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1、2010江苏大学硕士研究生入学考试_工程热力学_(附答案)2020江苏大学硕士研究生入学测试工程热力学(附答案)一、名词解释：20分1、多变经过：2、临界点：3、滞止焓：4、相对湿度：5、干度：二、是非判定题：正确地打“；错误的打“，并加以改正。20分1、工质从状态1变化到状态2，不管中间经历了什么经过，其熵的变化都相等。2、用100的热源非常缓慢地给冰、水混合物加热，混合物经历的是准静态经过。该加热过程是可逆经过。3、任何燃气轮机装置都能够通过回热的措施提高其热效率。4、沸腾的水总是烫手的。5、压气机的绝热压缩经过，由于无散热损失，所以在压力升高比一定的条件下，所消耗的功最小。6、空气的湿球
2、温度总是低于干球温度。7、水蒸气的定压气化经过，由于温度不变，所以内能不变。8、处于热力学平衡状态的系统必然是一个均匀系统。9、两杯温度不同的水，在等压下进行绝热混合，其熵不变。10、一绝热容器中间有隔板分开，一侧装有空气，另一侧为真空，现抽去隔板，由于空气经历了绝热膨胀经过，所以温度下降。三、选择题：21分1、下列讲法正确的是。a工质对外作出膨胀功，就一定吸热；b吸热经过一定升温；c要使工质升温，就一定通过加热的方式实现；d工质体积膨胀，是使热变功的的根本途径。2、某实验报告称，温度为800K、压力为6Mpa的燃气进入燃气轮机，在燃气轮机内绝热膨胀后流出燃气轮机。在燃气轮机出口测得的数据是：
3、p2=0.9Mpa，T2=450K，则该经过是。(1.004/.0.2874/.)pgckJkgKRkJkgK=a可逆的b不可逆的c不可能实现的3、某制冷循环中，工质从温度为73的冷源吸热100kJ，并将220kJ的热量传递给温度为27的热源，则此循环为。a可逆循环b不可逆循环c不可能实现4、工质经历了一个放热、升温、压力增加的多变经过，该经过多变指数的范围是。a01nd0nc0S?=d无法判别6、热力学第一定律和第二定律表明，对于实际热力经过。a能量守恒，可用能也守恒b能量守恒，可用能增加c能量守恒，可用能减少d能量减少，可用能也减少7、空气在渐缩形喷管中作一元、定熵流动，已知进口状态T1=
4、300K、p1=5bar、cf1=100m/s，背压pb=1bar，则喷管出口。a21ppb21pp较这两种方案在各自理想的条件下的余热利用率。低温余热源温度：2150t：高温热用户的温度：300；环境温度：25。提示：余热利用率即为向高温热源提供的热量和低温余热源放热量之比。12分4、画出朗肯循环的Ts图，并通过图讲明蒸气初、终参数对循环热效率的影响。10分四、计算题：52分1、有一储气罐，初始时其内部为真空，如下图，现连接于输气管道进行充气。已知输气管内空气状态始终保持稳定，p1=3Mpa，T1300K，h1=301.8kJ/kg。储气罐的容积为0.5m3，当储气罐内气体的压力为2Mpa时
5、，停止充气。如忽略充气经过中气体的流动动能及重力位能的影响，而且管路、储气罐、阀门都是绝热的，若该气体和温度的变化关系为u0.72TkJ/kg，求充气后储气罐内气体的温度。10分2、压力为6Mpa，干度为0.75的蒸汽稳定流经一个直径为0.02m的绝热管道，经过阀门后绝热节流到0.1Mpa。如下图，若要求p(Mpa)h(kJ/kg)h(kJ/kg)v(m3/kg)v(m3/kg)0.1417.522675.10.00104321.694361213.32783.80.00131900.032443、有一台可逆热机，经历了定容吸热12、定熵膨胀23和定温放热31三个经过完成了一个循环。假设工质是
6、理想气体，比热为定值，循环各点的温度T1、T2、T3已知。1试将此循环定性地表示在p-v图和T-s图上。2试写出以各点温度表示的循环热效率计算式。3试讨论改变哪一点参数能够提高循环热效率？用平均温度法在T-s图上加以讲明。12分4、在一台蒸汽锅炉中，烟气定压放热，温度从1500降低到250，所放出的热量用以生产水蒸气。压力为9.0Mpa，温度为30的锅炉给水被加热、汽化、过热成压力为9.0Mpa，温度为450的过热蒸汽。将烟气近似为空气，取比热为定值，且cp=1.079kJ/kg?K。试求：1产生1kg过热蒸汽需要多少kg烟气？2生产1kg过热蒸汽时，烟气熵的减小以及过热蒸汽的熵增各为多少？3
