1、变和作功能力损失（t0 = 20 ）（ 10+5 分）。 5、利用水蒸气取暖，进入散热器的湿饱和水蒸气温度为10 0， 0.92x ，流出时为饱 和水，散热器内近似压力不变。若为维持室内温度恒定为20 需供热 100000kJ/h。求： （1） 水蒸气的流量 ( kg/s )；（ 2）以散热器为系统，求过程的熵变、熵流、熵产及损失，环境 大气温度为 5（ 7+8 分）。 饱和水和饱和水蒸气表摘录 C t MPa p 3 m /kg v 3 m /kg v kJ/kg h kJ/kg h kJ/kgkJ/(kg K) s kJ/(kg K) s 0 0.01 5 15 25 35 70 100
2、110 0.000611 2 0.000611 7 0.000872 5 0.001705 3 0.003168 7 0.005626 3 0.031178 0.101325 0.143243 0.0010002 2 0.0010001 8 0.0010000 8 0.0010009 4 0.0010030 2 0.0010060 5 0.0010227 6 0.0010434 4 0.0010515 6 206.154 206.012 147.048 77.910 43.362 25.222 5.0443 1.6736 1.2106 -0.05 0.00 21.02 62.96 104.77
3、 146.59 293.01 419.06 461.33 2500.51 2500.53 2509.71 2528.07 2546.29 2564.38 2626.10 2675.71 2691.26 2500.6 2500.5 2488.7 2465.1 2441.5 2417.8 2333.1 2256.6 2229.9 -0.0002 0.0000 0.0763 0.2248 0.3670 0.5050 0.9550 1.3069 1.4186 9.1544 9.1541 9.0236 8.7794 8.5560 8.3511 7.7540 7.3545 7.2386 MPa p C t
4、 3 m /kg v 3 m /kg v kJ/kg h kJ/kg h kJ/kgkJ/(kg K) s kJ/(kg K) s 0.001 0.003 6.9491 24.1142 0.0010001 0.0010028 129.185 45.666 29.21 101.07 2513.29 2544.68 2484.1 2443.6 0.1056 0.3546 8.9735 8.5758 . word 专业资料 图 1 0.004 0.005 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 28.9533 32.8793 45.7988 60.0650 81.3388 99.634
5、 120.240 151.867 0.0010041 0.0010053 0.0010103 0.0010172 0.0010299 0.0010432 0.0010605 0.0010925 34.796 28.191 14.673 7.6497 3.2409 1.6943 0.88585 0.37486 121.30 137.72 191.76 251.43 340.55 417.52 504.78 640.35 2553.46 2560.55 2583.72 2608.90 2645.31 2675.14 2706.53 2748.59 2432.2 2422.8 2392.0 2357
6、.5 2304.8 2257.6 2201.7 2108.2 0.4221 0.4761 0.6490 0.8320 1.0912 1.3028 1.5303 1.8610 8.4725 8.3830 8.1481 7.9068 7.5928 7.3589 7.1272 6.8214 2012 工程热力学考题 (A) 参考题解 一、简答题（共 30 分） 1、图 1 中循环 1-2-3-a-1 和循环 1-b-3-4-1都是不可 逆 循 环 。 有 人 判 断 循环1-2-3-a-1的 热 效 率高 于 循 环 1-b-3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（5 分） 答题要点： 无
7、法判断。 因过程 3-a-1 和 1-b-3均为不可 逆，所以无法比较两个循环各自的q1和q2。 2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 K，低温热源温度为 300 K，循环的热效率 t。现将循环工质改成理想气体，则循环的热效率t与原循环热效 率比较将发生什么样的变化？为什么？（5 分） 答题要点： tt，据卡诺定理相同高温热源和低温热源间可逆循环热效率相同，与 . word 专业资料 采用的工质性质无关。 3、 “水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出 的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。” 请据热力学基本定律出发评估这种观点。
8、 （10 分） 答题要点： 将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉在热力学理论上没有向冷源放热，只从热 源吸热而将其转变为功的热机违反热力学第二定律；从工程上看， 乏汽压力远低于锅炉压力 而压缩乏汽不仅压缩设备耗功巨大而且生产困难，无法实现。 二、计算题（共 70 分） 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kPa 、温度 20 ，喷嘴内径为0.002m时，射出水流温度20，压力100kPa ，流速 1000m/s，已知 在 200kPa 、 20 时， 3 0.001002m /kgv， 假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。 （10 分） 解 2 f 2 1000m
9、/s(0.002m) 3.135kg/s 40.001002m /kg V m qc A q vv 能量方程 22 f1f 2 1122s 0 22 cc qhgzhgzw 据题意， 121221 0qttuuzz、，所以 2 f 2 221 1 () 2 s c wp vp v 2 33 (1000m/s) 100kPa 0.001002m /kg200kPa 0.001002m /kg 2 1000 =500.0kJ/kg 3.135kg/s500.0kJ/kg=1567.2kW ms Pq w 2、某太阳能供暖的房屋用58 0.3m的大块混凝土板作为蓄热材料，该混凝土的密 . word
10、专业资料 图 2 度为 2300kg/m 3，比热容 0.65kJ/(kg K)。若混凝土板在晚上从23 冷却到18 （室内温 度） ，求此过程的熵产。 （10 分） 解混凝土板的质量 3 2300kg/m5m8m0.3m27600kgmV 混凝土板的释热量 27600kg 0.65kJ/(kg K)(23 C 18 C)89700kJ Qmc T 混凝土的熵变 22 2 1 11 1 d ln (27318)K 27600kg 0.65kJ/(kg K)ln305.63kJ/K (27323)K Tqc T Smmmc TTT 环境介质的熵变 2 0 89700kJ 308.25kJ/K (
11、27318)K Q S T gi s o12 3 0 5. 6 3 k J/ K3 0 8. 25 k J/ K2. 62 k J/ KSSSS 3、某活塞式内燃机定容加热理想循环（图2 循环 1-2-3-4-1），压缩比 =10 ，压缩冲程的起点状态是 t1=35 、p1=100kPa 。加热过程中气体吸热650kJ/kg。 假定比热容为定值，且cp =1.004kJ/ （kg K）， =1.4 ，求： （1）循环中各点的温度、压力和循环热效率；（2）若循环 压缩过程和膨胀过程均不可逆，两过程的熵产分别为0.1kJ/(kg K) 和0.12 kJ/(kg K) ，求工 质经循环后的熵变；（3） 若膨胀过程持续到5（p5 = p1），画出循环T-s图，并分析循 环热效率提高还是下降。（10+5+5分） . word 专业资料 解 （1）各点的温度和压力 g1 1 1 3 3 287 J/(kg K)(35273.15) K 0.884 4m /kg 100 10 P
