四:计算题。
1.某一刚性绝热容器中有一隔板将容器分为容积相等的两部分,每一部分的容积均为0.1m3.如容器一边是温度为40℃,压力为4bar的空气,另一边是温度为17℃,压力为3bar的空气。当抽掉隔板后,两部分空气均匀混合达到平衡,求混合后空气的温度,压力及混合过程中空气熵的变化。
(13分)
2.下图所示为一测量液体比热(c)的装置。该装置为一绝热刚性容器,测出输入轴功Ws和液体温升即可求得比热c。为了估算该装置的测量误差,用10mol 苯做实验。已知苯的摩尔比热Mc=133.1j/mol. K,测得Ws=6256j
的温升⊿T=4K,试计算该装置的测 量误差,并定性分析产生误差的原因。
3.两质量相等,比热相同,温度不同的物体A和B。A物体的温度为1200K,B物体的温度为600K。利用A,B物体做为热源和冷源,使可逆热机在其间工作,直至A,B两物体温度相等时为止。试求: (1) 平衡时的温度Tm及两物体总熵的变化。
(2) 若两物体直接进行热交换直到温度相等,求平衡时的温度并写出其总熵
变化的表示式。 (共10分)
4.下图所示为一蒸汽加热的热水器。其中加热蒸汽为p1 =2bar,x1=0.9的湿蒸汽,冷水温度t2=15℃。若每小时需温度t3=60℃的热水m3=600kg,试求: (1) 每小时所需的蒸汽量(m1)
(2) 每小时所需的冷水量(m2)
注: p=2bar时,h’=504.7kj/kg,h’’=2706.9kj/kg (共13分)
t2 2 1 t1,x1 3,t3,m3
5.如图所示。空调回水送入蒸发器进行减压蒸发,产生的湿蒸汽由容器上部引出,未蒸发的水由下部引出。进口参数如图中所示,试求: 空调回水流量m1=? Kg/min. (2) 蒸汽流量m3=? Kg/min
t ℃ P kpa h Kj/kg h Kj/kg 7 1.002 29.42 2513.62 15 1.71 62.97 2528.26
6.下图所示为用于生产冷空气的设计方案,热/冷源及空气参数如图中所示。试求生产1㎏冷空气至少要加给装置多少热量Qhmax。空气定压比热:cp=1.01kj/㎏℃。
(共8分)
7.两质量相等,比热相同,温度不同的物体A和B。A物体的温度为1200K,B物体的温度为600K。利用A,B物体做为热源和冷源,使可逆热机在其间工作,直至A,B两物体温度相等时为止。试求: (1)平衡时的温度Tm及两物体总熵的变化。
(2)若两物体直接进行热交换直到温度相等,求平衡时的温度并写出其总熵变化的表示式。 (共10分)
8.有一压气机将压力为1bar,温度为27℃的10kg空气压缩到压力为6bar,试按
(1) 多变指数n=1.2的多变过程求出下列各值。
(1)所需理论压缩功。 (2)压缩过程中交换的热量。
(3)将上述功和热量表示在p-V图及T-S图上。 P T
V S (共15分) 9.有两个比热为常数的同样物体,初始温度均为TI,若有一台制冷机在这两个物体之间工作,直到其中一个物体的温度降为T2,若这两个物体的压力不变,也未发生相变,试证所需功的极小值为:
Wmin=mcp(T2I/TI+T2-2TI) (共10分)
10.在下图所示的绝热容器A,B中,装有相同的理想气体。已知:TA,pA,VA
和TB,PB,VB,比热容CV可看作常量,比热力学能与温度的关系为u=cvT。若管路,阀门均绝热,求打开阀门后,A,B容器中气体的终温与终压。
A B A
11.一水冷式的油冷却器,已知油进入冷却器的温度为88℃,流量为43㎏/min,流出冷却器的温度为38℃;冷却水进入和离开冷却器的温度各为15℃和26.5℃,此冷却器在绝热的同时,可忽略动能的变化。油和水两者的焓可用△h=c△t计算,c=4.19kj/kg℃ c=1.89kj/kg℃,求冷却水的质量流量。
12.开水房烧开水,用p=95kpa,x1=0.9的蒸汽与t2=20℃,p=95kpa的水混合。试问欲得2×103kg开水,需要多少蒸汽和水?
