，流出時為飽0.85?x和水，散熱器內(nèi)近似壓力不變。若為維持室內(nèi)溫度恒定為20需供熱72000kJ/h。求：（1） ）以散熱器為系統(tǒng)，求過程的熵變、熵流、熵產(chǎn)及損失，環(huán)境)；（2水蒸氣的流量(kg/s大氣溫度為0（7+8分）。 飽和水和飽和水蒸氣表摘錄 ?t C?p MPa?v 3m/kg?v 3/kgm?h kJ/kg?h kJ/kg? kJ/kg?s kJ/

5、(kg?K)?skJ/(kgK? 0.0006112 0.00100022 206.154 -0.05 0 2500.51 2500.6 -0.0002 9.1544 9.1541 0.0006117 0.0000 0.00100018 2500.5 206.012 0.00 0.01 2500.53 5 0.0008725 0.0763 0.00100008 2488.7 2509.71 147.048 9.0236 21.02 15 8.7794 0.00100094 2465.1 62.96 2528.07 77.910 0.2248 0.0017053 25 8.5560 104.77

6、 0.00100302 2546.29 2441.5 0.3670 0.0031687 43.362 35 2564.38 0.5050 0.00100605 25.222 2417.8 146.59 0.0056263 8.3511 70 5.0443 0.9550 0.00102276 2333.1 2626.10 0.031178 7.7540 293.01 100 7.3545 1.6736 0.00104344 419.06 2675.71 0.101325 2256.6 1.3069 110 461.33 1.2106 2691.26 0.00105156 0.143243 1.4

7、186 2229.9 7.2386 ? pMPa?t C?v 3m/kg?v 3m/kg?h kJ/kg?h kJ/kg? kJ/kg?s K)?kJ/(kg?skJ/(kgK? 0.0010001 129.185 29.21 6.9491 0.001 2513.29 2484.1 0.1056 8.9735 8.5758 2544.68 2443.6 0.3546 45.666 24.1142 0.003 0.0010028 101.07 8.4725 2553.46 2432.2 34.796 0.0010041 121.30 0.4221 28.9533 0.004 8.3830 242

8、2.8 0.4761 32.8793 0.005 0.0010053 28.191 137.72 2560.55 8.1481 2392.0 14.673 191.76 45.7988 0.01 0.6490 2583.72 0.0010103 7.9068 0.02 60.0650 2357.5 251.43 2608.90 7.6497 0.0010172 0.8320 7.5928 2304.8 2645.31 0.05 81.3388 0.0010299 1.0912 3.2409 340.55 7.3589 2675.14 1.6943 2257.6 0.1 99.634 417.5

9、2 1.3028 0.0010432 7.1272 0.88585 504.78 1.5303 0.2 120.240 0.0010605 2201.7 2706.53 6.8214 2748.59 0.0010925 2108.2 0.37486 0.5 151.867 1.8610 640.35 3 ）2012工程熱力學(xué)考題（B 分）一、簡答題（共30、 的熱-1有人判斷循環(huán)1-2-3-a-1和循環(huán)1-b-3-4-1都是不可逆循環(huán)。1圖1中循環(huán)1-2-3-a的熱效率，你是否同意他的說法，為1-b-3-4-1效率等于循環(huán) 什么？（10分）、有一種熱機(jī)，以空氣為工質(zhì)，循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟葹??。

10、現(xiàn)將循環(huán)400 K，循環(huán)的熱效率1000 K，低溫?zé)嵩礈囟葹閠 ?與原則循環(huán)的熱效率工質(zhì)改成含大量惰性氣體的混合氣體，1 圖t 循環(huán)熱效率比較將發(fā)生什么樣的變化？為什么？ （10分）“水蒸氣的朗肯循環(huán)中乏汽在冷凝器中凝結(jié)釋放出大量熱量，有人提出改善蒸汽動力3、”請據(jù)熱力學(xué)基本定律出發(fā)評估這種循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的主攻方向是減少乏汽在冷凝器中放熱量。 分）觀點(diǎn)。（10二、計(jì)算題（共70分） 1、一種切割工具利用從噴嘴射出的高速水流切割材料，供水壓力為150kPa、溫度20，噴嘴內(nèi)徑為0.002 m時，射出水流溫度20，壓力97kPa，流速1000m/s，已知在150kPa、3/kg?0.0010018mv

