期中试题参考答案
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1 西南交通大学2008－2009学年第(2)学期期中考试试卷
课程代码 2030600 课程名称 热工基础 成绩
一、判断下列说法是否正确（每题1分，共10分）：
1、在相同的初终态之间进行可逆与不可逆过程，则不可逆过程中工质熵的变化大于可逆过程中工质熵的变化。
（×） 2、对可逆与不可逆绝热过程，都有w =－△u和wt =－△h，说明可逆和不可逆绝热过程的功量相等。 （×）
3、孤立系统熵增原理表明：过程进行的结果是孤立系统内各部分的熵都是增加的。 （×）
4、若湿空气的比湿度（含湿量）不变，当温度升高时，其吸湿能力增强。 （√）
5、在可逆过程中熵变是判断工质有无热量交换的准则。 （√）
6、可通过等压降温或等温升压的方式将未饱和湿空气变成饱和湿空气。 （√）
7、因为熵是状态参数，所以熵流和熵产也都是状态参数。 （×）
8、热效率较高的发动机，其循环净功也一定较大。 （×）
9、能量品质升高的过程是不可能发生的。 （×）
10、绝热节流前后焓不变，因此绝热节流过程是等焓过程。 （×）
二、选择题（每题2分，共20分）：
1、对于闭口系，当过程的始态与终态确定后，下列各项目中 A 的值无法确定？
A、Q B、Q－W C、W（当Q=0时） D、Q（当W=0时）
2、公式 q = cV△T + w适用于闭口系中 C 。
A、理想气体的可逆过程 B、实际气体的任意过程；
C、理想气体的任意过程 D、任何工质的可逆过程
3、卡诺循环的热效率，只与 B 有关。
A、热源与冷源的温差 B、热源与冷源的温度
C、吸热过程中的吸热量 D、循环中对外所做的功W
4、如果热机从热源吸热100 kJ，对外做功100 kJ，则 B 。
A、违反热力学第一定律 B、违反热力学第二定律
C、不违反第一、第二定律 D、A和B
5、热熵流的计算式dS f =δQ／T适用于 C 。 班 级 学 号 姓 名
密封装订线 密封装订线 密封装订线 2 A、理想气体任意过程； B、理想气体可逆过程；
C、任何工质任意过程； D、任何工质可逆过程
6、饱和空气具有下列关系 C （t－干球温度、tw－湿球温度、tD－露点温度）
A、t＞tw＞tD B、t＞tD＞tw C、t= tD = tw D、tw = tD＞t
7、压气机的余隙容积越大，容积效率ηV越小，对压气机的理论耗功量和产气量影响为
D 。
A、理论耗功量增加，产气量减小 B、理论耗功量减小，产气量减小
C、理论耗功量减小，产气量不变 D、理论耗功量不变，产气量减小
8、一渐缩喷管在设计工况下工作（p2 =
pb），如果喷管进口截面参数及背压保持不变，那么将此喷管截掉一段，其出口流速和流量将按 C 变化。
A、流量增加，流速减小 B、流量、流速都减小
C、流量增加，流速不变
D、流量不变，流速减小
9、空气流在定熵滞止后，其温度 C 。
A、降低； B、不变化； C、升高；
D、可能升高或保持不变
10、柴油机混合加热循环，若要提高其热效率，应在一定范围内适当采用措施 B 。
A、增加压缩比，减小升压比和预胀比 B、增加压缩比和升压比，减小预胀比
C、增加升压比，减小压缩比和预胀比 D、增加压缩比和预胀比，减小升压比
三、计算题（共70分）
1、某燃气轮机装置,在稳定工况下工作,压气机进口处气体的焓为h1＝280 kJ/kg;出口处气体的焓为h2＝560 kJ/kg;每kg气体流经燃烧室的吸热量为 q2-3=650 kJ/kg;流经涡轮作功后,出口处气体的焓为h4＝750 kJ/kg。忽略燃气轮机进出口气体的动、位能差及加入的燃料量，试求：
（1） 每kg气体流经涡轮时所作的功；
（2） 每kg气体流经燃气轮机装置时，装置对外所作的功及其热效率；
（3） 若气体流量为5kg/s，计算燃气轮机装置的功率；
（4） 在p-v图和T-s图上画出该燃气轮机装置的理论循环图。（15分）
解：此题的关键是要熟悉燃气轮机的工作过程，结合教材P.130 图8.12，1-2：压气机定熵压缩；2-3：燃烧室定压加热；3-4：燃气轮机定熵膨胀；4-1：定压放热（排气）
燃气轮机各部件均为稳流系，其能量方程为：
twhq 3 （1）每kg气体流经涡轮（燃气轮机）时，q = 0，所作的功：
kgkJhqhhhwtur/460)(432243
