北京工业大学2015-2016学年工程热力学试题

北京工业大学2015—2016学年第一学期《工程热力学》考试试卷A卷考试说明：考试时间为90分钟,采用闭卷方式，适用于建筑环境与设备工程专业.承诺：本人已学习了《北京工业大学考场规则》和《北京工业大学学生违纪处分条例》，承诺在考试过程中自觉遵守有关规定，服从监考教师管理，诚信考试，做到不违纪、不作弊、不替考。若有违反，愿接受相应的处分。承诺人：学号：班号：。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。注：本试卷共3大题，共8页，满分100分，考试时必须使用卷后附加的统一答题纸和草稿纸。卷面成绩汇总表（阅卷教师填写）题号一二三总成绩满分得分一、是非题，对的划“√”，错的划“×”（共10小题，每题2分,共20分）1、20公斤100℃的饱和水和20公斤500℃的铁块都具有内能和热量。（）。2、熵减小的过程不能发生。（）。3、闭口系统的能量方程QUW可以用于可逆过程，也可以不可逆过程。（）。4、容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（）5、对于过热水蒸气，其干度值x1。（）6、绝热节流过程是定焓过程。（）7、孤立系统是个假想的系统，它的熵可以增加可以减小。（）8、范德瓦尔方程2RTapvbv是实际气体方程的一种描述方式，其中常数a是得分用来修正实际气体分子本身占有体积，常数b是用来修正实际气体分子间有作用力。（）9、任何热力循环的热效率均可以用下式来表示：221111tqTqT。（）10、湿空气的焓表示1kg湿空气中水蒸气的焓和干空气的焓之和。（）二、简答题（共7小题，每题5分,共35分）1、定压、定温、绝热和定容四种典型的热力过程，其多变指数的值分别是多少？2、画出朗肯循环的T-s图，并用各点参数写出朗肯循环的吸热量、放热量、汽轮机所作的功及循环热效率的表达式。得分3、试写出理想气体当比热为定值时内能与焓的计算式，并说明二者间的关系。4、试在p-v图或T-s图标出水蒸汽定压发生过程的一点、两线、三区、五态。5、判断下面p-v图中理想气体定温线群的变化趋势，并说明判断理由和过程。6、在p-v和T-s图上表示出单级活塞式压气机的定熵压缩、定温压缩及实际多变压缩过程的压缩轴功，并说明哪种压缩过程最优。7、一建筑物冬天利用空气源热泵采暖，室内温度20℃，室外环境温度-10℃，建筑物面积100平米，要保持采暖温度，需要提供10kW的热量，请问空气源热泵的耗电量是多少？三、计算题（共3小题，每题15分,共45分）1、（15分）1kg空气，初态p1=1.5MPa、t1=550℃，在气缸中可逆定容放热到p2=0.8MPa,然后可逆绝热压缩到t3=550℃，再经可逆定温过程回到初态。（空气的气体常数R=287J/kg·K，定压比热=1.0045kJ/kg·K）求：（1）在p-v图或T-s图上表示以上热力过程；（2）求出各过程的△u、△s、w和q；得分2、（15分）1kg的理想气体（R=2.287kJ/(kg.k)），由初态p1=105Pa,T1=400K被等温压缩到终态p2=106Pa,T2=400K。试计算：（1）经历一可逆过程；（2）经历一不可逆过程。在两种情况下的气体的熵变、环境熵变、过程熵产及有效能损失。（已知不可逆过程实际耗功比可逆过程多耗20%。环境温度300K。）3、（15分）进入出口截面面积A2=10cm2的渐缩喷管的空气初态参数为p1=2×106Pa、t1=27℃，初速度很小，可以忽略不计。求空气经喷管射出时的速度、流量以及出口截面处空气的状态参数v2、t2。设喷管背压分别为1.5MPa、1MPa。(空气相应的参数如下：比热比κ=1.4，临界压力比=0.528，定压比热=1.005kJ/kg.K)