工程热力学期末试卷答案20050113

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1、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．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，然后由通用

2、压缩因子图查得相应的压缩因子，可求得。３．柴油机的热效率一般比汽油机高，其主要原因是什么？答：这是由于汽油机的压缩比远低于柴油机的压缩比，汽油机的热效率随压缩比降低而降低。汽油机压缩比不能过高主要受制于汽油的自燃温度低，压缩比过高易引起爆燃。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？答：不超过，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？答：不是。最佳增压比对应的最大净功，并不是最高循环热效率。２．对于的反应，初时处于化学平衡状态，由于某种原因使

3、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。答：正方向。因为根据平衡移动原理，反应平衡总是向削弱外界影响的方向移动。３．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？答：提高燃气轮机循环效率的措施：提高增压比、采用回热、在回热基础上分级压缩中间冷却、在回热基础上分级膨胀中间再热。蒸汽轮机：提高蒸汽初温初压、采用回热等。４．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？答：任何化学单质在化学标准状态下发生化学反应生成1kmol化合物时所吸收的热量称为该化合物的标准生成焓。单质的标准生成焓规定为零。引入标准生成焓是为了

4、规定化学反应过程中反应物和生成物焓的基准，方便热力计算。５．在0℃以下，有没有液态水（水）存在，有没有气态水（蒸汽）存在。答：有液态水、如冰的加压溶解；有气态水，如冰的升华现象。６．空气压缩制冷与蒸气压缩制冷各自的优缺点是什么？答：空气压缩制冷：工质易得、无污染，但值实用于制冷温度不太低的场合。　　蒸汽压缩制冷：省却膨胀机系统简化、制冷量大，工质相对于空气有更多要求，对环境有影响。　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、（温度）和（化学组分）相同。3.理想气体的定压热膨

5、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（标准状态下对应生成水蒸汽的汽化热）。6.焦—汤系数μJ=()，μJ>0是（冷）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（临界点）、两线（饱和水线）（饱和汽线）、三区（过冷水区）（过热蒸汽区）（湿蒸汽区）。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

6、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。解：1)燃气对外作功混合后仍为理气，T=1000K，总压p=1MPa2)因绝热，3)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

7、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]ps[MPa]h’[kJ/kg]h’’[kJ/kg]s’[kJ/kg.K]s’’[kJ/kg.K]100.6809211.9408.61.0421.737501.943263.2417.41.2081.685已知R22过热蒸气的有关参数如下表：