11、 10分）20時，假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。（的大塊混凝土板作為蓄熱材料，該混凝土的密度100.3m2、某太陽能供暖的房屋用43，（室內(nèi)溫度）17。若混凝土板在晚上從25為2300kg/m冷卻到，比熱容0.65kJ/(kgK) 分）求此過程的熵產(chǎn)。（10壓縮沖程的， =8，2循環(huán)1-2-3-4-1）壓縮比3、某活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)（圖。加熱過程中氣體吸熱=100kPa、p起點(diǎn)狀態(tài)是t=55 11 ， =1.4K），（600kJ/kg。假定比熱容為定值，且c=1.004kJ/kgp ）若循21）循環(huán)中各點(diǎn)的溫度、壓力和循環(huán)熱效率；（求：（環(huán)壓縮過程和膨脹過程均不可逆，兩過

12、程的熵產(chǎn)分別為 ）（，求工質(zhì)經(jīng)循環(huán)后的熵變； 3K)0.1kJ/(kgK)和0.12 kJ/(kg2 圖若膨脹過程持續(xù)到5（p= p），畫出循環(huán)T-s圖，并分析循15 環(huán)熱效率提高還是下降。（10+5+5分） 。230和27，初終態(tài)溫度分別為5.2、空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為44 J/(kg?K)J/(kg?K)cR。試計(jì)=1005=287；若空氣作理想氣體，比熱容取定值, 氣體常數(shù) pg算（1）壓氣機(jī)的絕熱效率；（2）壓縮過程的熵變和作功能力損失（t= 20）（10+5分）。 0 5、利用水蒸氣取暖，進(jìn)入散熱器的濕飽和水蒸氣溫度為100，流出時為飽0.92?x和水，散熱器內(nèi)近似壓

13、力不變。若為維持室內(nèi)溫度恒定為20需供熱100000kJ/h。求：（1） ）以散熱器為系統(tǒng)，求過程的熵變、熵流、熵產(chǎn)及損失，環(huán)境)；（2水蒸氣的流量(kg/s大氣溫度為5（7+8分）。 飽和水和飽和水蒸氣表摘錄 ?t C?p MPa?v 3m/kg?v 3m/kg?h kJ/kg?h kJ/kg? kJ/kg?s kJ/(kg?K)?skJ/(kgK? 0.0006112 0.00100022 206.154 -0.05 0 2500.51 2500.6 -0.0002 9.1544 9.1541 0.0006117 0.0000 0.00100018 2500.5 206.012 0.00

14、0.01 2500.53 5 0.0008725 0.0763 0.00100008 2488.7 2509.71 147.048 9.0236 21.02 15 0.2248 0.00100094 2465.1 62.96 2528.07 77.910 8.7794 0.0017053 25 8.5560 104.77 0.00100302 2441.5 0.3670 2546.29 0.0031687 43.362 35 0.5050 2417.8 0.00100605 25.222 146.59 2564.38 0.0056263 8.3511 70 0.9550 2333.1 0.00

15、102276 5.0443 2626.10 0.031178 293.01 7.7540 100 1.6736 0.00104344 7.3545 419.06 2675.71 0.101325 2256.6 1.3069 110 461.33 1.2106 0.00105156 0.143243 2691.26 1.4186 2229.9 7.2386 ? pMPa?t C?v 3m/kg?v 3/kgm?h kJ/kg?h kJ/kg? kJ/kg?s K)kJ/(kg?skJ/(kgK? 0.0010001 129.185 29.21 6.9491 0.001 2513.29 2484.

