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一、简答题

1． 某系统处于某一状态，该系统的Exergy 指的是什么？

【答案】 Exergy 指的是系统从当前任意状态可逆地变化到与指定环境相平衡的状态时，理论上所能做出的最大有用功或消耗的最小有用功。

做出的最大有用功，如

消耗的最小有用功，如冷量

2． 什么是制冷系数？试说明逆卡诺循环制冷系数的表达式。

【答案】制冷系数是指制冷过程中制冷量与实际耗功量的比值，即如图所示，逆卡诺循环制冷系数的表达式为：

图

3． 试写出开口系统能量方程的一般表达式并说明各项的意义。

【答案】开口系统能量方程的一般表达式为：

式中

，

为开口系与外界交换的热量

；

为开口系控制容积内的储存能的变化量

；

为进口处工质的焓

为出口处时工质的焓值、动能及位能；

值、动能及位能；为开口系何外界输出的轴功。 4． 某完全气体初态压力为经绝热节流后压力为为在

【答案】

三条等压线如图所示。节流前

设环境压力为且请

图上画出三条等压线，并表示出绝热节流过程的做功能力损失的大小。说明为什么？

节流后

损失即作功损失：

5． 写出常用的计算工质内能、焓、熵变化的热力学一般关系式？

【答案】内能的表达式为：焓的表达式为：熵的表达式为：

6． 若热力学第一定律表达式写作

是否越低越好？降低

有哪些限制？

那么该式的使用条件是什么？为什么？

【答案】使用条件为准静态或可逆过程。因为只有在准静态或可逆过程时，

系统膨胀功才等于

7． 蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力个局部来看，在初态不变的前提下，装置全局分析，并非越低越好。

因为，

降低，必然要求凝汽器真空度升高，从而凝汽器换热面积增大，冷却水量增对，冷

降低未必带来整体装置经济性增加，这是一个经济性限制。还有蒸汽

降低，取决于排气温度是否降低，这个

必须在零度以上。

左右，这是降总要比冷却水温

却管径增大，使得冷却水泵耗功增加，导致制造成本、初投资和运行费用增加。

综合考虑这些因素，

轮机排汽为饱和湿蒸气，

排汽压力

或

【答案】蒸汽动力循环中蒸汽轮机的排气压力并不是越低越好。从汽轮机自身膨胀作功这

越低，蒸汽在汽轮机中膨胀做功越多，当然有利。但是从

高，才能有效冷却放热，而冷却水温度只能维持在低的传热学限制。还有个限制就是如果

综合这些因素之后，排汽温度大约为30摄氏度左右。所以大约为湿度过大，不利于汽机安全运行。

8． 如图所示设备称为收缩喷管，是一种使气流速度增大的设备。压力为于音速

的速度

根据质量守恒原理

略不计。若取喷管为系统，问是什么系统？

太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽

温度为的气流以低

流入喷管，在喷管内膨胀，压力和温度下降，流速升高，

流出喷管。所

此外可以认为气流流经喷管时散热可忽

图

【答案】开口绝热系。

二、综合分析题

9．

两股流体都为

干度

的焓

的蒸汽流：

一股流量为

二者混合成汽化潜热

【答案】流体的绝热混合过程满足

其中所以解得由

可得

10．

活塞式压气机每秒钟从大气环境中吸入

试求：

（1）压气机出口的空气温度； （2）拖动压气机所需的功率； （3）因摩擦引起的每秒钟的熵产。 【答案】⑴（2）（3）

11．由

和

组成的理想气体混合气在

时的熵与

. 时的熵相等，试确

所以

则

的

空气

绝热压缩到空气

的

的湿蒸汽，且混合过程绝热。已知求混合后湿蒸汽的干度。

另一股流量为

时饱和水

后送入储气罐。若该压气机的绝热效

率

定其摩尔分数。

已知：

氮气氩气

【答案】据混合气体的性质，混合气体的比定压热容和折合气体常数为

根据题意

即