浙江大学工程热力学期末考试试题

一、简答题（每小题 5 分，共30 分）

1、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？

2、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？

3、画出燃气轮机装置定压加热理想循环的p-v 图和T-s 图，并写出其用循环增压比表示的热效率公式。（假设工质为理想气体，比热取定值）

4、反映往复活塞式内燃机混合加热循环特性的设计参数有哪几个？写出其定义式。

5、住宅用空调机当夏天环境温度升高时，其制冷系数和耗功量如何变化？

6、为什么在湿蒸汽区域进行的绝热节流过程总是呈现节流冷效应？

二、计算题（共70 分）

1 ．（18 分）3kmol 温度t 1＝100 ℃的氮气流与1kmol 温

度t 2＝20 ℃的空气流在管道中绝热混合。已知混合前空气的摩尔分数为：x N x O2＝0.21 ，若混合前后氮气、空气和混合物的压力都相等，试求：2＝0.79 、

(1) 混合后气体的温度；

(2) 混合气体中N2和O 2的摩尔分数；

(3) 对应于1kmol 的混合气产物，混合过程的熵增。

设摩尔热容为定值： C p，m，N2＝29.08kJ/ （kmol·K ）、 C p，m ，O2＝

29.34kJ/ （kmol·K ）、R ＝8.314kJ/ （kmol·K ）

2 ．（17 分）空气初态为p 1＝0.4MPa 、T 1＝450K ，初速忽略不计。经一喷管绝热可逆膨胀到p 2＝0.1MPa 。若空气的Rg ＝0.287 kJ/ (kg·K) ； c p＝ 1.005 kJ/ (kg·K) ；γ＝ c p/ c v＝ 1.4 ；临界压力比νcr=0.528 ；试求：

（1）在设计时应选用什么形状的喷管？为什么？

（2）喷管出口截面上空气的流速 C f2、温度T 2和马赫数Ma 2；

（3）若通过喷管的空气质量流量为q m＝1kg/s ，求：喷管出口截面积和临界截面积。

3 ．（15 分）活塞式压气机每秒钟从大气环境中吸入p 1＝0.1MPa 、t1

＝17 ℃的空气0.1m 3 ，绝热压缩到p 2＝0.4MPa 后送入储气罐。若该压气机的绝热效率ηc,s=0.9 ，空气的Rg ＝0.287k J/ (kg·K) ； c p＝ 1.005 kJ/ (kg·K)；γ＝ c p/ c v＝ 1.4 ；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。

4．（20 分）一单级抽汽回热循环如图1所示，水蒸气进入汽轮机的状态参数为5MPa、450℃，在10kPa下排入冷凝器。水蒸气在0.45MPa压力下抽出，送入混合式给水加热器加热给水。给水离开加热器的温度为抽汽压力下的饱和温度。在冷凝器和加热器之后有一台水泵。若忽略水泵功，求：

(1) 抽汽回热量；

(2) 每千克水蒸气循环的吸热量q1和循环放热量q2；

(3) 每千克水蒸气循环的净功量w；

(4) 循环热效率。

图 1 单级抽汽回热循环