7、将烟气和水蒸气作为孤立系统，求生产1kg过热蒸汽时，孤立系统熵的增大为多少？设环境温度为15，求作功能力损失。18分附表：未饱和水和过热蒸汽参数表部分p(Mpa)t()h(kJ/kg)s(kJ/kg?K)9.030133.860.4338D2D1h真空9.04503256.06.4835参考答案一、名词解释;20分1、多变经过：一切有规律的热力经过的总称。2、临界点：当压力增加至某一压力时，饱和水的状态和干饱和蒸汽的状态重合，成为为汽、水不分的状态，为临界点。3、滞止焓：绝热滞止时气体的焓为滞止焓。它等于绝热流动中任一位置气体的焓和流动动能之和。4、相对湿度：未饱和湿空气的绝对湿度和同温度下饱
8、和湿空气的绝对湿度的比值。表示了湿空气中水蒸汽含量的饱和程度。5、干度：湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽的质量成分。二、是非判定题：正确地打“；错误的打“，并加以改正。20分1、工质从状态1变化到状态2，不管中间经历了什么经过，其熵的变化都相等。对。熵是状态参数。2、用100的热源非常缓慢的给冰、水混合物加热，混合物经历的是准静态经过。该加热经过是可逆经过。错。温差传热。3、任何燃气轮机装置都能够通过回热的措施提高其热效率。错。回热的条件是气轮机出口温度高于压气机出口燃烧室进口温度。4、沸腾的水总是烫手的。错。沸腾时的温度和压力有关，压力越低，温度越低，因而，沸腾不一定烫手。5、压气机的绝热压缩经过，由
9、于无散热损失，所以在压力升高比一定的条件下，所消耗的功最小。错。等温压缩最省功。6、空气的湿球温度总是低于干球温度。错。对于饱和湿空气湿球温度等于干球温度。7、水蒸气的定压气化经过，由于温度不变，所以内能不变。错。水蒸汽不是理想气体。8、处于热力学平衡状态的系统必然是一个均匀系统。错。平衡状态不一定是均匀状态，例如饱和蒸汽。9、两杯不同温度的水，在等压下进行绝热混合，其熵不变。错。绝热混合经过是不可逆经过，熵增加。10、绝热容器中间有隔板分开，一侧装有空气，另一侧为真空，现抽去隔板，由于空气经历了绝热膨胀经过，所以温度下降。错。内能不变，温度不变。三、选择题：21分1、判定后选择的正确答案是d
10、。a、工质对外作出膨胀功，就一定吸热；b、吸热经过一定升温；c、要使工质升温，就一定通过加热的方式实现；d、工质体积膨胀，是使热变功的的根本途径。2、某实验报告称，温度为800K，压力为6Mpa的燃气进入燃气轮机，在燃气轮机内绝热膨胀后流出燃气轮机。在燃气轮机出口测得的数据是，p2=0.9Mpa，T2=450K，试分析，该经过是(c)。1.04/.0.2874/.)pckJkgKRkJkgK=a可逆的：b不可逆的：c不可能实现的。3、某制冷循环中，工质从温度为73的冷源吸热100kJ，并将热量220KJ传给温度为27的热源，则此循环为：(b)。a可逆循环b不可逆循环c不可能实现4、工质经历了一
11、个放热，升温，压力增加的多变经过，其多变指数变化的范围是b。a、01n；d、0n；c、0S?=；d、无法判别6、热力学第一定律和第二定律表明，对于实际热力经过c。a、能量守恒，可用能也守恒；b、能量守恒，可用能增加；c、能量守恒，可用能减少；d、能量减少，可用能也减少。7、空气在渐缩形喷管中作一元、定熵流动，已知进口状态T1=300K、p1=5bar、cf1=100m/s，背压pb=1bar，则喷管出口(a)。a、21pp；b、21pp无膨胀空间，所以不可能将燃气轮机出口的排气送入另一个透平作功。2、将排气送入压气机升压后在送入透平作功，不可能，由于压缩机消耗功和透平作功抵消。热机循环目的是热
12、变功，无吸热经过，不可能实现热机循环。3、将排气送入回热器，预热压气机前的空气，是可行的。压缩后温度升高，节能。3、试根据下列条件在无其他动力源的情况下，设计出两种低温余热利用装置的方案，并比拟这两种方案在各自理想的条件下的余热利用率。低温余热源温度：2150t=：高温热用户的温度：300；环境温度：25提示：余热利用率即为向高温热源提供的热量和低温热源放热量之比。12分解：1、制冷机：202102732.82300150QW+=-202.82QW=103.82QW=热机：01112527310.48300273tWQQQ+?=-=?+?102.08QW=1100203.822.080.617
