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一、简答题

1． 画出蒸汽压缩制冷系统的

【答案】蒸汽压缩制冷系统的

图，并说明各过程是在哪个设备中完成的。

图如图所示。

图

其中，

在压缩机中完成；

在冷凝器中完成；

在节流阀中完成；

在冷藏库（蒸发

器）中完成。

2． 绝热活塞把一个刚性绝热容器分成A 和B 两部分（图），分别有某种气体，B 侧设有电加热丝。活塞 在容器内可自由移动，但两部分气体不能相互渗透。合上电闸，B 侧气体缓缓膨胀。问：，（1）取A 侧气体为系 统，是什么系统；（2）取A 侧和B 侧全部气体为系统（不包括电热丝）是什么系统；（3）取A 侧和B 侧全部 气体和电热丝为系统，是什么系统；（4）取图中虚线内为系统，是什么系统？

图

【答案】（1）闭口绝热系，因为系统仅与外界交换功； （2）闭口系，系统与电热丝交换热量；

（3）闭口绝热系，因为系统仅与外界交换电能，没有热量越过边界； （4）孤立系。

3． 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。

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是否越低越好？降低有哪些限制？

【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

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

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

太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽

湿度过大，不利于汽机安全运行。

4． 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。

5． 简述克劳修斯是如何在卡诺定理的基础上推导参数熵的？克劳修斯不等式如何表达？

【答案】任意工质进行的一个任意可逆循环，用一组可逆热线将它分割成无穷多个微元循环，这些绝热线无限接近，认为组成无穷多个微卡诺循环，如图所示。

则系统从热源取热时的可能达到的最小熵

图

分析

循环，热效率为：

即

取代数值

为负，对

两边同时积分得：

即：

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过程

与组成可逆循环因此，可得：

此即为克劳修斯等式。

依据卡诺定理，在两个不同温度恒温热源间工作的不可逆热机效率小于可逆热机效率，即:

由于可逆热机效率

于是

则

若考虑

和

为代数值，则可写成：

所有微元循环加起来，考虑到不可逆循环过程，工质与热源温度有可能不等，

上面推导中的是热源温度，用表示，因而得到：

联立式

邵可得到克劳修斯积分不等式：

6． 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。

7． —个门窗敞开的房间，若室内空气的压力不变而温度升高了，问室内空气的总热力学能怎样变化？比热力学能又怎样变化？

【答案】室内空气的总热力学能不变，比热力学能增加。

8． 未饱和湿空气经历绝热加湿过程，其干球温度、湿球温度和露点温度如何变化？

【答案】干球温度降低，湿球温度不变，露点温度不变。

二、综合分析题

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