工程热力学期中考试试卷(A)
(热动21,22,23,建环2),2003.11.6
一,简要回答(每题3分,共18分)
系统经一任意过程,有人认为可以根据初终态的熵的变化判断该过程是否为可逆过程,你认为如何
2. 公式dh=cpdT适用于理想气体的哪些过程
3. 内能和焓的联系和区别是什么 为什么大部分热工设备的能量计算要用焓这个参数.
4. 某系统处于某一状态,该系统的 用指的是什么
5. 一个闭口系统经历一个等压过程,其熵变为多少,某人不知下列四种答案哪一个正确 a)必为正;b)必为负;c)必为零;d)正,负,零均有可能.你认为哪个正确,并说明理由.
6. 在实际压气机中如能实现定温压缩,则为了得到高压气体,是否有必要采用多级压缩,说明理由.
二,简单计算说明题(每题5分,共20分)
1. 一个门窗打开的房间,若房内空气压力不变而温度上升,试分析房间内空气的总焓将如何变化(空气按理想气体定比热容考虑,h=cpT).
2. 一台逆循环装置可供暖和制冷两用,已知耗功5kW(即kJ/s),每小时从一大水池中取热54000kJ.a) 如果装置的目的是冷却水池中的水,则制冷系数为多少 b) 如果装置的目的是向建筑物供热,则供热系数是多少
3.两个质量和比热(cm)相同,温度分别为TA和TB的固体进行热交换,请推导说明达到热平衡的过程是一个不可逆过程.
4.工作在恒温热源间的两个可逆热机串联运行,第一个热机排出的能量进入第二个热机,假定第一个热机的效率比第二个热机高20%,最高和最低的恒温热源温度分别为1000K和300K,求第一个热机的排气温度是多少
三,作图题(12分)
1.某一个由等熵压缩,等容加热,等压加热,等熵膨胀,等容放热过程组成的循环,若去掉其中某一过程(原过程先后顺序不变),由剩余四个过程组成循环,指出哪些循环是可能的,哪些循环是不可能的,并将原循环以及后来组成的可能和不可能的循环表示在p-v和T-s图上.
四,计算题
1. 有1kg空气,在15C和0.5MPa的状态下,定压加热到200C,然后绝热膨胀,温度降低到100C,接着定容冷却到15C,最后等温压缩到初始状态.所有过程都是可逆的,并已知空气的k=1.4,cp=1.004kJ/kg.K,cv=0.715kJ/kg.K,R=0.287kJ/kg.K,试求循环的热效率,并将该循环画在p-v和T-s图上.(10分)
2. 有1000kg温度为0C的水,若放在20C的大气环境下会变成20C的水.有人设想在大气和水之间放一个可逆机,试求当该水的温度升高到20C时可逆机能作出的功.(10分)
3.一刚性容器A初始时装有10kg状态为500kPa,290K的氧气,容器通过一阀门与一垂直放置的活塞汽缸B相连,初始时汽缸内装有200kPa,290K的氧气0.08m3,由于阀门缓慢泄漏,使A中氧气漏入B中,直到最终两容器压力相等.假定活塞加大气压的压力为200kPa,过程中氧气与外界充分换热,使氧气温度保持290K不变.试求:1)过程中氧气与外界的换热量;2)过程造成的作功能力损失.已知环境温度T0=290K,氧气的R=0.2598kJ/kg.K,cp=0.92kJ/kg.K.(15分)
某热机从373K的热源取热,向300K的冷源放热,对外做功用于带动一台逆循环装置,该逆循环装置从300K的冷源吸热,向425K的热源放热.若425K热源每小时需要的热量为5000kJ.
请问:1)理想情况下热机每小时需要从373K热源吸收多少热量
2)若热机的效率仅达到理想的70%,逆循环装置的供热系数也仅为理想时的60%,问热机每小时需要从373K热源吸收多少热量
3)上述两种情况下,作功能力损失分别为多少 (15分)
已知下列公式(不一定都用上):

等熵过程:,,
等容过程:
等压过程:
等温过程:
注意:考试后请将试卷和答题纸交回,请将答案全部写在答题纸上,不要写在试卷上