13、2.82QQWWQW-=热利用率(2)、热机：01112527310.296150273tWQQQ+?=-=?+?103.378QW=制冷机：103002732.08430025QW+=-102.084QW=112.0840.6173.378QQ=热能利用率4、画出朗肯循环的T-s图，并通过图讲明蒸气初、终参数对循环热效率的影响。10分Q2制冷机Q1W0Q1,热机Q2,150t=300t=25t=Q1热机Q2W0Q2,制冷机Q1,150t=25t=300t=提高蒸汽初温后：11mmTT，22mmTT=由211mtmTT=-可知提高蒸汽初温后热效率提高。提高蒸汽初压后：11mmTT，22mmTT
14、=由211mtmTT=-可知提高蒸汽初压后热效率提高。降低乏气压力后：11mmTT绝热节流到0.1Mpa。如下图，若要求节流前后蒸汽的流速保持不变，则节流后管道直径为多少米？12分p(Mpa)h(kJ/kg)h(kJ/kg)v(m3/kg)v(m3/kg)0.1417.522675.10.00104321.694361213.32783.80.00131900.03244解：稳定流动：fmAcv进口处：311111()0.0013190.75(0.032440.001319)0.0247/vvxvvmkg=+-=+?-=11111()1213.30.75(2783.81213.3)2391.1
15、75/hhxhhkJkg=+-=+?-=224213.140.023.141044dAm-?=?出口处：112391.175/hhkJkg=222222391.175417.521973.6550.8742675.1417.522257.58hhxhh-=-322222()0.00104320.874(1.69430.0010432)1.481/vvxvvmkg=+-=+?-=1122121212ffAcAcAAvvvv=42212213.14101.4811.883100.0247AAvmv-?=?=?222441.883100.1553.14Adm-?=3、有一台可逆热机，经历了定容吸热1
16、-2、定熵膨胀2-3和定温放热3-1之后完成了一个循环。假设工质是理想气体，比热为定值，循环各点的温度T1、T2、T3已知。1试将此循环定性地表示在p-v图和T-s图上。2试写出循环热效率计算式。3试讨论改变哪一点参数能够提高循环热效率？用平均温度法在T-s图上加以讲明。解：1D2D1PT22213133vs2吸热量：1021()vqcTT=-由于2-3经过是定熵膨胀经过，所以有112233kkTvTv-=又由于12经过是定容吸热经过，所以12vv=；31是定温放热经过，所以13TT=。所以112233kkTvTv-=?112113kkTvTv-=?111132kvTvT-?=?放热量：111
17、12101322lnlnln1ggvRTvTTqRTcTvkTT=-所以热效率12011221102121lnln111()vtvTTcTTqTTqcTTTT=-=-=-3如下图，通过提高状态点2的参数能够提高循环热效率。从由平均温度表示的热效率公式：211mtmTT=-能够看出：提高状态点2的参数后，平均放热温度2mT不变，而平均吸热温度1mT升高，所以循环热效率t提高。4、在一台蒸汽锅炉中，烟气定压放热，温度从1500降低到250，所放出的热量用以生产水蒸气。压力为9.0Mpa，温度为30的锅炉给水被加热、汽化、过热成压力为9.0Mpa，温度为450的过热蒸汽。将烟气近似为空气，取比热为定
18、值，且cp=1.079kJ/kg?K。试求：1产生1kg过热蒸汽需要多少kg烟气？2生产1kg过热蒸汽时，烟气熵的减小以及过热蒸汽的熵增各为多少？3将烟气和水蒸气作为孤立系统，求生产1kg过热蒸汽时，孤立系统熵的增大为多少？设环境温度为15，求作功能力损失。18分附表：未饱和水和过热蒸汽参数表部分p(Mpa)t()h(kJ/kg)s(kJ/kg?K)9.030133.860.43389.04503256.06.4835解：1、下标“1代表烟气，“2代表蒸汽，“代表入口，“代表出口。111122()pmctthh-=-2211113256.6133.863122.742.315()1.079(1500250)1348.75phhmkgctt-=-?-需要2.315kg烟气。2、烟气熵的减少：11111250ln2.3151.079ln4.476/.1500pTSmckJkgKT?=?=-蒸汽熵的增加：2222()6.48350.43386.0497/.SmsskJkgK?=-=-=3、124.4766.04971.5737/.isoSSSkJkgK?=?+?=-+=作功能力损失：0(15273)1.5737453.226lisoWTSkJ=?=+?=