2013年-雪慕冰-工程热力学复习计算题

1. 有2.268kg的理想气体CO2，经可逆定体过程，其热力学能的变化为△u=139.6kJ/kg，求该过程的功量，热量和熵变，并在p-v图和t-s图上表示出来。

解定体过程，，则，

假设理性气体

通常取0℃（273.15K）的热力学能为0，则

2.气体从p1=1bar,V1=0.3m3压缩到p2=4bar。可逆压缩过程中维持下列关系p=aV+b，其中 a=-15bar/m3 。试计算过程中所需的功。热力学能和熵的变化。并将该过程表示在 。

解 功，，

热力学能，

熵变，，

3.压力为0.4MPa、温度为20℃的压缩空气，在膨胀机中绝热膨胀到0.1MPa，温度降为-56℃，然后通往冷库。一直空气浏览量为1200kg/h，环境温度20℃，压力为0.1MPa，试求：①流进和流出膨胀机的空气比 ；②膨胀机的功率；③膨胀机中的不可逆损失。

4.1kg空气从出态p1=5bar，T1=340K，在闭口系统中绝热膨胀，其容积变为原来的2倍(V2=2V1)。求①如绝热膨胀过程是可逆的，求终态压力及终态温度、膨胀功、熵、内能、焓的变化。②如进行的是绝热自由膨胀过程，求终态压力及终态温度、膨胀功、熵、内能、焓的变化。③将上述辆过程表示在p-v图和t-s图上。

5.求质量为2kg、温度为300℃的铅块具有的可用能。如果让它在空气中冷却到100℃，则其可用能损失了多少？如果将这300℃的铅块投入5kg温度为50℃的水中，则可用能损失又是多少？假设其cp=0.13kJ/（kg.K），空气环境温度为200℃。

7. 证明等温线和决热线只有一个交点。

证明：

证明等温线和绝热线只有一个交点。可假设有两个交点（不可能没有交点）

T 则成为从单一热源吸取热量而对外做净功的第二类永动机

S

6.证明两条决热线不能相交。

解 假定两条绝热线相交，则只有两种情况

情况一：有一个交点，再增加一条等温线可组成循环，则成为从单一热源吸取热量而对外做净功的第二类永动机；

情况二：有两个交点可组成一个循环，则成为第一类永动机。

8. 证明准静态过程绝热膨胀过程的温度降大雨绝热节流过程的温度降低，即 。

证明：

根据熵的表达式

根据焓的表达式

则

9. 已知某气体的体积膨胀系数 α=1/T和等温压缩率 kT=1/p，求该气体的状态方程。

解

根据

令

代入

极限条件，在压力趋近于0时上式变为理想气体方程，

10. 证明绝热自由膨胀过程是一个不可逆过程

证明：

绝热自由膨胀过程，由闭口系能量方程

将绝热自由膨胀过程理想化为理想气体可逆等温过程（两过程的熵变相等）

11. 空气压缩制冷装置的制冷系数为2.5，制冷量为84600kJ/h ，压缩机吸入空气的压力为0.98bar，温度为-10℃，空气进入膨胀机的温度为20℃，试求，1压缩机出口压力；2致冷剂的质量流量；3循环的净功率；4在p-v图和t-s图上绘出该循环的示意图。

解：

① 根据理想压缩空气制冷循环表达式

② 循环质量流量，

③ 循环净功，

④

12. 某蒸汽压缩制冷循环，在压缩机进口参数不变的情况下，若提高压缩机出口压力，使消耗的功增加5%,且仍保持原来制冷系数的值，问制冷量将变化多少，要实现上述目的则该循环应采用什么措施？将改变后的制冷循环画在同一张lgp-v图上。

解：

依题意可知，压缩机功耗增加5%（原因是提高压缩机排气压力），则制冷量同样也增加5%。

保持不变

13. 夏天空气温度为30℃，相对湿度为85%。将其降温去湿后，每小时向车间输送温度为20℃、相对湿度为65%的空气10000kg。求空气在冷却器中放出的热量及冷却器出口的空气温度。假设空气压力为p=0.1MPa。

14.将压力为0.1MPa、温度为25℃、相对湿度为80%的空气压缩到0.2MPa，温度保持为25℃，问能出去多少水分？

4-25. 取A为热力系（闭口系），则可视为定质量的可逆绝热过程

，

取B为控制体积（开口系或称变质量系统），则有

能量方程：

依题意

联立该四式可得

5-22. ① 水：

② 环境熵变

将系统和环境统称孤立系

③

5-23. ① 取A、B为变温物体（假设为可逆过程），其熵变计算采用公式

则物体A：，物体B：

将物体A、B和热机看成孤立系，则，得

最大功

② 两物体直接接触，则，把物体A、B统称孤立系

损失

5-30. 取容器内空间为控制容积，则能量方程

熵方程

依题意：

⑴ 按绝热充气

① 终温和充气量，

② 熵产，

③ 损失，

⑵ 按等温充气

① 终温和充气量，，

② 熵产，

③ 损失，

5-35. ① 等体过程，

根据闭口系能量方程

② 最大可用功，

③ 损失，

或

5-37. ① 依题意，在不考虑动能、位能以及过程绝热的情况下，可以写出稳态流动能量方程：

，

熵变>0，说明实际过程为不可逆过程。

② 最大有用功，

③ 损失，

④ 假设为可逆绝热膨胀过程，则

不可逆过程作功减少

pp219例题6-6. 依题意，可将状态方程表示为

得，补充条件在压力趋近于0时

问答：

1.为何说热力学平衡态是热动平衡？说明原因。

2.实际过程都是不可逆的，那么定义可逆过程是否有意义？

3.回答热力学第二定律的两种表述。

4.简述热力学第一定律的实质和热力学第二定律的实质。

5.简述热力学第一定律分析法和第二定律分析法的特点。

6.物质的临界状态究竟是怎样一种状态？说明其特点。

7.说明湿空气和湿蒸汽、饱和空气和饱和蒸汽的区别。

8.物质的临界状态究竟是怎样一种状态？说明其特点。

9.简述提高蒸汽洞里循环热效率的有效方法。

10.为什么压缩空气制冷循环不采用逆向卡诺循环？

11.有人说热水流经冷却塔后，温度可以降低且会地狱环境大气温度，对不对？为什么？

12.从能量利用的角度，简要说明热泵供暖与电加热其取暖的优劣。

13.学习了工程热力学，你对功量和热量的异同有何认识？

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/8a50ee210722192e4536f64b.html