（2）每kg气体流经燃气轮机装置时，装置对外所作的功及其热效率：
装置对外所作的功是指燃气轮机作的功减去压气机消耗的功，即：
%69.27650180/180)(3212qwkgkJhhwwwwtturctur
（3）若气体流量为5kg/s，计算燃气轮机装置的功率：
kWwmP9001805
（4）在p-v图和T-s图上画出该燃气轮机装置的理论循环图。
见教材P.130 图8.12。
2、煤气罐的容积为32m3，煤气的摩尔成分为xCH4 = 35%，xCO = 12%，xN2 = 2%，其余为H 2.若煤气质量为460kg，气罐最高允许压力为3.6MPa，为保证安全，罐内最高温度不能超过多少度？ （12分）
解：利用理想气体状态方程：
nRTTmRpVg （关键是要理解方程中各物理量）
需要求出Rg或n，Rg =R/Meq ， n =m/Meq
∴ 必须求出Meq
℃tKnRVpTkmolMmnkmolkgmxMeqiieq5.445.3175.831464.4332106.364.4354.10460/54.10251.02802.02812.01635.06maxmax
结论：罐内最高温度不能超过44.5℃。
3、某活塞式压气机的余隙容积与工作容积比（余隙容积比）C = Vc/Vh为0.05，进气初参数为p1 =0.1MPa，t1 =27℃，压缩终压为p2 =0.6MPa。若压缩过程与膨胀过程的多变指数相同，均为n =1.2，气缸直径D =200mm,活塞行程S =300mm，曲轴转速为500 r/min。试求：（1）在p—v图上画出压气机的理论循环图；（2）计算压气机的有效吸气容积及容积效率；（3）求压气机的排气温度及所需功率。 （15分） 4 解：（1）在压气机的理论循环图p—v图上（参见上课教案），1-2为n =1.2的多变压缩，2-3为定压排气，3-4为n =1.2的多变膨胀（余隙容积残留气体膨胀），4-1为定压吸气。
（2）由图知，压气机的有效吸气容积为V1-V4，由余隙容积比C和活塞排量Vh可求得V1
工作容积： 332231104248.943.0)2.0(4mSDVVVh
根据余隙比 hhVVVVVVVC05.005.033133
33331108960.9104248.905.1)05.01(mVVVVhh
然后按可逆多变膨胀过程3-4初终状态参数间的关系，得
332.1166311234100975.2101.0106.0104248.905.0mppVVn
有效吸气容积 33341107985.710)0975.28960.9(mVVV
压气机的容积效率 %74.828274.0104248.9107985.733hVVV
（3）压气机的排气温度
KppTTnn4.404101.0106.03002.112.16611212
压气机所需功率
kWppVpnnNnn5694.131101.0106.060107985.7101.050012.12.116050012.112.166361121
4、空气进入喷管前的温度t1 =27℃，压力p1 =1.5bar，出口背压pb=1bar，设空气的cp=1.004
kJ/（kg·K） ，Rg=0.287kJ/（kg·K），问：（1）应选何种喷管？（2）出口截面的流速为多少？（3）若A2 = 0.02 m2，喷管的流量为多少？ （13分）
解：（1）选喷管（题目没有提到c1 ，可认为其很小）
667.05.111ppb＞0.528 应选渐缩喷管。 5 （2）由（1）可判断：c 2＜ccr
m/s67.256)2.267300(10004.12)(2K2.2675.1130032124.114.111212hhcppTT
（3） /kgm7669.0102.267287352222bggpTRpTRv
)kg/min(622.401)kg/s(6937.67669.067.25602.0222vcAqm
5、某内燃机混合加热循环，压缩始点工质参数p1 =0.85bar，t1 =40℃，ε=15，燃烧终了的工质参数t4=2000℃， p4 =75bar，求循环的加热量、放热量、循环功及热效率，并在p—v图和T—s图上画出其理论循环图。 （15分）
解：此题的关键是求出各点温度。同样要求熟悉内燃机混合加热循环（柴油机）的工作过程，结合教材P.129 图8.10，1-2：定熵压缩；2-3：定容加热；3-4：定压加热；4-5定熵膨胀；5-1：定容放热。
