天津商业大学工程热力学试题答案
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一、是非判断题。
（1）错误如气体常熟不同，则比容不同。
（2）错误开口系统中，工质通过焓降也可以对外做功。
（3）错误在可逆过程中，熵可能也是变化的。
（4）正确水在大气中喷淋冷却时能降低到湿球温度，低于空气的温度。
（5）正确当进口流速为亚音速时，流速降低，使气流压力升高。
（6）正确制冷机比热小，节流过程中也提起话量小，节流损失就越小。
（7）错误稳定流动能量方程并无可逆与不可逆的限制。
（8）错误如气体吸热全部用于热力学能的增加，则不膨胀做功。
（9）错误循环的净功越大，热效率不一定越高，热效率取决于循环净功与吸热量的相对比值。
（10）正确饱和湿空气的水蒸气处于饱和状态，未饱和湿空气中的水蒸气处于过热状态。
二、简答题
（1）可逆过程是一种理想化的过程。
即当系统完成某一过程后，若能使过程逆向进行而使系统即外界回复到原状态不留下任何变化的痕迹，则此过程称为可逆过程。
准静态过程是热力学过程中系统所经历的一切中间状态都无限接近于平衡状态，即认为系统与外界之际的不平衡势为无限小。
可见，可逆过程强调的是过程所产生的外部效果，而准静态过程强调的是系统内部的变化。
可逆过程一定是准静态过程，而准静态过程不一定就是可逆过程。
（2）分容积：混合物处于温度T，压力P时的体积V，是混合物的总体积。
当混合物中某组元单独存在并处于混合物温度T和压力P时的体积称为该组元的分容积。
分压力：混合气体中某组元单独占有与混合物相同的体积V，并处于与混合物相同的温度T时，所呈现的压力叫做该组元的分压力。
（3）蒸汽压缩制冷循环有下列设备组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。
在压缩机中工质被绝热压缩，压力提高，消耗外界机械功；冷凝器中工质定压凝结放热达到该压力下的饱和液状态。
膨胀阀中工质绝热节流，压力下降，温度下降，前后焓不变；蒸发器中工质定压吸热蒸发达到该压力下的干饱和汽状态。
（4）采用多级压缩和中间冷却是为了降低排气温度，提高容积效率和省功，使压缩过程接近于定温过程。
中间压力过低时（为两级压缩），中间冷却的程度很小。
为省功起的作用很小。
中间冷却的程度虽然很大，但后一级压缩比及消耗的功已很小，省功也很有限。
如果中间冷却后的温度可降低到与进口温度相同时，则根据各级压缩比相同的原则选择中间压力，可使省功最多。
（5）湿空气相对湿度φ的意义是空气距离饱和空气的程度。
也就是湿空气中的水蒸气分压力与相同温度下饱和湿空气中水蒸汽压力下的比值，或湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气绝对湿度的比值，φ=ρv/ρs=P v/P s,在其他条件不变时，湿空气温度提高使饱和水蒸气的压力增加，因而相对湿度下降。
反之空气温度下降，饱和水蒸气压力降低，φ增加。
三、计算题
1、
答：（1）是绝热自由膨胀，则有Q=0，W=0，即△U=0，而空气可作为理想气体处理，因而有t2=t1=27o C,温度不变。
压力p2=V1*p1/V2=0.1*500(0.4+0.1)=100kpa
(2) △S=mRln(V2/V1)=(P A V A/RT A)Rln(V2/V1)=(500*103*0.1/(273+27)ln(0.5/0.1)=28.24J/K
2
答：a可逆绝热膨胀p2=(v1/v2)k p1=(1/2)1.4*5=1.895bar
T2=(v1/v2)k-1T1=(1/2)0.4*340=257.7k
由稳流方程q=W s+△h+(c22/2-c12/2)+g(z2-z1)
故W s=-△h=C p(T1-T2)=82.67KJ/kg,
△S=0,△u=C v(T2-T1)=-59.05 KJ/kg
△h=-W s=-82.67 KJ/kg
b 绝热节流膨胀△h=0
空气可作为理想气体△T=0，T2=T1=340K
同样有△u=0,p2=(V2/V1)p1=1/2*5=2.5bar
由q=w s+△h+(c22/2-c12/2)=g(z2-z1),w s=-△h=0
△S=Rln(p1/p2)=0.287ln(5/2.5)=0.1989kJ/kg*k
3、
答：（1）循环输入净功W o=-20+8=-12kw,ε1=Q2/w o
所以Q2=ε1W o=1.7*（-12）=-20.4kw
(2) 对于压缩机有W s=-m△h=-mC p(t2-t1)
所以t2=t1-W s/mC p=5+20/(0.15*1.004)=137.8o C
(3) 冷却器散热量Q1=Q2+W o=-20.4-12=-32.4kw
4、
答：d1=622*φ1p s1/(B-φ1p s1)=622*0.8*0.2337/(1-0.8*0.2337)=11.85g/kg(d,a)
d2=622*0.6*0.07375/(1-0.6*0.07375)=28.80 g/kg(d,a)
H1=1.01t1+0.001d1*(2501+1.85t1)=50.28KJ/kg(d,a)
H2=1.01t2+0.001d2*(2501+1.85t2)=114.56KJ/kg(d,a)
Dc=(m A1d1+m A2d2)/(m A1+m A2)=15.24g/kg(d,a)
C-3过程为加热过程含湿量不变所以d3=d c=15.24 g/kg(d,a)
H2=1.01t3+0.001d3*(2501+1.85t3)=90.02KJ/kg(d,a)
总加热量Q=(m A1+m A2)*（H3-H c）=(m A1+m A2)* H3-(m A1 H1+m A2 H2)
=500*90.02-(400*50.28+100*114.56)=113442KJ/min
φ3=Bd3/p s3(622+d3)=1*15.24/0.12335*(622+15.24)=0.194
d3=15.24 g/kg(d,a)。
