05、2003热力学试题、答案1(本)

一﹑填空：（每空1分，共120=20分）1.平衡态是指在（）的条件下，系统宏观性质（）的状态。2.能量在转换过程中，数量方面服从热力学（）定律，质量方面服从热力学（）定律。3.蒸汽动力装置中，直接向环境散失热量最多的设备是（），可用能损失最多的设备是（）。4.系统作功的标志是（）变化量;传热的标志是（）变化量。5.理想气体的定压比热容与定容比热容之间的关系是（）或（）。6.绝热容器中间用隔板分开，两侧分别装有压力和温度相同的氧气和氮气，若将隔板抽出,则混合后的温度（），熵（）。7.用压缩因子z表示的实际气体状态方程为（），压缩因子可以大于、等于或小于（）。8.氧气和氮气的混合物为2m3，压力为0.1MPa,其中氮气的分容积为1.4m3,则氧气和氮气的分压力分别为()MPa,()MPa。9.用干球温度计和露点仪对湿空气测量,得到三个温度：16℃，18℃和29℃，则干球温度为（）℃，露点温度为（）℃。10.熵产的数值范围是Sg()0,而熵流的数值Sf（）。二﹑判断：（认为正确的画√，认为错误的画×。每题1分，共18=8分）1.内能和焓是温度的单值函数。2.工质吸热后必膨胀。3.熵增大的过程必为不可逆过程。4.水蒸汽的压力越高，汽化潜热越小。5.循环净功越大,则循环的热效率越高。6.一定量的理想气体经历一个不可逆过程，对外作功15kJ，放热5kJ，气体温度将升高。7.对湿空气，保持干球温度不变，若含湿量增加则为加热加湿过程。8.节流过程为一定焓过程。三﹑分析简答：（每小题6分，共64=24分）1.在p-v图中,OA为一理想气体的多变过程,在表中填入该过程中W、Q和ΔT值的正负号，并根据表中W、Q和ΔT值的正负在p-v图中画出过程OB。A2.热电厂提高热效率和减少热污染的途径有哪些？3.画出蒸汽压缩简单制冷循环的T-s图，并用各点的状态参数表示出循环制冷量、压缩机耗功及制冷系数。4.某热机在T1=2000K，T2=300K的恒温热源间循环工作，试判断:当Q2=0.5kJ，Wnet=1.5kJ时，是可逆的？不可逆的？还是不可能的？（用两种方法）四、计算:(第一题12分，第二题15分,第三题21分)1.2kg的空气稳定流经压气机，从相同的进气参数p1=0.15MPa,T1=300K,可逆压缩到相同的排气压力p2=0.45MPa。一为定温压缩，另一为绝热压缩。空气流动的宏观动能差和宏观重力位能差均可忽略不计,计算这两过程的排气温度和轴功。[空气的定压比热cP=1.004kJ/(kg·K)，气体常数取287J/(kg·K)]2.空气以近似为零的初速度流入一渐缩喷管作定熵膨胀，其入口参数为p1=2.5MPa，T1=353K，背压pb=1.5MPa，喷管出口截面积A2=10cm2，求该喷管出口气流的温度、流速及通过喷管的气体流量。[cp=1004J/(kg·K)]3.某一级抽汽回热蒸汽循环,汽轮机进汽压力为4MPa，进汽温度为400℃,抽汽压力为0.4MPa，汽轮机排汽压力为0.005MPa。(忽略泵功)1）定性画出该循环的设备系统图与T-s图,在两图上标出各对应点。2)写出抽汽率的计算式。3)写出循环吸热量q1、循环放热量q2、汽轮机轴功wTS的计算式。4)写出热效率t、汽耗率d的计算式。5)求出各点的焓值。过程ΔTWQOAOB-+-一、1.不受外界影响不随时间变化2.第一第二3.凝汽器锅炉4.比容比熵5.cp-cV=Rgν=cp/cV6.不变增大7.pv=zRgT18.0.030.079.291610.≥可≥0或＜0二、1.×2.×3.×4.√5.×6.×7.√8.×三、1.AB2.1）提高蒸汽初温、初压，降低排汽压力。2）采用再热。3）采用抽汽回热。4）尽量减少不可逆因素，如尽量减小换热温差，提高汽机相对内效率等。5)采用热电联产,减少热污染。3.qL=h1-h4(h4=h3)wC=h2-h11241hhhhwqCL4.法一：%85112TTcQ1=Q2+Wnet=2kJ%75112QQt∵ηt＜ηc∴是不可逆循环。法二：02211TQTQTQr∴是不可逆循环。过程ΔTWQOA+-+OB-+-四、1.定温过程：T2=T1=300KWt=mRgTln（p1/p2）=-189.18kJWC=-Wt=189.18kJ定熵过程：Q=0κ=1.411212)(ppTT=410.62KWt=-ΔH=mcp(T1-T2)=-222.125kJWC=-Wt=222.125kJ2.c1≈0∴p0=p1T0=T1空气νcr=0.528Rg=287J/(kg·K)pcr=p0νcr=1.328MPapcr＜pb∴p2=pb12002)(ppvv=0.058m3/kggRvpT222=305.2K)(2202TTccp=312.2m/s222vcAqm=5.35kg/s3.1）2）由回热器热平衡方程：014011hhh401401hhhh忽略泵功则：h4=h3=h2′3）q1=h1-h01′q2=(1-α)(h2-h3)wTS≈w0=(h1-h01)+(1-α)(h01-h2)=α(h1-h01)+(1-α)(h1-h2)4）10qwt0w3600dkg/(kW·h)5）h1=3215kJ/kgh01=2688kJ/kgh2=2065kJ/kgh01′=604.7kJ/kgh3=137.77kJ/kg