16、1 0.1056 8.9735 8.5758 2443.6 0.3546 2544.68 24.1142 0.003 45.666 0.0010028 101.07 8.4725 2432.2 0.4221 0.0010041 34.796 121.30 28.9533 0.004 2553.46 8.3830 2422.8 0.0010053 28.191 0.4761 137.72 32.8793 0.005 2560.55 8.1481 191.76 2392.0 45.7988 0.01 2583.72 0.6490 0.0010103 14.673 7.9068 251.43 260

17、8.90 2357.5 60.0650 0.02 0.0010172 7.6497 0.8320 7.5928 0.05 81.3388 2645.31 0.0010299 1.0912 3.2409 340.55 2304.8 7.3589 1.3028 0.1 99.634 417.52 2675.14 2257.6 0.0010432 1.6943 7.1272 1.5303 0.0010605 0.2 120.240 2706.53 0.88585 504.78 2201.7 6.8214 0.0010925 0.37486 1.8610 0.5 151.867 640.35 2108

18、.2 2748.59 5 2012工程熱力學(xué)考題(A)參考題解 一、簡答題（共30分） 、圖1中循環(huán)1-2-3-a-1和循環(huán)1-b-3-4-1都是不可逆循環(huán)。有人判斷循環(huán)1-2-3-a1-1的熱 效率高于循環(huán)1-b-3-4-1的熱效率，你是否同意他的說法，為什么？（5分） 答題要點(diǎn)：無法判斷。因過程3-a-1和1-b-3均為不可逆，所以無法比較兩個循環(huán)各自的q和q。 21 、有一種熱機(jī)，以水蒸氣為工質(zhì)，循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟?圖1 ?。現(xiàn)將300 K，循環(huán)的熱效率為1200 K，低溫?zé)嵩礈囟葹閠?與原循環(huán)熱效率比較將發(fā)生什么樣的變化？為循環(huán)工質(zhì)改成理想氣體，則循環(huán)的熱效率t （5分）什么？ ?，據(jù)

19、卡諾定理相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g可逆循環(huán)熱效率相同，與答題要點(diǎn)：tt 采用的工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)?！八魵獾睦士涎h(huán)中乏汽在冷凝器中凝結(jié)釋放出大量熱量，有人提出將汽輪機(jī)排出3、請據(jù)熱力學(xué)基本定律出發(fā)評估這種觀點(diǎn)。的乏汽直接送回鍋爐可提高水蒸氣循環(huán)的熱效率。” 10分）（只從熱答題要點(diǎn)：將汽輪機(jī)排出的乏汽直接送回鍋爐在熱力學(xué)理論上沒有向冷源放熱，乏汽壓力遠(yuǎn)低于鍋爐壓力源吸熱而將其轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臒釞C(jī)違反熱力學(xué)第二定律；從工程上看， 而壓縮乏汽不僅壓縮設(shè)備耗功巨大而且生產(chǎn)困難，無法實(shí)現(xiàn)。二、計(jì)算題（共70分） 1、一種切割工具利用從噴嘴射出的高速水流切割材料，供水壓力為200kPa、溫度20，噴嘴內(nèi)徑為0.00

20、2m時，射出水流溫度20，壓力100kPa，流速1000m/s，已知在200kPa、3/kg?0.001002mv 1020時，分），假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。（2?qAc02m)0s?(0.m1000?/Vf?3.135kg/sq? 解 m2vv4?0.001002m/kg 能量方程 22?cc2f1fq?h?gz?h?gz?w?0 ? s221122?6 q?0、t?t、u?u、z?z，所以 據(jù)題意，1222112?c2fw?(pv?pv) ? 121s22?2?(1000m/s)33/kg0.001002m200kPa?0.001002m?/kg?100kPa? 2?10

21、00 ?=?500.0kJ/kgP?qw?3.135kg/s?500.0kJ/kg=?1567.2kW sm2、某太陽能供暖的房屋用580.3m的大塊混凝土板作為蓄熱材料，該混凝土的密度3，比熱容0.65kJ/(kgK)。若混凝土板在晚上從23冷卻到18為2300kg/m（室內(nèi)溫度），求此過程的熵產(chǎn)。（10分） 解 混凝土板的質(zhì)量 3?5m?8m?0.3mm?V?2300kg/m27600kg 混凝土板的釋熱量 Q?mc?T 89700kJ?C18C)?0.65kJ/(kg?K)?(23?27600kg 混凝土的熵變 dTqcT22?2ln?S?mmc?m 1TTT111 18)K?(2733

