答案：
解；判断节流膨胀的温度变化，依据Joule-Thomson效应系数μJ。 由热力学基本关系式可得到：
?J?(?T)?(?P)HT(?V)P?V?T CpRT?6.4?104，其中P4 将P-V-T关系式代入上式，PV?RT?6.4?10P→V?(?VR)P? ?TPT??J?R?VRT?PV?6.4?104?6.4?104P????0
CpP?CpCpCp可见，节流膨胀后，温度比开始为高。
13．在25℃时，某气体的P-V-T可表达为PV=RT+6.4×104P，在25℃，30MPa时将该气体进行节流膨胀，向膨胀后气体的温度上升还是下降？
难度： 易 分值：8
章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：蒸汽动力循环 备注：南工大试题
答案：
解：从已知的条件，我们可以计算出该热机的效率，以及卡诺热机的效率，然后比较两者的大小。
热机的效率 ??W170??0.486 42000?30Q3600 卡诺热机效率 ?卡?T高?T低T高?670?330?0.508
670卡诺热机是效率最高的热机，显然该人设计的热机不合理。
-1-1
14．某人称其设计了一台热机，该热机消耗热值为42000kJ·kg的燃料30kg·h，可以产生的输出功率为170kW。该热机的高温与低温热源分别为670K和330K。试判断此热机是否合理。
难度： 易 分值：12
章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环
知识点：蒸汽动力循环 备注：南工大试题
答案：
解：进出透平机的蒸汽状态见下图所示，焓、熵值从附录水蒸汽表中查到，
按稳流系统热力学第一定律对透平机进行能量衡算，ΔH=Q-Ws 则m?H2?H1??5%Ws?Ws??0.95Ws 蒸汽流量m??0.95Ws?0.95?3000?3600??16650.4kg?h?1
H2?H12631.4?3247.6 按本题意，等熵膨胀的空气应该是湿蒸汽，即为饱和蒸汽和饱和水的混合物，此时熵值，
即为饱和蒸汽和饱和水的熵按比例混合，从附录查得饱和蒸汽的熵从饱和水性质表查得饱和液体的熵，Sl?0.9875Sg?7.7153kJ?kg?1K?1，kJ?kg?1?K?1 设空气中气相重量百分含量为x,
则 7.1271=7.7153×x+(1-x)×0.9875 解得 x=0.9126
空气的焓值 H=x×Hg+（1-x）Hl
=0.9126×2631.4+(1-0.9126)×304.25=2428.0kJ·kg-1 定熵效率 ?s?H1?H23247.6?2631.4??0.75?75%
H1?H3247.6?2428 T 4 2 3 1 6 5 S
15．某动力循环的蒸汽透平机，进入透平的过热蒸汽为2.0MPa，400℃，排出的气体为0.035MPa饱和蒸汽，若要求透平机产生3000kW功率，问每小时通过透平机的蒸汽流量是多少？其热力学效率是等熵膨胀效率的多少？假设透平机的热损失相当于轴功的5%。
难度： 难 分值：16
章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：蒸汽动力循环 备注：南工大试题
答案：
解： (1) 各状态点的热力学性质，可由附录水蒸汽表查得
H4?303.46KJ?kg?1
H1?H3??VdP?V(P?10?3?(1.5?0.035)?106?1.5kJ?kg?1 1?P2)?1.0245P2P1H1?303.46?1.5kJ?kg?1（由于液体压力增加其焓增加很少，可以近似H1?H4）
H2?2992.7KJ?kg?1 S2?6.8381kJ?kg?1?K?1
该循环透平机进行绝热可逆操作，增压泵也进行绝热可逆操作时效率最高。
S3?S2?6.8381，由0.035Mpa，查得
气相，Sg?7.7153kJ?kg?1?K?1（查饱和蒸汽性质表） 液相，Sl?0.9852kJ?kg?1?K?1（查饱和水性质表内插） 气相含量为x
S3?x?Sg?(1?x)Sl?x?7.7153?(1?x)?0.9852?6.8381
x?0.87
H3?x?Hg?(1?x)Hl?0.87?2631.4?(1?0.87)?303.46?2328.77kJ?kg?1
??H2?H32992.7?2328.77??0.247
H2?H12992.7?303.96 冷凝器压力0.035Mpa，饱和温度为72.69℃；锅炉压力1.5Mpa，饱和温度为198.32℃。卡诺循环运行在此两温度之间，卡诺循环效率
?卡?T高?T低T高?198.32?72.69?0.267
198.32?273若卡诺循环运行在实际的二个温度之间，其效率为
?卡?T高?T低T高?280?72.69?0.375
280?273(3)不可逆过程的焓差为0.80(H2-H3)，而吸收的热仍为H2?H1，因此效率
??
0.80(H2?H3)?0.80?0.247?0.198
H2?H116．某蒸汽动力循环操作条件如下：冷凝器出来的饱和水，由泵从0.035Mpa加压至1.5Mpa进入锅炉，蒸汽离开锅炉时被过热器加热至280℃。 求：(1) 上述循环的最高效率。
(2) 在锅炉和冷凝器的压力的饱和温度之间运行的卡诺循环的效率，以及离开锅炉的过热蒸汽温度和冷凝器饱和温度之间运行的卡诺循环的效率。 (3) 若透平机是不可逆绝热操作，其焓是可逆过程的80%。
求此时的循环效率。 难度：中 分值：12
章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：制冷循环 备注：南工大试题
答案：
解：压缩机的可逆绝热过程是等熵过程，节流过程常可看作为等焓过程，则循环可用如下P-H和H-S图表示。
P 3 2 4 1 H H 2 1 3 4 S
17．将典型的蒸汽压缩制冷循环的T-S图分别在P-H图和H-S图上表示出来。
难度：中 分值：12
章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：制冷循环 备注：南工大试题
答案：
解：首先需要明确的是：在所有的制冷循环中，逆卡诺循环的制冷效率最高，即功耗最小。循环效率有如下的关联式：
ξ卡?Q(制冷量)T1(蒸发温度) ?0T2(冷凝温度)?T1WN(净功) 按照传热原理，如果进出冷却器的冷却水量无限大，则不仅冷却水进出口温度接近相同，
而且被冷介质的温度也相同。因此
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