工程热力学试卷2012春(石油大学华东)

2011-2012学年第二学期 《工程热力学》试卷

专业班级 10级— 班 姓 名 学 号 开课系室 热能与动力工程系 考试日期 2012年6月 日

题 号 得 分 一 二 三 总分 阅卷人

一、判断对错题（如正确说明原因，错误改正，每题3分，共21分）

1、闭口系统热力学第一定律数学表达式适用于任意种类工质进行的任意热力过程及循环。

2、刚性绝热容器内理想气体进行了一个自由膨胀过程后，容器内工质的熵增大，但容器内工质的温度保持不变。

3、对于一种确定的理想气体，cp-cv和cp/cv均与温度无关，为定值。

错误。根据迈耶公式cp-cv为常数与温度无关，比热容是温度的函数，cp/cv与温度有关。

4、自发过程和非自发过程都一定是不可逆过程。

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5、在温度相同的高温热源和温度相同的低温热源之间进行两个可逆正向热力循环，则以实际气体为工质的循环热效率低于以理想气体为工质的循环热效率。

6、在初态1和终态2之间某实际气体分别进行了一个可逆过程和一个不可逆过程，则不可逆过程熵变大于可逆过程熵变。

7、工质经过一个不可逆循环后，ds0,

Tqr0

二、简答及证明题（每题6分，共24分）

1、将满足以下要求的多变过程表示在p-v图上（先标出四个基本热力过程）：（1）工质膨胀、吸热且降温；（2）工质放热、降温且降压

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2、试推导理想气体定比热容可逆绝热过程的过程方程式

3、证明违反热力学第二定律的开尔文说法也必然违反克劳修斯说法

4、简要回答为何压气机要采用多级压缩和级间冷却。

3

三、计算题（五道题，共55分）

1、在一个绝热刚性封闭气缸中，配有一无摩擦且导热良好的活塞，活塞将气缸分为左、右容积相等的两部分，如右图所示。初始时活塞被固定，左边盛有1kg的压力为0.5MPa、温度为350℃的空气，右边盛有3kg的压力为0.2MPa、温度为450K的二氧化碳。试确定活塞可自由移动后，容器内气体的平衡压力和温度及各自体积。已知空气k=1.4，Rg=287 J/(kg.K)；CO2气体的k=1.289，Rg=188.9 J/(kg.K)

（10分）

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2、某换热器用蒸汽加热流体。已知蒸汽进入换热器时h1=2870kJ/kg，s1=7.8348kJ/kg.K流出换热器时x=0.85，h’=504.78kJ/kg，h’’=2706.6kJ/kg，s’=1.5301kJ/kg.K，

s’’=7.1286kJ/kg.K。求：（1）若加热量为3600000kJ/h，求所需供蒸汽量；（2）若被加热流体为水，比热容为4.18kJ/(kg.K)，水入口温度为20℃，水吸热后温度升高15℃，求被加热水流量；（3）若环境温度为15℃，求该过程引起的熵增和作功能力损失。

(12分)

5

3、设有一个由两个定温过程和两个定压过程组成的可逆热力循环，如右图所示。工质加热前的状态为p1=0.1MPa，T1=300K，工质首先从多个高温热源吸热被可逆定压加热到T2=600K，再在定温下从温度为600K高温热源每千克工质吸热400kJ。试分析： （1）该热力循环的热效率；

（2）该循环的热效率并不理想，为提高该循环的热效率可采取哪些措施。

（11分）

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4、在冬天，室外温度为-10℃。某一车间当室内温度维持20℃时，每小时通过墙壁及门窗等向外界散失的热量为3×106kJ，室内同时点着50盏100W的电灯。试问： （1）为使该车间温度保持不变，采用电暖气（电能直接变成热能）来向车间供暖，则每小时消耗多少电能？

（2）如果该热量由一理想可逆热泵来提供，问每小时消耗多少电能？ （3）两种供暖方式下，每小时的作功能力损失各是多少？

7

12分）

（

5、压力为p1=1.0MPa，温度T1=1200K的二氧化碳，以qm=3kg/s的流量进入喷管作可逆绝热膨胀，喷管出口外界背压pb=0.4MPa。试选择合适的喷管形状、并确定喷管出口流速及喷管最小截面面积。已知CO2气体的k=1.289，Rg=188.9 J/(kg.K)

（10分）

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