22、05.63kJ/K?ln?0.65kJ/(kg?K)?27600kg? 23)K?(273環(huán)境介質(zhì)的熵變 Q89700kJ?S?308.25kJ/K 2T(273?18)K0SS?S?S?30?5.63kJ/K?308.25k?J/K2.62kJ/K 2sgoi1 3、某活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)（圖2循環(huán)1-2-3-4-1），壓縮比 =10，壓縮沖程的起點(diǎn)狀態(tài)是t=35 、p=100kPa。加熱過程中氣體吸熱650kJ/kg。假定比熱容為定值，11且c=1.004kJ/（kgK）， =1.4，求：（1）循環(huán)中各點(diǎn)的溫度、壓力和循環(huán)熱效率；（2）若p ，求K)0.12 kJ/(kg和K)0.

23、1kJ/(kg循環(huán)壓縮過程和膨脹過程均不可逆，兩過程的熵產(chǎn)分別為7 工質(zhì)經(jīng)循環(huán)后的熵變； （3） 若膨脹過程持續(xù)到5（p= p），畫出循環(huán)T-s圖，并分析循15 環(huán)熱效率提高還是下降。（10+5+5分） 解 （1）各點(diǎn)的溫度和壓力 RT1g?v 1p1 K273.15)?(35?287J/(kg?K)3/kg4m?0.884 圖2 3Pa10100?3/kg40.884mv31/kgm?0.088?44v 2?10?v?1.4?1?2.512?p10MPa?0.1p?pMPa? ? 121v?263/kg4410mPa?0.0882.512pv?22?774.05KT 2K)287J/(kg?

24、Rg3/kgm0.08844v?v? 23qq650kJ/kg11?1K?679.52?TK?774.05?TT 232?K)/1.4kJ/(kg?1.005c/cpVRT287J/(kg?K)?1679.52K3g?5.450?MPap? 33/kg44vm0.0883v?v 14?1.4?vv11?32MPa0.217?5.45MPa?p?p?p?p ? 3433?v10v?1463/kg4mPa?0.217pv?100.88444?T668.60K? 4K)J/(kgR?287g 循環(huán)熱效率qT?T668.60K?308.15K?124?0.6021?1?1? tK679.52qTK?7

25、74.051?T213 11?1?10.602? 或 t?1?1.41?10 ）據(jù)熵的特性狀態(tài)參數(shù)，循環(huán)后恢復(fù)原值（2。s = 0（3）循環(huán)T-s圖如右，由于循環(huán)吸熱量不變，放熱量減少，故 循環(huán)熱效率提高。8 。30和2274、空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為4.2，初終態(tài)溫度分別為K)K)J/(kg?J/(kg?cR。試計(jì) =1005若空氣作理想氣體，比熱容取定值, 氣體常數(shù)；=287pg （10+5分）。（2）壓縮過程的熵變和作功能力損失（t= 20）壓氣機(jī)的絕熱效率；算（10 ?4.2?500KT?(273?227)K?T?(273?30)K?303K 、：（1）據(jù)題意，、解21?

26、)?(1?p?)(1?(1?.41)1.4?2?T?456.T24.7K?303KT?T ? 2121ps?1T?T456.7K?303K1s2,?0.780? Cs500K?303KT?T12（2）考慮到熵是狀態(tài)參數(shù)，而過程1-2熵變?yōu)榱慵?-2 在同一條等壓線上，故 ssT500K2?1.005kJ/(kg?K)?clnln?0.091kJ/(kg?K)?s?s?s p121222T456.7Kss2ss?0s?s?s?s?0.091kJ/(kg?K) 所以由熵方程得因過程絕熱， f12gf12I?Ts?(273?20)K?0.091kJ/(kg?K)?26.66kJ/kg g0 5、利用

