江苏大学硕士研究生入学考试工程热力学附答案4560.docx
《江苏大学硕士研究生入学考试工程热力学附答案4560.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《江苏大学硕士研究生入学考试工程热力学附答案4560.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![江苏大学硕士研究生入学考试工程热力学附答案4560.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-1/31/6f04d1d0-6db1-4069-b2ab-4b91389e5967/6f04d1d0-6db1-4069-b2ab-4b91389e59671.gif)
江苏大学硕士研究生入学考试工程热力学附答案4560
封面
1/11
作者:
PanHongliang
仅供个人学习
2010江苏大学硕士研究生入学考试工程热力学(附答案)
一、名词解释:
(20分)
1、多变过程:
2、临界点:
3、滞止焓:
4、相对湿度:
5、干度:
2/11
二、是非判断题:
(正确地打“√”;错误的打“×”,并加以改正。
)(20分)
1、工质从状态1变化到状态2,不论中间经历了什么过程,其熵的变化都相等。
2、用100℃的热源非常缓慢地给冰、水混合物加热,混合物经历的是准静态过程。
该加热过程是可逆过程。
3、任何燃气轮机装置都可以通过回热的措施提高其热效率。
4、沸腾的水总是烫手的。
5、压气机的绝热压缩过程,由于无散热损失,所以在压力升高比一定的条件下,所消耗的功最小。
6、空气的湿球温度总是低于干球温度。
7、水蒸气的定压气化过程,由于温度不变,所以内能不变。
8、处于热力学平衡状态的系统必然是一个均匀系统。
9、两杯温度不同的水,在等压下进行绝热混合,其熵不变。
10、一绝热容器中间有隔板分开,一侧装有空气,另一侧为真空,现抽去隔板,由于空气经历了绝热膨胀过程,所以温度下降。
三、选择题:
(21分)
1、下列说法正确的是。
(a)工质对外作出膨胀功,就一定吸热;
(b)吸热过程一定升温;
(c)要使工质升温,就一定通过加热的方式实现;
(d)工质体积膨胀,是使热变功的的根本途径。
2、某实验报告称,温度为800K、压力为6Mpa的燃气进入燃气轮机,在燃气轮机内绝热膨
胀后流出燃气轮机。
在燃气轮机出口测得的数据是:
p2=0.9Mpa,T2=450K,则该过程是。
(a)可逆的(b)不可逆的(c)不可能实现的
3、某制冷循环中,工质从温度为-73℃的冷源吸热100kJ,并将220kJ的热量传递给温度为
27℃的热源,则此循环为。
3/11
(a)可逆循环(b)不可逆循环(c)不可能实现
4、工质经历了一个放热、升温、压力增加的多变过程,该过程多变指数的范围是。
(a)(b)(c)(d)
5、系统经历了一个不可逆的放热过程,在该过程中,外界对系统作功150kJ,系统放热100kJ,
则系统的熵的变化。
(a)(b)(c)(d)无法判别
6、热力学第一定律和第二定律表明,对于实际热力过程。
(a)能量守恒,可用能也守恒(b)能量守恒,可用能增加
(c)能量守恒,可用能减少(d)能量减少,可用能也减少
7、空气在渐缩形喷管中作一元、定熵流动,已知进口状态
T1=300K、p1=5bar、cf1=100m/s,
背压pb=1bar,则喷管出口。
(a)
(b)
(c)
(d)
三、分析题:
(37分)
1、试推导理想气体定压比热cp与定容比热cv关系式:
cp-cv=Rg。
(5分)
2、燃气轮机理想简单循环的废气排气温度高达400~500℃,废气排放到大气中的余热很为可观,因此,有人提出下述三种方案,试分析是否有效,为什么?