.一制冷装置,进入蒸发器内的氨为-15℃的湿蒸汽,其干度x1=0.15,出口为干饱和蒸
汽。若冷藏室内温度为-10℃,环境温度为27℃,试求(1)每千克氨在蒸发器中的吸热量;(2)冷藏室内不等温传热引起的能量损失。
14.有一冷却塔如图所示,进水流量mw1=216t/h,进口水温为t1=38℃,被冷却至t2=21℃;进入冷却塔的空气温度为t3=20℃,相对湿度φ3=50%,并在t4=30℃,φ
4=100%时排出冷却塔。设大气压力为,试求:
(1) 列出冷却过程的质量和能量守恒方程; (2) 求每小时需供给的干空气量; (3) 求每小时水的蒸发量。
15.为了检查船舶制冷装置是否漏气,在充入制冷剂前,先进行压力实验,即将氮气充入该装置中,然后关闭所有通大气的阀门,使装置相当于一个密封的容器。充气结束时,装置内氮气的表压力为1Mpa,温度为27℃。24h后,环境温度下降为17℃(装置中氮气温度也下降为17℃),氮气的表压力为934.5Kpa。设大气压力为0.1Mpa,试问该装置是否漏气?
16.湿空气的温度为30℃,压力为0.9807×105,相对湿度为70%,试求: (1)含湿量;
(2)水蒸气分压力: (3)湿空气焓值;
(4)如果将其冷却到10℃,在这个过程中会析出多少水分?放出多少热量? 17.将温度t1?20℃,?1=60%的湿空气200kg,加热到温度t2?25℃,然后送入干燥器,空气在干燥器中在于外界绝热的情况下吸收物料中的水分,离开干燥器时相对湿度增至?3=90%。
B=0.1013Mpa。试求:
(1)湿空气在加热器中的吸热量; (2)湿空气在干燥器中吸收的水分。
18.用电炉加热2kg空气,使其温度从20℃定压升高到90℃,试求电炉提供的能量和加热过程引起的作功能力的损失(不可逆损失或有效能损失),并分别表示在T—S
13图上。空气的定压比热cp=1.004kj/kg.k,环境大气温度t0=15℃,设电炉保持1100K的温度。(10分)
19.某热泵机组用R22作制冷剂。压缩机进口为蒸发温度下的干饱和蒸气,出口为2.2Mpa,105℃的过热蒸气,冷凝器出口为饱和液体,蒸发温度为-10℃。当夏季室外温度为35℃时给房间制冷,当冬季室外温度为0℃时供暖,均要求室温能维持20℃。若室内外温差每1℃时,通过墙壁等的传热量为1100kj/h。求: (1)将该循环示意图表示在lnp-h图上; (2)求制冷系数;
(3)室外温度为35℃时,制冷所需的制冷剂流量; (4)供暖系数;
(5)室外温度为0℃时,供暖所需制冷剂流量。 已知R22的物性参数如下:
t=-10时:饱和液h’=188.7kj/kg,饱和气h’’=398.7kj/kg; p=2.2Mpa时:饱和液h’=270.5kj/kg,饱和气h’’=414.1kj/kg; p=2.2Mpa,t=105℃时:h=485.7kj/kg
20.某换热器用蒸汽加热流体。已知蒸汽进入换热器时h1=2870kj/kg,流出换热器时干度x=0.85,h’=504.78kj/kg, h’’=2706.6kj/kg,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,却水吸热后温度升高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。
工程热力学试题(一)
一:判断题(共10分)