27、水蒸氣取暖，進(jìn)入散熱器的濕飽和水蒸氣溫度為100，流出時為飽0.85?x和水，散熱器內(nèi)近似壓力不變。若為維持室內(nèi)溫度恒定為20需供熱72000kJ/h。求：（1） ）以散熱器為系統(tǒng)，求過程的熵變、熵流、熵產(chǎn)及損失，環(huán)境；（2)水蒸氣的流量(kg/s大氣溫度為0（7+8分）。 飽和水和飽和水蒸氣表摘錄 ?t C?p MPa?v 3m/kg?v 3m/kg?h kJ/kg?h kJ/kg? kJ/kg?s ?K)kJ/(kg?skJ/(kgK? 0.0006112 0.00100022 0 206.154 -0.05 2500.51 2500.6 -0.0002 9.1544 9.1541 0.0

28、000 0.01 0.0006117 0.00100018 206.012 0.00 2500.53 2500.5 5 0.0763 2488.7 9.0236 147.048 0.0008725 0.00100008 21.02 2509.71 15 0.2248 2528.07 2465.1 8.7794 0.00100094 0.0017053 77.910 62.96 25 2441.5 2546.29 104.77 0.3670 8.5560 43.362 0.0031687 0.00100302 35 2564.38 2417.8 25.222 146.59 8.3511 0.50

29、50 0.00100605 0.0056263 70 2333.1 2626.10 5.0443 0.00102276 293.01 0.9550 7.7540 0.031178 100 2675.71 2256.6 1.6736 0.101325 0.00104344 419.06 1.3069 7.3545 110 1.4186 2691.26 1.2106 0.143243 0.00105156 461.33 2229.9 7.2386 9 ? pMPa?t C?v 3m/kg?v 3m/kg?h kJ/kg?h kJ/kg? kJ/kg?s K)kJ/(kg?skJ/(kgK? 0.1

30、056 8.9735 6.9491 0.0010001 129.185 0.001 29.21 2484.1 2513.29 8.5758 0.0010028 45.666 0.003 0.3546 101.07 2544.68 24.1142 2443.6 8.4725 2553.46 121.30 28.9533 0.4221 0.0010041 0.004 2432.2 34.796 8.3830 0.4761 32.8793 0.0010053 0.005 137.72 2560.55 28.191 2422.8 8.1481 0.0010103 0.01 0.6490 191.76

31、2392.0 14.673 2583.72 45.7988 7.9068 2357.5 2608.90 7.6497 0.0010172 0.02 60.0650 251.43 0.8320 7.5928 1.0912 0.0010299 81.3388 3.2409 2645.31 340.55 2304.8 0.05 7.3589 0.0010432 2675.14 1.3028 2257.6 0.1 417.52 1.6943 99.634 7.1272 1.5303 2706.53 0.2 2201.7 0.0010605 120.240 0.88585 504.78 6.8214 1

32、.8610 2108.2 640.35 151.867 0.37486 2748.59 0.5 0.0010925 解：（1） 2337.2kJ/kg?(2675.71?419.06)kJ/kg)?419.06kJ/kg?0.85?(h?h?xh?h11 419.06kJ/kg?hh2q72000kJ/hQ 0.0104kg/s?q?37.5kg/h m(2337.2?419.06)kJ/kg?hh21（2） K)?1.3069kJ/(kgs?s2s?s?x(s?s)11 K)6.4474kJ/(kg?K)?K)?0.85?(7.3545?1.3069)kJ/(kg1.3069kJ/(kg?s

33、?s?s?1.3069kJ/(kg?K)?6.4474kJ/(kg?K)?5.1405kJ/(kg?K) 12q?72000kJ/hQ?0.068kJ/(K?S?s) f 273)KT?3600s/h?(20r?SqS?s?fgm s)?0.0145kJ/(Ks)0.068)kJ/(K(K)5.1405)kJ/(kg(0.0104kg/s?I?TS?273K?0.0145kJ/(K?s)?3.96kW g0 10 2012工程熱力學(xué)考題（B） 一、簡答題（共30分） 、圖1中循環(huán)1-2-3-a-1和循環(huán)1-b-3-4-1都是不可逆循環(huán)。有人判斷循環(huán)11-2-3-a-1的熱效率等于循環(huán)1-b-3