(1)、将燃气轮机出口的排气送入另一个透平作功;
(2)、将排气送入压气机升压后在送入透平作功;
(3)、将排气送入回热器,预热压气机前的空气。
(10分)
3、试根据下列条件在无其他动力源的情况下,设计出两种低温余热利用装置的方案,并比
较这两种方案在各自理想的条件下的余热利用率。
低温余热源温度:
:
高温热用户的温
度:
300℃;环境温度:
25℃。
(提示:
余热利用率即为向高温热源提供的热量与低温余热源放热量之比。
)(12分)
4、画出朗肯循环的T-s图,并通过图说明蒸气初、终参数对循环热效率的影响。
(10分)
四、计算题:
(52分)
1、有一储气罐,初始时其内部为真空,如图所示,现连接于输气管道进行充气。
已知输
4/11
气管内空气状态始终保持稳定,
p1=3Mpa,T1=300K,h1=301.8kJ/kg。
储气罐的容积为0.5m
3,
当储气罐内气体的压力为
2Mpa时,停止充气。
如忽略充气过程中气体的流动动能及重力位
能的影响,而且管路、储气罐、阀门都是绝热的,若该气体与温度的变化关系为
u=0.72T
kJ/kg,求充气后储气罐内气体的温度。
(10分)
2、压力为6Mpa,干度为0.75的蒸汽稳定流
D2
D1
经一个直径为0.02m的绝热管道,经过阀门
后绝热节流到0.1Mpa。
如图所示,若要求
节流前后蒸汽的流速保持不变,则节流后管道直径应为多少
M?
(12分)
p(Mpa)
h′(kJ/kg)
h″(kJ/kg)
v′(m3/kg)
v″(m3/kg)
0.1
417.52
2675.1
0.0010432
1.6943
6
1213.3
2783.8
0.0013190
0.03244
3、有一台可逆热机,经历了定容吸热
1-2、定熵膨胀
2-3和定温放热
3-1三个过程完成
了一个循环。
假设工质是理想气体,比热为定值,循环各点的温度
T1、T2、T3已知。
(1)试将此循环定性地表示在
p-v图和T-s图上。
(2)试写出以各点温度表示的循环热效率计算式。
(3)试讨论改变哪一点参数可以提高循环热效率?
用平均温度法在
T-s图上加以说明。
(12分)
4、在一台蒸汽锅炉中,烟气定压放热,温度从1500℃降低到250℃,所放出的热量用以生
产水蒸气。
压力为9.0Mpa,温度为30℃的锅炉给水被加热、汽化、过热成压力为9.0Mpa,
温度为450℃的过热蒸汽。
将烟气近似为空气,取比热为定值,且
cp=1.079kJ/kg?
K。
试
求:
(1)产生1kg过热蒸汽需要多少
kg烟气?
(2)生产1kg过热蒸汽时,烟气熵的减小以及过热蒸汽的熵增各为多少?
(3)将烟气与水蒸气作为孤立系统,求生产1kg过热蒸汽时,孤立系统熵的增大为多少?
设环境温度为15℃,求作功能力损失。
(18分)
附表:
未饱和水和过热蒸汽参数表(部分)
p(Mpa)
t(℃)
h(kJ/kg)
s(kJ/kg?
K)
9.0
30
133.86
0.4338
9.0
450
3256.0
6.4835
参考答案
一、名词解释。
(20分)
1、多变过程:
一切有规律的热力过程的总称。
2、临界点:
当压力增加至某一压力时,饱和水的状态和干饱和蒸汽的状态重合,成为
为汽、水不分的状态,为临界点。
3、滞止焓:
绝热滞止时气体的焓为滞止焓。
它等于绝热流动中任一位置气体的焓与流
动动能之和。
5/11
4、相对湿度:
未饱和湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度的比值。
表
示了湿空气中水蒸汽含量的饱和程度。
5、干度:
湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽的质量成分。
二、是非判断题:
(正确地打“√”;错误的打“×”,并加以改正。
)(20分)
1、工质从状态1变化到状态2,不论中间经历了什么过程,其熵的变化都相等。
对。
熵是状态参数。
2、用100℃的热源非常缓慢的给冰、水混合物加热,混合物经历的是准静态过程。
该加热过程是可逆过程。
错。
温差传热。
3、任何燃气轮机装置都可以通过回热的措施提高其热效率。
错。
回热的条件是气轮机出口温度高于压气机出口(燃烧室进口)温度。
4、沸腾的水总是烫手的。
错。
沸腾时的温度与压力有关,压力越低,温度越低,因此,沸腾不一定烫手。
5、压气机的绝热压缩过程,由于无散热损失,所以在压力升高比一定的条件下,所消
耗的功最小。
错。
等温压缩最省功。
6、空气的湿球温度总是低于干球温度。
错。
对于饱和湿空气湿球温度等于干球温度。
7、水蒸气的定压气化过程,由于温度不变,所以内能不变。
