(完整word版)清华大学2004至学年工程热力学期末考试试题

清华大学2004至2005学年工程热力学期末考试试题

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？

6. 对于的反应，初时处于化学平衡状态，由于某种原因使得系统压力

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？

(完整word版)清华大学2004至2005学年工程热力学期末考试试题 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。 3. 理想气体的定压热膨胀系数( )。 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（ ）。 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（ ）。 8. 水蒸气的一点、两线、三区具体指的是：一点（ ）、两线（ ）（ ）、三区（ ）（ ）（ ）。 (完整word版)清华大学2004至2005学年工程热力学期末考试试题

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： t[°C] 10 50 ps [MPa] 0.6809 1.943 h’[kJ/kg] h’’ [kJ/kg] s’ [kJ/kg.K] s’’ [kJ/kg.K] 211.9 263.2 408.6 417.4 1.042 1.208 1.737 1.685 已知R22过热蒸气的有关参数如下表： p=0.6809 [MPa] h[kJ/kg] 446.5 454.0 461.6 p=1.943 [MPa] h[kJ/kg] 427.9 437.6 446.9 t[°C] 60 70 80 s [kJ/kg.K] 1.860 1.882 1.904 s [kJ/kg.K] 1.717 1.746 1.772 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(完整word版)清华大学2004至2005学年工程热力学期末考试试题 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] 0.004 8.0 9.0 ts[°C] h’[kJ/kg] h’’ [kJ/kg] s’ [kJ/kg.K] s’’ [kJ/kg.K] 2553.45 2757.70 2741.92 0.4221 3.2066 3.2854 8.4725 5.7430 5.6771 28.9533 121.3 295.048 1316.5 303.385 1363.1 已知过热水蒸气的有关参数如下表： p=8 [MPa] h[kJ/kg] 3446.0 3470.4 3494.7 p=9 [MPa] h[kJ/kg] 3435.0 3459.7 3484.4 t[°C] 520 530 540 s [kJ/kg.K] 6.7848 6.8153 6.8453 s [kJ/kg.K] 6.7198 6.7509 6.7814