34、-4-1的熱效率，你是否同意他的說法，為 什么？（10分） 答題要點(diǎn)：無法判斷。因過程3-a-1和1-b-3均為不可逆，所以無法比較兩個循環(huán)各自的w及循環(huán)1-2-3-a-1的q和循1net 。-3-4-1 q環(huán)1-b2圖1 、有一種熱機(jī)，以空氣為工質(zhì)，循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟葹???，F(xiàn)將循環(huán)工質(zhì)改成含大量惰性氣體的混1000 K，低溫?zé)嵩礈囟葹?00 K，循環(huán)的熱效率t? 分）與原循環(huán)熱效率比較將發(fā)生什么樣的變化？為什么？ （合氣體，則循環(huán)的熱效率10t?，據(jù)卡諾定理相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g可逆循環(huán)熱效率相同，與答題要點(diǎn)：tt 采用的工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)?！八魵獾睦士涎h(huán)中乏汽在冷凝器中凝結(jié)釋放出大量熱量

35、，有人提出改善蒸汽動力3、”請據(jù)熱力學(xué)基本定律出發(fā)評估這種循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的主攻方向是減少乏汽在冷凝器中放熱量。 觀點(diǎn)。（10分）減少乏汽在答題要點(diǎn)：乏汽在冷凝器中放熱數(shù)量雖然巨大，但其含的可用能比例很低，但從熱力學(xué)第二定律觀點(diǎn)看作為主冷凝器中放熱量雖在一定程度上可以提高循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性， 攻方向有很大的局限性。二、計(jì)算題（共70分） 1、一種切割工具利用從噴嘴射出的高速水流切割材料，供水壓力為150kPa、溫度20，噴嘴內(nèi)徑為0.002 m時，射出水流溫度20，壓力97kPa，流速1000m/s，已知在150kPa、3/kg0.0010018mv? 分）（10，假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率

36、。20時，2?qAc02m0.0?0m/)s?(010Vf?3.130kgq?/s 解 m2vv4?0.0010018m/kg 能量方程 11 22?cc2ff1q?h?gz?h?gz?w?0 ? s211222?q?0、z?z、t?t、v?vu?u ，所以據(jù)題意， 221121212?c2fw?(pv?pv) ? 12s122?2?(1000m/s)33/kg0.0010018m150kPa0.0010018m?/kg?97kPa? 2?1000 ?=?499.9kJ/kgP?qw?3.130kg/s?499.9kJ/kg?1564.8kW sm2、某太陽能供暖的房屋用4100.3m的大塊混

37、凝土板作為蓄熱材料，該混凝土的密度3，比熱容0.65kJ/(kgK)。若混凝土板在晚上從25冷卻到17為2300kg/m（室內(nèi)溫度），求此過程的熵產(chǎn)。（10分） 解 混凝土板的質(zhì)量 3?4m?10m?m0.3mV?2300kg/m?27600kg 混凝土板的釋熱量 Q?mc?T 143520kJ?17C)0.65kJ/(kg?K)?(25C?27600kg 混凝土的熵變 dTqTc22?2ln?mc?mS?m 1TTT111 17)K(273?488.19kJ/K?ln?27600kg?0.65kJ/(kg?K) 25)K(273? 環(huán)境介質(zhì)的熵變Q143520kJ?494.90kJ/K?S?

38、 2T(273?17)K0SS?S?S?48?8.19kJ/K?494.90k?J/K6.71kJ/K 2i1gso3、某活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)（圖2循環(huán)1-2-3-4-1），壓縮比 =8，壓縮沖程的起點(diǎn)狀態(tài)是t=55 、p=100kPa。加熱過程中氣體吸熱600kJ/kg。假定比熱容為定值，且11c）若循環(huán)2（）循環(huán)中各點(diǎn)的溫度、壓力和循環(huán)熱效率；1（，求： =1.4，）Kkg（=1.004kJ/p 12 壓縮過程和膨脹過程均不可逆，兩過程的熵產(chǎn)分別為0.1kJ/(kgK)和0.12 kJ/(kgK)，求工質(zhì)經(jīng)循環(huán)后的熵變； （3） 若膨脹過程持續(xù)到5（p= p），畫出15 循環(huán)T-s

