2019年湖北武汉科技大学工程热力学考研真题及答案.docx

2019年湖北武汉科技大学工程热力学考研真题及答案一、名词解释（共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分）1、（6分）压缩因子2、（6分）露点3、（6分）含湿量二、填空题（共 2 小题，每空 1 分，共 32 分）1、（12分）分析下图中的四个区域，填写“正”或“负”。区域：dW为_，dWt为_，dQ为_。区域：dW为_，dWt为_，dQ为_。区域：dW为_，dWt为_，dQ为_。区域：dW为_，dWt为_，dQ为_。2、（20分）分析下列各循环，填写“0”、“1”或“2”。斯特林循环由_个等压过程、_个等容过程、_个等温过程、_个等熵过程组成。卡诺循环由_个等压过程、_个等容过程、_个等温过程、_个等熵过程组成。狄塞尔循环由_个等压过程、_个等容过程、_个等温过程、_个等熵过程组成。奥托循环由_个等压过程、_个等容过程、_个等温过程、_个等熵过程组成。布雷顿循环由_个等压过程、_个等容过程、_个等温过程、_个等熵过程组成。三、计算题（共 5 小题，每小题 20 分，共 100 分）1、（20分）某房间，冬季通过墙壁和窗子向外散热5×107J/h，房内有8只50W电灯照明，其他家电耗电约2500W，为维持房内温度不变，房主购买供暖系数为6的热泵，求热泵的最小功率。2、（20分）将150kg温度为30ºC的水与250kg温度为70ºC的水在绝热容器中混合，求混合前后水的熵变及火用损失。设水的比热容为定值，cw=4.187 kJ/(kg·K)，环境温度t0=20ºC。3、（20分）滞止压力为0.6MPa、滞止温度为360K的空气可逆绝热流经收缩喷管，在截面积为2.5×10-3m2处气流马赫数为0.5。若喷管背压力为0.25MPa，试求喷管出口截面积。空气可当双原子气体处理，=1.4，临界压力比vcr=0.528。4、（20分）某压水堆二回路循环采用一次抽汽加热给水，循环抽象简化为下图所示，若新蒸汽为饱和蒸汽且p1=7MPa，抽气压力p4=0.7MPa，凝汽器维持p2=0.007MPa，忽略水泵功，试求（1）抽气量；（2）循环热效率；（3）耗气率d。pMPaskJ/(kg·K)skJ/(kg·K)hkJ/kghkJ/kg73.12105.81291266.902771.720.71.99256.7079697.322763.290.0071.19217.4789376.752659.555、（20分）V=0.5m3的刚性容器中装有p1=0.3MPa、T1=300K的CO2。N2气在输气管道中流动，参数保持pL=0.9MPa、TL=450K。如下图所示，打开阀门充入N2，直到容器中混合物压力达到p2=0.6MPa时关闭阀门。充气过程绝热，求容器内混合物终温T2和质量m2。按定值比热容计算，cV,N2=751 J/(kg·K)，cP,N2=1048 J/(kg·K)，cV,CO2=657 J/(kg·K)，cP,CO2=846 J/(kg·K)。答案一、名词解释（共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分）1、（6分）压缩因子答：压缩因子Z=pv/(RgT)。Z值偏离1的大小，反映了实际气体对理想气体性质偏离的程度。2、（6分）露点答：露点td是在一定pv下（指不与水或湿物料相接触的情况），未饱和湿空气冷却达到饱和湿空气，即将结出露珠时的温度。3、（6分）含湿量答：含湿量d为1kg干空气所带有的水蒸气质量。二、填空题（共 2 小题，每空 1 分，共 32 分）1、（12分）分析下图中的四个区域，填写“正”或“负”。区域：dW为_，dWt为_，dQ为_。区域：dW为_，dWt为_，dQ为_。区域：dW为_，dWt为_，dQ为_。区域：dW为_，dWt为_，dQ为_。答：正、正、正；正、正、负；负、负、负；正、负、正；2、（20分）分析下列各循环，填写“0”、“1”或“2”。斯特林循环由_个等压过程、_个等容过程、_个等温过程、_个等熵过程组成。卡诺循环由_个等压过程、_个等容过程、_个等温过程、_个等熵过程组成。狄塞尔循环由_个等压过程、_个等容过程、_个等温过程、_个等熵过程组成。奥托循环由_个等压过程、_个等容过程、_个等温过程、_个等熵过程组成。布雷顿循环由_个等压过程、_个等容过程、_个等温过程、_个等熵过程组成。答：0、2、2、0；0、0、2、2；1、1、0、2；0、2、0、2；2、0、0、2；三、计算题（共 5 小题，每小题 20 分，共 100 分）1、（20分）某房间，冬季通过墙壁和窗子向外散热5×107J/h，房内有8只50W电灯照明，其他家电耗电约2500W，为维持房内温度不变，房主购买供暖系数为6的热泵，求热泵的最小功率。解：2、（20分）将150kg温度为30ºC的水与250kg温度为70ºC的水在绝热容器中混合，求混合前后水的熵变及火用损失。设水的比热容为定值，cw=4.187 kJ/(kg·K)，环境温度t0=20ºC。解：2、（20分）滞止压力为0.6MPa、滞止温度为360K的空气可逆绝热流经收缩喷管，在截面积为2.5×10-3m2处气流马赫数为0.5。若喷管背压力为0.25MPa，试求喷管出口截面积。空气可当双原子气体处理，=1.4，临界压力比vcr=0.528。解：3、（20分）某压水堆二回路循环采用一次抽汽加热给水，循环抽象简化为下图所示，若新蒸汽为饱和蒸汽且p1=7MPa，抽气压力p4=0.7MPa，凝汽器维持p2=0.007MPa，忽略水泵功，试求（1）抽气量；（2）循环热效率；（3）耗气率d。pMPaskJ/(kg·K)skJ/(kg·K)hkJ/kghkJ/kg73.12105.81291266.902771.720.71.99256.7079697.322763.290.0071.19217.4789376.752659.55解：3、（20分）V=0.5m3的刚性容器中装有p1=0.3MPa、T1=300K的CO2。N2气在输气管道中流动，参数保持pL=0.9MPa、TL=450K。如下图所示，打开阀门充入N2，直到容器中混合物压力达到p2=0.6MPa时关闭阀门。充气过程绝热，求容器内混合物终温T2和质量m2。按定值比热容计算，cV,N2=751 J/(kg·K)，cP,N2=1048 J/(kg·K)，cV,CO2=657 J/(kg·K)，cP,CO2=846 J/(kg·K)。解：根据开口系能量方程和分压定律分别得到方程（1）和（2）代入数字，仅以mN2和T2为未知量