清华大学工程热力学99级期末试卷

 清华大学本科生考试试题专用纸 考试课程：工程热力学（A） 2001 年 1 月 12 日 一、简答题，简要说明理由（每题4分，共40分） 1. 对定量湿空气进行定压加热，试说明水蒸气分压、露点温度、相对湿度、含湿量、焓和熵的变化。 2. 压缩因子的定义与物理意义是什么？ 3. 定温定压化学反应过程自发进行的条件是什么？其平衡条件又是什么？ 4. 我们知道卡诺循环的效率高，为什么蒸汽动力循环利用了水蒸汽在两相区等压等温的特点，而不采用卡诺循环？ 5. 在蒸汽轮机动力循环中，蒸汽初终态参数如何影响热效率？一般采用哪些措施提高热效率？ 6. 当系统与环境处于同一温度和压力时，系统的 用是否为零，为什么？ 7. 已知气体的温度、压力和临界参数，如何利用压缩因子图确定气体的比容。 8. 在喷管的进口参数一定的条件下，随着喷管背后压力的降低，对于渐缩喷管，出口速度和流量如何变化，而对于缩放喷管，出口速度和流量又如何变化。 9. 从能量利用的角度，简要说明热泵供暖与电加热器取暖的优劣。 10. 燃气轮机装置理想循环的最佳增压比，是意味着可获得最高的循环热效率吗？说明理由。 二、填空题（第1题4分，后每题2分，共10分） 1. 填充下面两个吉布斯方程，并用全微分关系写出对应的这两个方程的Maxwell关系式： dh= ( )ds + ( )dp df= ( )dT + ( )dv 2. 水蒸汽的汽化潜热在温度高时较（ ）。 3. 焦—汤系数μJ= ( ) ，μJ>0是（ ）效应，μJ<0是（ ）效应。1⎛∂v⎞4. 理想气体的定压热膨胀系数αp=⎜⎟=( )。 v⎝∂T⎠p 三、作图题（每题5分，共10分） 1、请在p-v图和T-s图上画出由等熵压缩、等容加热、等压加热、等熵膨胀、等容放热组成的混合加热内燃机循环。若取掉其中某一过程（原过程先后顺序不变），由余下的四个过程组成循环，哪些循环是可能的，哪些循环是不可能的，请将可能的循环画在p-v图和T-s图上。 2、请在T-s图上，说明简单的、加回热的、和间冷+回热的这三种勃雷登循环（燃气轮机循环）的热效率和循环净功的大小关系。

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四、计算题（共40分）

1、 某制热制冷两用空调机用R22作制冷剂。压缩机进口为蒸发温度下的干饱和蒸气，出口为2.2MPa，105oC的过热蒸气，冷凝器出口为饱和液体，蒸发温度为-10 o

C。当夏季室外温度为35 oC时给房间制冷，当冬季室外温度为0 oC时给房间供暖，均要求室温维持在20 oC。若室内外温差每1 oC时通过墙壁等的传热量为1100kJ/h(千焦/小时)。（15分） 已知R22的物性参数为：

t=−10oC时，饱和液h'=188.7kJ/kg，饱和气h''=398.7kJ/kg p=2.2MPa时，饱和液h'=270.5kJ/kg，饱和气h''=414.1kJ/kg p=2.2MPa，t=105oC时，过热蒸气h=485.7kJ/kg

求：（1）将该循环示意图画在lnp-h图上。 （2）制冷系数

（3）室外温度为35 oC时制冷所需的制冷剂流量。 （4）供暖系数

（5）室外温度为0 oC时供暖所需的制冷剂流量。 2、p1=0.6MPa, 0.58kmol的氧气与p2=0.8MPa, 0.42kmol氮气实现等绝热刚性容器中，温混合，混合气体的压力为0.67MPa，试求混合熵增。若两种气体皆为氧气，混合熵增又为多少。（10分）

3、某发电厂采用蒸汽动力循环（简单朗肯循环），蒸汽以p1=4MPa，t1=450oC的凝汽器中凝结温度为30oC，忽略泵功。初态进入汽轮机，汽轮机的内效率ηoi=0.8，已知环境温度为25 oC。（15分） 从水蒸气图表查得：

p1=4MPa,t=450oC,h=2835.6kJ/kg,s=6.1355kJ/kg.K p1=4MPa,ts=250.33oC,h'=1087.5kJ/kg,h''=2799.4kJ/kg t=30.0oC,ps=4.2417kPa,h'=125.66kJ/kg,h''=2555.9kJ/kg

s'=0.4365kJ/kg.K,s''=8.4537kJ/kg.K 试求：（1）循环热效率

（2）汽轮机出口的干度，焓和熵

（3）在T-s图上画出循环各过程，并画出汽轮机的 用损失。

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