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一、简答题

1． 水蒸气的朗肯循环，其放热过程为定温过程，吸热过程也有部分是等温的，而人们又常说定温吸热和定 温放热最为有利，可是为什么在大多数情况下蒸汽循环反较柴油机循环的热效率低？

【答案】卡诺循环的吸热过程和放热过程都是等温进行的，卡诺循环热效率也是最高的，但是并不代表等温吸热 和等温放热就一定有利，真正决定热效率的要看吸热量和放热量的多少。吸热越多、放热越少，则循环的热效率 就越尚。蒸汽循环与柴油机循环相比，在放热过程中，蒸汽动力循环工质的放热温度与环境介质的吸热温度温差较小，且工质保持定温，所以放热量小。而柴油机循环的放热过程接近定容，放热的终了，排气温度仍然高于环境的温 度，所以放热量较高。但是在吸热过程中，蒸汽动力循环吸热过程温度较低，而柴油机循环中采用吸热前压缩气 体，使气体的平均吸热温度提高，在吸热量上比起蒸汽循环要多得多。所以在大多数情况下，蒸汽动力循环反较 柴油机循环的热效率低。

2． 在稳定流动能量方程式中，哪几项能量是机械能形式？

【答案】稳定流动能量方程为：

上述方程式中

，

是机械能形式，三者分别代表进出口工质的动能差、热能

差、开口系与外界交换的轴功。

3． 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

4． 某一工质在相同的初态1和终态2之间分别经历2个热力过程，一个为可逆过程一个为不可逆过程，试比较这两个过程中相应外界的熵变化量哪一个大，为什么？

【答案】工质经历相同的两个过程，

因此熵变

在

相同情况下，

相同。设

由于可逆过程

由此可知，不可逆过程相应外界熵变化量大。

5． 定压、定温、绝热和定容四种典型的热力过程，其多变指数的值分别是多少？

【答案】定压：

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定温绝热定容

6． 若封闭气缸内的湿空气定压升温，问湿空气的如何变化？

【答案】若封闭气缸中的湿空气定压升温，则混合气体中的水蒸气的温度也升高，对应的饱和压力也一起升高，但是由于混合气体的压力一定，所以水蒸气的质量和分压不变，因此，湿空

气的焓

升高，相对湿度

由于

不变和

增大而下降，含湿量

由于混合气体的成

分未改变而不变。

7． 闭口系统从温度为300K 的热源中取热500kJ ，系统熵增加20kJ/K，问这一过程能否实现，为什么

【答案】能实现。对于可逆过程的熵有：增为：

因此该过程可以实现。

8． 对于简单可压缩系，系统只与外界交换哪一种形式的功？可逆时这种功如何计算？

【答案】在简单可压缩系统中，系统只与外界交换膨胀功或压缩功。可逆时，这种功的计算式为

则系统从热源取热时的可能达到的最小熵

二、综合分析题

9． 容积为

的容器内盛饱和水和饱和水蒸气的混合物，按容积计，各占

. 初态

现

打开容器顶部阀门，

绝热地放汽直至容器内压力

【答案】取容器为控制体积，立能量方程

据题意，

查饱和水蒸气表得：

故

据题意

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为止，求：放出的蒸汽量。假设放出

的全部是干饱和蒸汽，其平均焓可近似按初终态平均值计算。

忽略宏观运动动能和位能变化，积分得：

设终态干度为X ，

将所以

10．压缩气体制冷循环中空气进入压气机时的状态为熵压缩

到制冷量

故

压缩机耗功为

膨胀机作出的功为

空气在冷却器中放热量为

1 kg空气在冷库中的吸热量即为每kg 空气的制冷量为

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及等代入式（a ）解得

在压气机内定

若

试求：制冷系数及lkg 空气的

然后进入冷却器。离开冷却器时空气温

度

空气视为定比热容的理想气体，

【答案】据题意，