错。
水蒸汽不是理想气体。
8、处于热力学平衡状态的系统必然是一个均匀系统。
错。
平衡状态不一定是均匀状态,例如饱和蒸汽。
9、两杯不同温度的水,在等压下进行绝热混合,其熵不变。
错。
绝热混合过程是不可逆过程,熵增加。
10、绝热容器中间有隔板分开,一侧装有空气,另一侧为真空,现抽去隔板,由于空气
经历了绝热膨胀过程,所以温度下降。
错。
内能不变,温度不变。
三、选择题:
(21分)
1、判断后选择的正确答案是(d)。
(a)、工质对外作出膨胀功,就一定吸热;(b)、吸热过程一定升温;
(c)、要使工质升温,就一定通过加热的方式实现;
(d)、工质体积膨胀,是使热变功的的根本途径。
2、某实验报告称,温度为800K,压力为6Mpa的燃气进入燃气轮机,在燃气轮机内绝
热膨胀后流出燃气轮机。
在燃气轮机出口测得的数据是,p2=0.9Mpa,T2=450K,
试分析,该过程是(c)。
(
(a)可逆的:
(b)不可逆的:
(c)不可能实现的。
3、某制冷循环中,工质从温度为-73℃的冷源吸热100kJ,并将热量220KJ传给温度
为27℃的热源,则此循环为:
(b)。
6/11
(a)可逆循环(b)不可逆循环(c)不可能实现
4、工质经历了一个放热,升温,压力增加的多变过程,其多变指数变化的范围是
(b)。
a、;
b、;
c、;d、
5、系统经历了一个不可逆的放热过程,
过程中,外界对系统作功
150kJ,系统放热100kJ,
则系统的熵的变化
(d)
。
a、;
b、;
c、;d、无法判别
6、热力学第一定律和第二定律表明,对于实际热力过程
(c)
。
a、能量守恒,可用能也守恒;
b、能量守恒,可用能增加;
c、能量守恒,可用能减少;
d、能量减少,可用能也减少。
7、空气在渐缩形喷管中作一元、
定熵流动,已知进口状态
T1=300K、p1=5bar、cf1=100m/s,
背压pb=1bar,则喷管出口
(a)
。
a、;b、;
c、
d、。
三、分析题:
(37分)
1、试推导理想气体定压比热
cp与定容比热cv关系式:
cp-cv=Rg
(5分)
解:
或
2、燃气轮机理想简单循环的排气温度高达400~500℃,这部分排气放到大气中的余热很为
客观,有人提出下述三种方案,试分析是否有效,为什么?
(1)、将燃气轮机出口的排气送入另一个透平作功;
(2)、将排气送入压气机升压后在送入透平作功;
(3)、将排气送入回热器,预热压气机前的空气。
(10分)
解:
(1)、虽然燃气轮机理想简单循环的排气温度高达400~500℃,但压力已接近大气压力,
无膨胀空间,所以不可能将燃气轮机出口的排气送入另一个透平作功。
(2)、将排气送入压气机升压后在送入透平作功,不可能,因为压缩机消耗功与透平作功抵消。
热机循环目的是热变功,无吸热过程,不可能实现热机循环。
(3)、将排气送入回热器,预热压气机前的空气,是可行的。
压缩后温度升高,节能。
3、试根据下列条件在无其他动力源的情况下,设计出两种低温余热利用装置的方案,并
比较这两种方案在各自理想的条件下的余热利用率。
低温余热源温度:
:
高温热用户的温度:
300℃;环境温度:
25℃
(提示:
余热利用率即为向高温热源提供的热量与低温热源放热量之比。
)
(12分)
解:
(1)、制冷机:
热机:
7/11
(2)、热机:
制冷机:
4、画出朗肯循环的T-s图,并通过图说明蒸气初、终参数对循环热效率的影响。
(10分)
提高蒸汽初温后:
,
T
1’
由可知提高蒸汽初温后热效率提高。
T1’
1
T1
T
提高蒸汽初压后:
,
p1’p1
由可知提高蒸汽初压后热效率提高。
0
1’1
T
T
1
降低乏气压力后:
,
3
2’
T2
此时虽然降低,但是它对整个加热过程的平均
2
0
0’
s
加热温度影响较小。
0
T2
由可知降低乏气压力后热效率提高。
0
2
2’
四、计算题:
(52分)
3
0
0’
T2
2
s
3
1、有一储气罐,初始时其内部为真空,如图所示,现连接于输气管道进行充气。
已知输气
管内空气状态始终保持稳定,。
储气罐的容积为
0.5m
3
3’T2’
2’
2Mpa,
,当储气罐内气体的压力为
时,停止充气。
如忽略充气过程中气体的流动动能及重力位能的影响,而且管路、储气
s
0
罐、阀门都是绝热的,若该气体与温度的变化关系为,求充气后储气罐内气体的温度。
(10分)
解:
取储气罐为开口系统。
2、压力为6Mpa,干度为0.75的蒸汽稳定流经一个直径为0.02m的绝热管道,经过阀门后
绝热节流到0.1Mpa。
如图所示,若要求节流前后蒸汽的流速保持不变,则节流后管道直
径为多少M?
