清华大学工程热力学期末试卷2005

清华大学工程热力学期末试卷2005

清华大学本科生考试试题专用纸 ( A)考试课程工程热力学 2005年 1月 13日

一,简答题,简要说明理由(每题 4分,共 40分) 1.试说明反应热,热效应,燃料热值三者的区别与联系.答:热效应是指系统经历一个化学反应过程,反应前后温度相等,并且只做容积功而无其他形式的功时, 1kmol主要反应物或生成物所吸收或放出的热量,为状态量.反应热是过程量,于化学反应过程的状态及是否有其他作功过程有关.根据定义,热效应就是特定定温过程且只有容积变化功时的反应热. 1kmol燃料完全燃烧时热效应的相反值称为燃料热值. 2.已知气体的温度,压力及临界参数,如何利用通用压缩因子图确定其比容.答:知道 3.柴油机的热效率一般比汽油机高,其主要原因是什么? 4.已知房间内部墙面的温度为 16°C,如果室内空气的温度为 22°C,试问为防止墙表面凝结水珠,室内空气的相对湿度最大不应超过多少? 5.如果选取燃气轮机装置理想循环的最佳增压比,是否意味着可获得最高的循环热效率,为什么? 1 6.对于 CO+ O2→ CO2的反应,初时处于化学平衡状态,由于某种原因使得系统 2压力升高,请问化学平衡向正方向还是反方向移动,说明理由. 7.提高燃气轮机动力循环热效率的措施有那些?提高蒸汽轮机动力循环热效率的措施又有那些? 8.物质的标准生成焓是如何定义的,为什么要引入标准生成焓? 9.在 0℃以下,有没有液态水(水)存在,有没有气态水(蒸汽)存在. 10.空气压缩制冷与蒸气压缩制冷各自的优缺点是什么?二,填空题(每空 0.5分,共 10分) 1.定温定压化学反应过程自发进行的条件是( ),其平衡条件是( ) . 2.系统的化学火用为零,表明系统与环境的压力, ( )和( )相同. 1 v 3.理想气体的定压热膨胀系数α p= ).=( v T p 4.吉布斯方程之一,df= ( )dT+ ( )dv,写出对应的两个偏导数( ) )和 Maxwell关系式( ) . ( ) . 5.在标准状态下,燃料高热值与低热值之差是(

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6. 焦—汤系数μJ= ( ) ，μJ>0是（ ）效应。

7. 未饱和湿空气，其干球温度t湿球温度tw和露点温度td的大小关系为

。 （ ）

、两线（ 8. 水蒸气的一点、两线、三区具体指的是：一点（ ）

（ ）、三区（ ）（ ）（ ）。

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三、计算题（共50分）

1、具有相同压力（1MPa）和相同温度（1000K）的0.2kg的 N2，0.3kg的CO2与0.5kg的空气（将空气作为整体），混合后进入燃气轮机，经绝热膨胀至0.1MPa，燃气轮机相对内效率为0.8。（已知Rair=287.1J/kg.K，RM=8314J/kmol.K，T0=300K，cp,air=1.006kJ/kg.K，cp,N2=1.040kJ/kg.K，cp,CO2=0.866kJ/kg.K，设混合后气体的绝热指数k=1.4）。 （15分） 求: 1) 燃气轮机对外作功量；2) 系统总熵增；3) 系统作功能力损失。

2、某以地下水为冷源的热泵供暖机组，以R22为工质，工质的蒸发温度为10°C，蒸发器出口为饱和蒸气，工质的冷凝温度为50°C，冷凝器出口为饱和液体，压缩机为可逆绝热过程，压缩机耗功率为300kW。 (15分) 试求： 1）该热泵机组的供暖系数

2）若1kW供热量可满足20m2的采暖要求，求该热泵机组的供暖面积。 已知R22饱和液和饱和气的有关参数如下表：

ps [MPa] h’[kJ/kg]h’’ [kJ/kg]s’ [kJ/kg.K] s’’ [kJ/kg.K] t[°C]

1.042 1.737 1.208 1.685

已知R22过热蒸气的有关参数如下表：

p=0.6809 [MPa] p=1.943 [MPa]

h[kJ/kg] s [kJ/kg.K]h[kJ/kg] s [kJ/kg.K] t[°C]

3、某蒸汽动力循环，初参数为9MPa，530°C的水蒸气，经主汽门绝热节流后成为8MPa的水蒸气进入可逆绝热的汽轮机中膨胀作功，直到压力降为0.004MPa。忽略泵功。

试求：1）与没有节流相比，由于节流，单位工质在汽轮机中的功变化了多少？

2）节流引起的作功能力损失是多少？已知环境温度为25°C；

3）节流后循环的热效率为多少？

4）将过程和作功能力损失示意地画在T-s图上； (20分) 已知饱和水和饱和水蒸气的有关参数如下表：

p [MPa] h’[kJ/kg]h’’ [kJ/kg]s’ [kJ/kg.K] s’’ [kJ/kg.K] ts[°C]

已知过热水蒸气的有关参数如下表：

p=8 [MPa] p=9 [MPa]

h[kJ/kg] s [kJ/kg.K] h[kJ/kg] s [kJ/kg.K] t[°C]

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