工程热力学试题

习题一：压差是驱动流体流动的动力源，通常泵被用来提高流体压力。一个汽油泵的工作功率为5.2kW。如果油泵的进出口压力差为5kPa时，忽略动能和势能差，请计算最大可能的体积流率。假设汽油的密度为0.75kg/L。习题二、典型的电热水器的效率为90%，每年用电费用为2400元，目前的电费为每度电0.48元。如果采用节能型热泵热水器，单台售价比电热水器高2400元，如其效率（COP，热泵系数）为2.2，请问使用该热泵热水器多少年后，其节能经济性才能得以发挥。另外，假如热泵热水器的效率从1.2逐渐变化至3.0时，所需时间的变化情况，请从热力学角度予以分析。习题三、热机从高温热源1500K吸收热量，吸热量为700kW，然后将废热排放给320K的冷源。实际测量的热机输出功为320kW。试求可逆热机的做功值？不可逆损失值？热机的热力学效率和热力学第二定律效率？假定环境温度为25C。习题四、一个刚性容器内被隔板等分成2部分。一部分中充灌1.5kg的压缩液体水，其压力为300kPa，温度为60C。另一部分被抽成真空。当隔板去除后，液态水将膨胀，整个容器将被水充满，容器的终了压力为15kPa。请问整个过程中，水的熵变是多少？如将该容器与环境作为孤立系，孤立系熵变为零，请问环境温度为多少？如果终了压力从15kPa逐渐变化到30kPa，请问容器内工质的熵变是多少？如将该容器与环境作为孤立系，孤立系熵变为零，请问环境温度如何变化？习题五、GE生产的7FA型燃气轮机为一基本型燃气轮机循环，其热效率为35.9%，输出净功为159MW。该燃气轮机的循环增压比为14.7，透平的进口温度1288度，排气温度为589度，其气体质量流量为1536吨/小时。试计算压气机和透平的绝热效率（假定二者相等）。环境温度为20度，环境压力为100kPa。习题六、蒸汽膨胀机一端连着发电机，另一端连接空气压缩机。25kg/s的蒸汽以12.5MPa、5000C的热力状态进入膨胀机进行绝热膨胀，出口压力为10kPa、干度为0.92。空气压缩机的空气流量为10kg/s，其进口参数为压力98kPa、温度295K，其经过绝热压缩后，出口压力为1MPa、出口温度为620K，（忽略膨胀机的进出口动能、势能差，系统为稳态流动）1、请计算该过程中发电机获得的净功，以及该过程中膨胀机和压缩机的各自熵产与总熵产。2、空气压缩机的热力参数与蒸汽的进口参数保持不变，蒸汽膨胀机的出口压力保持10kPa，此时蒸汽膨胀机的等熵效率由0.7变化到0.95，请计算发电机净功，以及该过程中膨胀机和压缩机的总熵产与蒸汽膨胀机的等熵效率的变化关系。3、蒸汽膨胀机的热力参数与空气压缩机的进口参数保持不变，空气压缩机的出口压力保持1MPa，此时空气压缩机的等熵效率由0.6变化到0.85，请计算发电机净功，以及该过程中膨胀机和压缩机的总熵产与蒸汽膨胀机的等熵效率的变化关系。