(12分)
p(Mpa)
h′(kJ/kg)
h″(kJ/kg)
3
3
v′(m/kg)
v″(m/kg)
0.1
417.52
2675.1
0.0010432
1.6943
6
1213.3
2783.8
0.0013190
0.03244
D1
D2
解:
稳定流动:
进口处:
8/11
出口处:
3、有一台可逆热机,经历了定容吸热1-2、定熵膨胀2-3和定温放热3-1之后完成了一个
循环。
假设工质是理想气体,比热为定值,循环各点的温度T1、T2、T3已知。
(1)试将此循环定性地表示在p-v图和T-s图上。
(2)试写出循环热效率计算式。
(3)试讨论改变哪一点参数可以提高循环热效率?
用平均温度法在T-s图上加以说明。
解:
(1)
(2)吸热量:
因为2-3过程是定熵膨胀过程,所以有
又因为1-2过程是定容吸热过程,所以;3-1是定温放热过程,所以。
所以
放热量:
所以热效率
(3)如图所示,通过提高状态点2的参数可以提高循环热效率。
从由平均温度表示的热效率公式:
可以看出:
提高状态点2的参数后,平均放热温度不变,
而平均吸热温度升高,所以循环热效率提高。
4、在一台蒸汽锅炉中,烟气定压放热,温度从1500℃降低到250℃,所放出的热量用以生
产水蒸气。
压力为9.0Mpa,温度为30℃的锅炉给水被加热、汽化、过热成压力为9.0Mpa,
温度为450℃的过热蒸汽。
将烟气近似为空气,取比热为定值,且c=1.079kJ/kg?
K。
试
p
求:
(1)产生1kg过热蒸汽需要多少kg烟气?
(2)生产1kg过热蒸汽时,烟气熵的减小以及过热蒸汽的熵增各为多少?
(3)将烟气与水蒸气作为孤立系统,求生产1kg过热蒸汽时,孤立系统熵的增大为多少?
设环境温度为15℃,求作功能力损失。
(18分)
附表:
未饱和水和过热蒸汽参数表(部分)
p(Mpa)t(℃)h(kJ/kg)s(kJ/kg?
K)
9.030133.860.4338
9/11
9.04503256.06.4835
解:
(1)、下标“1”代表烟气,“2”代表蒸汽,“′”代表入口,“〞”代表出口。
需要2.315kg烟气。
(2)、烟气熵的减少:
蒸汽熵的增加:
(3)、
作功能力损失:
版权申明
本文部分内容,包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。
版权为潘宏亮个人所有
Thisarticleincludessomeparts,includingtext,pictures,
anddesign.CopyrightisPanHongliang'spersonalownership.
用户可将本文的内容或服务用于个人学习、研究或欣赏,以及其
他非商业性或非盈利性用途,但同时应遵守著作权法及其他相关法律
的规定,不得侵犯本网站及相关权利人的合法权利。
除此以外,将本
文任何内容或服务用于其他用途时,须征得本人及相关权利人的书面
许可,并支付报酬。
Usersmayusethecontentsorservicesofthisarticleforpersonalstudy,researchorappreciation,andothernon-commercialornon-profitpurposes,butatthesametime,theyshallabidebytheprovisionsofcopyrightlawandotherrelevantlaws,andshallnotinfringeuponthelegitimate
rightsofthiswebsiteanditsrelevantobligees.Inaddition,whenanycontentorserviceofthisarticleisusedforother
10/11
purposes,writtenpermissionandremunerationshallbe
obtainedfromthepersonconcernedandtherelevantobligee.
转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为
使用目的的合理、善意引用,不得对本文内容原意进行曲解、修改,
并自负版权等法律责任。
Reproductionorquotationofthecontentofthisarticle
mustbereasonableandgood-faithcitationfortheuseofnewsorinformativepublicfreeinformation.Itshallnot
misinterpretormodifytheoriginalintentionofthecontentofthisarticle,andshallbearlegalliabilitysuchascopyright.
11/11