39、圖，并分析循環(huán)熱效率提高還是下降。（10+5+5分） 解 （1）各點(diǎn)的溫度和壓力 RT1g?v 1p1 K273.15)?(55?287J/(kg?K)圖2 38/kgm?0.941 3Pa?101003/kgm0.941v831/kgm?0.1177?v 2?8?v?1.4?1?1.838?p8MPa?0.1p?pMPa? ? 121v?263/kg710mPa?0.1171.838pv?22?753.74?K?T 2K)287J/(kg?Rg3/kgm0.1177v?v? 23qq600kJ/kg11?1K?589.56?TK?753.74T?T 232?K)/1.4kJ/(kg?1.00

40、5cc/pVRT287J/(kg?K)?1589.56K3g?3.876MPap? 33/kgv7m0.1173v?v 14?vv1?1.4832MPa3.876MPa?p?p0.211?p?p? ? 3334?vv?1463/kg8mPa?0.941vp0.211?1044?692.04T?K 4K)J/(kg?287RgqT?T692.04K?328.15K?142?0.5651?1?1? 循環(huán)熱效率 tKKT?q753.741589.56T?213 11?1?0.565?1 或 t?111.4?8 s2（）據(jù)熵的特性狀態(tài)參數(shù)，循環(huán)后恢復(fù)原值。 = 0（3）循環(huán)T-s圖如右，由于循環(huán)吸熱量

41、不變，放熱量減少，故 循環(huán)熱效率提高。13 。27和2304、空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為5.2，初終態(tài)溫度分別為K)K)J/(kg?J/(kg?cR。試計(jì) =1005若空氣作理想氣體，比熱容取定值, 氣體常數(shù)；=287pg （10+5分）。（2）壓縮過程的熵變和作功能力損失（t= 20）壓氣機(jī)的絕熱效率；算（10 ?5.2?503KT?(273?230)K?T?(273?27)K?300K 、：（1）據(jù)題意，、解21?)?(1?p?)(1?(1?.41)1.4?2?T480.T5.25K3?00K?T?T ? 2121ps?1T?T480.5K?300K12,s?0.889? Cs

42、503K?T?T300K12（2）考慮到熵是狀態(tài)參數(shù)，而過程1-2熵變?yōu)榱慵?-2 在同一條等壓線上，故 ssT503K2?1.005kJ/(kg?K)?clnln?0.046kJ/(kg?K)?s?s?s p121222T480.5.7Kss2ss?0s?s?s?s?0.046kJ/(kg?K) 所以由熵方程得因過程絕熱， f12gf12I?Ts?(273?20)K?0.046kJ/(kg?K)?13.48kJ/kg g0 5、利用水蒸氣取暖，進(jìn)入散熱器的濕飽和水蒸氣溫度為100，流出時為飽0.92?x和水，散熱器內(nèi)近似壓力不變。若為維持室內(nèi)溫度恒定為20需供熱100000kJ/h。求：（1

43、） ）以散熱器為系統(tǒng)，求過程的熵變、熵流、熵產(chǎn)及損失，環(huán)境；（2)水蒸氣的流量(kg/s大氣溫度為5（7+8分）。 飽和水和飽和水蒸氣表摘錄 ?t C?p MPa?v 3m/kg?v 3m/kg?h kJ/kg?h kJ/kg? kJ/kg?s ?K)kJ/(kg?skJ/(kgK? 0.0006112 0.00100022 0 206.154 -0.05 2500.51 2500.6 -0.0002 9.1544 9.1541 0.0000 0.01 0.0006117 0.00100018 206.012 0.00 2500.53 2500.5 5 0.0763 2488.7 9.0236 147.048 0.0008725 0.00100008 21.02 2509.71 15 0.2248 2528.07 2465.1 8.7794 0.00100094 0.0017053 77.910 62.96 25 2441.5 2546.29 104.77 0.3670 8.5560 43.362 0.0031687 0.00100302 35