山东科技大学2019年硕士研究生自命题试题821工程热力学.pdf

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1、(共 3 页)一、名词解释(每个 3 分,共 27 分)1、可逆过程2、循环热效率3、系统储存能4、绝热系统5、湿空气的露点温度6、稳定流动过程7、流动功8、马赫数9、孤立系统的熵增原理二、问答题(每题 6 分,共 54 分)(6 分)1、闭口系统定量工质,经历一个由四个过程组成的循环,请填充下表中所缺数据。过程Q(kJ)W(kJ)U(kJ)1213900?230?-39534-10000?410?5(6 分) 2、循环热效率公式121qqqt和121TTTt是否完全相同?它们各自的适用范围是什么?(6 分)3、水蒸气的定压汽化过程在 p - v 和 T - s 图上所表示的特征,归纳起来称为

2、“一点、两线、三区、五状态” ,试分别写出它们各代表什么意义?(6 分)4、写出开口系稳定流动能量方程式的表达式及各项的意义。(6 分)5、可逆过程的热熵流与熵变是否相等?不可逆过程的热熵流与熵变是否相等?为什么?(6 分)6、试在 T - s 图上定性表示出 n = 1.2 的理想气体的压缩过程,并在图上用面积表示所耗过程功 w。(6 分)7、某种工程中需使用高纯度的氮气,为防止因杂质水蒸气冻结而堵塞管道,要求该气体在 0.1MPa 条件下的露点温度不高于-40,测试过程在 0.2MPa 下进行,测得露点温度为-50,请问这批气体是否合格?为什么?(6 分)8、为何冬天人在室外呼出的气体是白

3、色雾状?冬季室内有供暖装置时,为什么会感到空气干燥?(6 分)9、已知某一逆向循环的 p - v 图如图所示。请在 T - s 图上表示出该逆向循环。三、计算题(共 69 分)(8 分)1、容器被分隔成 A、B 两室,如下图所示。已知当地大气压力 Pb=0.103MPa,B 室内压力表 2 的读数 Pg,2=0.04MPa,压力表 1 的读数 Pg,1=0.294MPa。求压力表 3 的读数(用 MPa表示)(10 分)2、初态为 0.1MPa、15的空气在压缩机中被绝热压缩到 0.5MPa、终温分别为(1)423K 和(2)490K,问过程是否可行?是否可逆?已知空气的绝热指数 k=1.4,

4、空气的气体常数 Rg=287J/(kg K),比热容取定值,且 cP=1.004 kJ/(kg K)。(10 分)3、有一专利申请提出一台热机工作与 t1= 427,t2=77之间,当工质从高温热源吸热 50kJ,对外作功 30kJ,而排给低温热源的热量恰为两者之差。试分析该热机的可行性。(12 分)4、1kg 空气从状态 1 可逆绝热压缩到状态 2,且 P2=3P1,然后定压加热到状态 3,最后经定容回到状态 1。已知:P1=0.1 MPa,T1=300K,k=1.4,Rg=287J/(kg K);比热容取定值,且 cP=1.004 kJ/(kg K);求:(1) 将该循环定性地表示在 p

5、- v 及 T - s 图上; (2)循环的热效率;(3) 循环净功。(15 分)5、空气经一渐缩喷管,在喷管内 A 截面处压力为 0.343 MPa,温度为 540,速度180 m /s,截面积为 0.003 m2,比热容取定值,且 cP=1.004 kJ/(kg K)。已知空气的绝热指数 k=1.4,空气的气体常数 Rg=287J/(kg K),空气的临界压力比cr=0.528,试求: (1)该喷管的滞止参数; (2)A 截面处的音速及马赫数; (3)喷管出口处的马赫数等于 1 时,该出口处截面积。(14 分)6、一刚性绝热容器,容器 V=0.028m3,原先装有压力为 0.1MPa、温度为 21的空气。现将连接此容器与输气管道的阀门打开,向容器内快速充气。设输气管道内气体的状态参数保持不变:P=0.7MPa,t=21。当容器中压力达到 0.2MPa时阀门关闭,求容器内气体可能达到的最高温度。 设空气可视为理想气体, 其热力学能与温度的关系为 u=0.72TKkJ/kg;焓与温度的关系为 h=1.005TKkJ/kg。已知空气的气体常数 Rg=287J/(kg K)。

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