1.p1v1/T1=p2v2/T2 也适合于理想气体不可逆过程。 ( ) 2.提高初压和降低终压,均可提高郎肯循环热效率。 ( ) 3.饱和空气的干球温度,露点温度,湿球温度都相等。 ( ) 4.在冷却塔中,理论上能够将水温降低到大气温度以下 。 ( ) 5.工质经不可逆循环后,其熵变为零。 ( ) 6.等熵过程一定是可逆绝热过程。 ( ) 7.闭口系统水蒸汽的定温过程,水蒸汽的吸热量等于膨胀功。 ( ) 8.气体的比热可以是从-∞变化到+∞的任何值。 ( ) 9.气体膨胀则压力一定降低,吸热则温度一定升高。 ( ) 10.容积效率只于余隙容积有关。 ( ) 二:选择题(共10分) (任选10题) 1.Pvk=常数(k=cp/cv)适用于:
A)一切绝热过程 。 B)理想气体绝热过程。 C)任何气体可逆绝热过程 D)理想气体可逆绝热过程 2.Q=⊿H+m⊿C2/2+mg⊿z+wS适用于:
A)开口系统任何过程。 B)稳定流动过程。
C)可逆稳定流动过程。 D)理想气体稳定流动过程。 3..湿空气处在一定温度及压力下,湿空气的密度越大,则: A)含湿量越大。 B)含湿量越小。
C)含湿量多少不一定。
4.q=cvm△T+∫pdv适合于:
A)闭口系统任何过程。 B)闭口系统理想气体可逆过程。 C)闭口系统任何工质可逆过程。 5.⊿s=cvlnT2//T1+Rln(v2/v1)适用于:
A)理想气体可逆过程。 B)理想气体任何过程。
C)任何工质任何过程。
6.Δh=cpmΔT对于理想气体适用于 ;对于实际气体适用于 。
A)定压过程。 B)定容过程。 C)任何过程。 7.ηt=1-T2/T1适用于:
A)理想气体卡诺循环。 B)任何工质卡诺循环。 C)理想气体可逆热机循环。
8.一流体流,在一稳流装置内经历一不可逆过程,加给装置的功是10KJ,向装置放热15KJ,该流体的熵变:
A)为正。 B)为负。 C)可正可负 9.经不等温传热后:
A) 热量的可用能和废热均减少。B)热量的可用能减小,废热增大。 C)热量的可用能不变,废热增大。 10.判断后,选出正确答案。
A)无约束的自由膨胀为一可逆过程。B)混合过程为一不可逆过程。C)绝热过程一定是等熵过程。
11.滞止压力为4 bar的亚音速气流,流入1bar的环境中,为使其在喷管中
充分膨胀,宜采用:
A)渐缩喷管。 B)渐扩喷管。 C)缩放型喷管。
三:填充题 (共48分)
1.写出卡诺循环的热效率ηC= ;逆卡诺循环的制冷系 数ε1c
= ;供热系数ε
2c
=
(6分)
2.理想气体经历一不可逆绝热过程,由初态1变化至终态2则有:(利用状态参数p,v。T表示)
ΔS= Δu= ; Δh= ; w= ;
Wt= . (共8分)
.3.在给出的T-S图及lgP-h图上示意性地画出一般蒸气压缩式制冷循 环,并写出制冷系数(ε1),制冷剂流量(m),压缩机功率(N),冷凝器放热量(Q1 )的表示式。 (制冷量为Q0)。
T P
S h (14分)
ε1= m=
N= Q1 =
4.在水蒸汽的T-S图,P-V图及h-S图上表示出朗肯蒸汽动力循环
(不忽略泵功),并写出其热效率表示式。
T P h S v s (共8分)
?t?
5.在给出的湿空气h-d图上,标示出下列热力过程。 h (1) A-1:加热过程.
A 。 (2) A-2:干燥冷却过程. (3) A-3:绝热加湿过程. (4) A-4:等温加湿过程. d (5)干燥冷却过程中湿空气的放热量(Q)和除湿量(D)的表示式
(6分)
Q=
D=
5. 写出理想气体可逆多变过程理论压缩功的计算式:
wt=
并将其表示在p—v图上。 (6分)
p
v
四、计算题(共32分)