1、清华大学 2004 至 2005 学年工程热力学期末考试试题清 华 大 学 本 科 生 考 试 试 题 专 用 纸 （ A）考试课程 工程热力学 2005 年 1 月 13 日一、 简答题，简要说明理由（每题 4 分，共 40 分）1. 试说明反应热、热效应、燃料热值三者的区别与联系。答：热效应是指系统经历一个化学反应过程、反应前后温度相等、并且只做容积功而无其他形式的功时，1kmol 主要反应物或生成物所吸收或放出的热量，为状态量。反应热是过程量，于化学反应过程的状态及是否有其他作功过程有关。根据定义，热效应就是特定定温过程且只有容积变化功时的反应热。1kmol 燃料完全燃烧时热效应的相反值
2、称为燃料热值。2. 已知气体的温度、压力及临界参数，如何利用通用压缩因子图确定其比容。答：知道3. 柴油机的热效率一般比汽油机高，其主要原因是什么？4. 已知房间内部墙面的温度为 16C，如果室内空气的温度为 22C，试问为防止墙表面凝结水珠，室内空气的相对湿度最大不应超过多少？5. 如果选取燃气轮机装置理想循环的最佳增压比，是否意味着可获得最高的循环热效率，为什么？6. 对于 的反应，初时处于化学平衡状态，由于某种原因使得系统压力升高，请问化学平衡向正方向还是反方向移动，说明理由。7. 提高燃气轮机动力循环热效率的措施有那些？提高蒸汽轮机动力循环热效率的措施又有那些？8. 物质的标准生成焓是
3、如何定义的，为什么要引入标准生成焓？9. 在 0以下，有没有液态水（水）存在，有没有气态水（蒸汽）存在。10. 空气压缩制冷与蒸气压缩制冷各自的优缺点是什么？二、填空题（每空 0.5 分，共 10 分）1. 定温定压化学反应过程自发进行的条件是（ ），其平衡条件是（ ）。2. 系统的化学火用为零，表明系统与环境的压力、（ ）和（ ）相同。3. 理想气体的定压热膨胀系数 ( )。4. 吉布斯方程之一，d f= ( )dT + ( )dv，写出对应的两个偏导数（ ）（ ）和 Maxwell 关系式（ ）。5. 在标准状态下，燃料高热值与低热值之差是（ ）。6. 焦汤系数 J= ( ) ， J0 是
4、（ ）效应。7. 未饱和湿空气，其干球温度 t 湿球温度 tw和露点温度 td的大小关系为（ ）。8. 水蒸气的一点、两线、三区具体指的是：一点（ ）、两线（ ）（ ）、三区（ ）（ ）（ ）。三、计算题（共 50 分）1、具有相同压力（1MPa）和相同温度（1000K）的 0.2kg 的 N 2，0.3kg 的 CO2与 0.5kg 的空气（将空气作为整体），混合后进入燃气轮机，经绝热膨胀至 0.1MPa，燃气轮机相对内效率为 0.8。（已知Rair=287.1J/kg.K， RM=8314J/kmol.K， T0=300K， cp,air=1.006kJ/kg.K， cp,N2=1.040
5、kJ/kg.K， cp,CO2=0.866kJ/kg.K，设混合后气体的绝热指数 k=1.4）。（15 分）求: 1) 燃气轮机对外作功量；2) 系统总熵增；3) 系统作功能力损失。2、某以地下水为冷源的热泵供暖机组，以 R22 为工质，工质的蒸发温度为 10C，蒸发器出口为饱和蒸气，工质的冷凝温度为 50C，冷凝器出口为饱和液体，压缩机为可逆绝热过程，压缩机耗功率为300kW。 (15 分)试求： 1）该热泵机组的供暖系数2）若 1kW 供热量可满足 20m2的采暖要求，求该热泵机组的供暖面积。已知 R22 饱和液和饱和气的有关参数如下表：tC ps MPa hkJ/kg h kJ/kg s
6、 kJ/kg.K s kJ/kg.K10 0.6809 211.9 408.6 1.042 1.73750 1.943 263.2 417.4 1.208 1.685已知 R22 过热蒸气的有关参数如下表：p=0.6809 MPa p=1.943 MPatC hkJ/kg s kJ/kg.K hkJ/kg s kJ/kg.K60 446.5 1.860 427.9 1.71770 454.0 1.882 437.6 1.74680 461.6 1.904 446.9 1.7723、某蒸汽动力循环，初参数为 9MPa，530C 的水蒸气，经主汽门绝热节流后成为 8MPa 的水蒸气进入可逆绝热的汽
7、轮机中膨胀作功，直到压力降为 0.004MPa。忽略泵功。试求：1）与没有节流相比，由于节流，单位工质在汽轮机中的功变化了多少？2）节流引起的作功能力损失是多少？已知环境温度为 25C；3）节流后循环的热效率为多少？4）将过程和作功能力损失示意地画在 T-s 图上； (20 分)已知饱和水和饱和水蒸气的有关参数如下表：p MPa tsC hkJ/kg h kJ/kg s kJ/kg.K s kJ/kg.K0.004 28.9533 121.3 2553.45 0.4221 8.47258.0 295.048 1316.5 2757.70 3.2066 5.74309.0 303.385 1363.1 2741.92 3.2854 5.6771已知过热水蒸气的有关参数如下表：p=8 MPa p=9 MPatC hkJ/kg s kJ/kg.K hkJ/kg s kJ/kg.K520 3446.0 6.7848 3435.0 6.7198530 3470.4 6.8153 3459.7 6.7509540 3494.7 6.8453 3484.4 6.7814
