《热工基础》主观题及答案

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1、第一次作业三、主观题(共9道小题)54.某定量工质经历了1-2-3-4-1循环，试填充下表所缺的数据过程Q/kJW/kJ△U/kJ1-2013902-303953-40-10004-10答：过程Q/kJW/kJ△U/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-5555.如图所示，b、c两状态点在同一条等温线上，试判断：△uab与△uac谁大？△sab与△sac谁大？答：△uab=△uac；△sab＜△sac56.有一循环发动机工作于热源T1=1000K和冷源T2=400K之间，若该热机从热

2、源吸热1360kJ，对外作功833kJ。问该热机循环是可逆的？不可逆的？还是根本不能实现的？ηt＞ηtc违背了卡诺定理结论：该循环根本不可能实现。（也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解）57.气球直径为0.4m，球内充有压力为150kPa的空气，由于太阳辐射加热，气球直径增大到0.45m，若球内气体压力正比于气球的直径，试求过程中气体对外的做功量W。解：已知D1=0.4m时，p1=150kPa，且气球内压力正比于气球直径，即p=kD，可求得：k=375kPa/m答：过程中气体对外作功量为2.27kJ58.水在绝热混合器中与水

3、蒸汽混合而被加热，水流入的压力为200kPa，温度为20℃，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min；水蒸汽流入的压力为200kPa，温度为300℃，比焓为3072kJ/kg，混合物流出的压力为200kPa，温度为100℃，比焓为419kJ/kg。问每分钟需要多少水蒸汽。答：此绝热混合器所围空间为一稳流系，根据能量方程：59.有5g氩气，经历一热力学能不变的状态变化过程，初始状态p1=6.0?05Pa，T1=600K，膨胀终了的容积V2=3V1，氩气可作为理想气体。已知氩气的Rg=0.208kJ/(kg·K)，cp=0.5

4、23kJ/(kg稫)，求：（1）终了状态的温度T2、压力p2；（2）过程中系统热力学能、焓和熵的变化量。答：由题意：△U=0→T2=T1=600K由理想气体气体状态方程，有：60.试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？答：∵定压过程总加热量为：q=cp△T其中用来改变热力学能的部分为：△u=cV△T而cp=cV+Rg∴定压过程用来作功的部分为：w=Rg△T61.2kg某种理想气体按n=1.2可逆多变过程膨胀到原有体积的3倍，稳定地从300℃降低到60℃，膨胀过程中作功418

5、.68kJ，吸热83.736kJ，求：气体的cp和cV。答：由闭口系能量方程：62.3kg温度为80℃的热水在绝热容器中与5kg温度为20℃的冷水等压混合，水的比热为4.187kJ/(kg·K)，求此混合过程的熵变，并根据熵变的计算结果说明为什么混合过程是不可逆过程？（提示：先由热力学第一定律求混合后水的状态）答：思路：利用孤立（绝热）系熵增原理进行判断。取该绝热容器为闭口系，设热水用角标H表示，冷水用角标C表示，并注意液体cp=cV=c由闭口系能量方程：第二次作业三、主观题(共6道小题)33.压力p1=0.3MPa、温度t1=24

6、℃的空气，经喷管射入压力为0.1MPa的大气中，问应采用何种喷管？34.在lgp—h图上画出蒸气压缩制冷的理论循环图，并用线段分别标出单位质量制冷剂的制冷量q2和压缩机的耗功量w0。答：35.空气进入喷管前的温度t1=27℃，压力p1=1.5bar，出口背压pb=1bar，空气的cp=1.004kJ/（kg·K），Rg=0.287kJ/（kg·K），问：（1）应选何种喷管？（2）出口截面的流速为多少？（3）若A2=0.02m2，喷管的流量为多少？答：（1）选喷管（题目没有提到c1，可认为其很小）（2）计算出口截面的流速，由（1）可判

7、断：c2＜ccr36.某内燃机混合加热循环，压缩始点工质参数p1=0.85bar，t1=40℃，ε=15，燃烧终了的工质参数t4=2000℃，p4=75bar，膨胀终了温度t5=760K。求：（1）在p-v图、T-s图上绘出其理想循环图；（2）循环中1kg工质（工质为空气）的加热量、放热量、循环功及热效率。37.活塞式内燃机的混合加热理想循环，工质可视为理想气体空气，若循环压缩比ε=14，循环中工质的总吸热量为1000kJ/kg，其中定容过程和定压过程各占一半，压缩过程的初始状态为100kPa、27℃。试计算：（1）输出净功；（2）

8、循环热效率。38.某冷库温度需保持在－20°C，而环境温度则为30°C，若采用氨制冷机，压缩机入口处为干饱和氨蒸气，而进入节流阀的是饱和氨溶液，循环中压缩机耗功率3.5kW，试计算：①压缩机的压缩比是多少？②循环的制冷系数是多少？③制