武汉理工试卷

工程热力学试卷(2002)

一、简答题（每题5分，共25分）

1. 在p-v图及T-s图上画出空气的n=1.2的膨胀过程1-2和n=1.6的压缩过程1-3，并 确定过程1-2和1-3中功和热量的正负号及初终态热力学能的大小。

2.分别以服从p(v b) RgT 的气体（b为物性常数）和服从2 ( ) g

p a v b R T

v

的

气体（其中a、b为物性常数）为工质，在两个恒温热源T1和T2之间进行卡诺循环， 试比较哪个循环的热效率大一些，为什么？

3.气流的初压力为0.15MPa，温度为300℃，流速为20m/s，喷管的背压为0.1MPa， 为获得最大出口流速，应选择什么形式的喷管，为什么？

4.空气在气缸内经历不可逆过程，内能减少15kJ，对外作功10kJ，试分析空气的 熵变有哪几种可能性？为什么？

5.提高活塞式内燃机实际循环热效率ηt 的热力学措施有哪些？其热力学依据是 什么？

二、计算题（共75分）

1. 人体热量的消耗率通常为356kJ/h，在作激烈运动时则达628kJ/h。在热天皮肤 经由汗的蒸发来散热，若汗的蒸发在定压且与皮肤相同温度(27℃)下进行，问运动 时多余热量需每小时蒸发多少汗才能排出？（5分）

已知：t=26℃：h'=108.95 kJ/kg、h"=2548.6 kJ/kg ；t=28℃：h'=117.31 kJ/kg、h"=2552.3 kJ/kg

2. 容积V=0.5m3的空气初压p1=0.3MPa，初温t1=150℃，经不可逆膨胀过程到终态 p2=0.08MPa， t2=20℃。求过程中热力学能、焓及熵的变化量。空气作为理想气体， 其比热容可取定值，气体常数g R =287J/(kg·K)； p c =1005 J/(kg·K)。（5分）

3. 刚性容器内有2kg，35℃、2MPa的氮气，向容器内注入适量的氧气，使容器

内压力达3MPa。若过程中温度维持不变，求加入氧气的质量和过程熵变。已知：氧 气和氮气比热容取定值，氧气气体常数g R =260J/(kg·K)、p c =917J/(kg·K)；氮气气体 常数g R =297J/(kg·K)； p c =1038J/(kg·K)。(10分)

4. 利用热水取暖，进入取暖器的热水温度为90℃，流出时温度为50℃，若室内温 度维持25℃，为维持室内温度恒定需供热72000kJ/h。求（1）热水流量(kg/s)；（2） 以水为系统，求过程的熵流、熵产及作功能力损失；（3）若采用电加热器，加热器 的功率多少？加热过程作功能力损失多少？假定空气作理想气体，比热容取定值， 气体常数g R =287J/(kg·K)、p c =1005J/(kg·K)；水的焓值近似为h=4.187·t kJ/kg；环境 大气温度为0℃。（15分）

5. 活塞压缩机每分钟转速360转，从环境吸进21℃的空气14m3

将之压缩到0.909

MPa输出。设压缩过程为可逆多变过程，多变指数为1.3，压缩机容积效率ηv=0.95。