工程热力学习题一

班级____________ 姓名____________

一、简述（每小题4分，共20分）

1. 写出表压力p g和真空度p v与绝对压力p和大气压力p b的关系式

2. 试用内能函数和熵函数写出孤立系的热力学第一定律和第二定律表达式

3. 试述单元两相系的相平衡条件

4. 提高动力循环热效率的基本途径是什么？提高蒸汽动力循环热效率通常采取哪

些措施？提高燃气轮机动力循环热效率通常采取哪些措施？

5. 在初温相同、吸热量相同的条件下，理想气体分别经历可逆的定容、定压、定温

过程，试在T-s图上比较各过程中气体熵变化的大小和吸热平均温度的高低。

二、填空（每小题3分，共15分）

1. 理想气体的质量定压比热容c p和定容比热容c v为________的单值函数，其比值k=

c p /c v 随温度的升高而________。

2. 湿蒸汽绝热节流的温度效应总是____效应，因为______________________。

3. 制冷循环可通过消耗________或________来实现；制冷装置可分为

______________________________等几种类型。

4. 由温度为T的热源取出热量Q，其可用能为________；由环境取出热量Q，其可用

能为________。

5. 湿空气相对湿度的定义式为φ=______________。对于未饱和空气，φ_______，干

球温度T、湿球温度T w和露点温度T d三者的大小关系为T____T w____T d；对于饱和空气，φ_______，T____T w____T d。

三、判断（对√，错×）（每小题3分，共15分）

1. 热力系统经历不可逆过程，其熵必定增加。（）

2. 热力系统经历吸热过程，其熵必定增加。（）

3. 热力系统经历放热过程，其熵必定减少。（）

4. 经不可逆过程后，就无法使系统回复到原来的状态。（）

5. 只要喷管的出口外压力低于临界压力，就可达到超声速流动。（）

四、计算（第1、2小题各12分，第3、4小题各13分，共50分）

1. 流量为10 kg /s 的水蒸气在缩放喷管内作绝热流动。已知水蒸气从进口截面至临界截面为定

熵流动，而从临界截面至出口截面为有摩擦的流动。水蒸气参数如下表所示。取临界压力比νc r = 0.546，试填下表中空格，并计算喷管内的熵产和可用能损失（环境温度为20℃)。

流速 c m/s

截面积A m 2

压力 p MPa

温度 t ℃ 比容 v m 3/kg

焓 h kJ /kg

熵 s kJ /kg ·K

进口截面 0 --

2.2

260

-- 2920 6.5709

临界截面 -- 0.172800 出口截面 0.4

-- 0.452628

6.6194

2. 轴流式压气机把1 kg 空气由环境状态p 1=100

kPa ， t 1=20℃，不可逆绝热压缩到p 2=800 kPa ，该压气机的绝热效率为0.9。试求压气机所消耗的技术功和该过程的可用能损失，并表示在T -s 图上。（设空气c p =1.004 kJ /kg ·K ，R =0.287 kJ /kg ·K ）

3.

再热-回热蒸汽动力装置如图，各点参数如右表所示。混合式回热加热器出口水为对应抽汽压力p A 下的饱和水，不计泵功。

试：(1)将过程示意在h -s 图上；(2)

计算每kg 蒸汽在循环中的作功量和吸热量；(3)计算循环的热效率

和汽耗率。

4. 某氟里昂R 134a 蒸气压缩制冷循环如图所示，蒸发温度t 1 =t 4 = -20℃，冷凝温度t 3=50℃，

进入压缩机的制冷剂为干饱和蒸汽，从冷凝器出来的制冷剂为

饱和液体。该制冷装置的制冷量为800 kJ /h 。已知R 134a 在状

态点2的焓为433.69 kJ /kg 。求：(1)每kg 制冷剂从低温环境

吸收的热量和向大气环境放出的热量；(2)每kg 制冷剂消耗的

压缩机功量；(3)制冷剂的质量流量；(4)压缩机消耗的功率；

(5)循环的制冷系数。

氟里昂R 134a 饱和性质表（节选）

点

p MPa t ℃ h kJ /kg s kJ /kg ·K 1 4.05003445 7.09

2 0.41802820 7.09

3 0.45003485 8.19

A 0.3-- 2760 8.19

4 0.004292470 8.19

5 0.00429121.3 0.4221

6 0.3

134

561 --

T (℃)

p (MPa )

h ’(kJ /kg )

h ”(kJ /kg )

s ’(kJ /kg ·K )

s ”(kJ /kg ·K )

-20 0.13318 173.52385.0.97 1.73870 0.29314 200.00397.98 1.0000 1.724850 1.31719 271.57

423.62

1.2373

1.7078