?t,v??t,c??t,p
T 如图，Tm1,v?Tm1,c?Tm1,p Tm2相同，且?t?1?m2
Tm1则 ?t,v??t,c??t,p
4. 环境压力0.1MPa下1m3刚性真空容器所包含的空间内热力学能及火用值分别是多少？ 答：热力学能为零，U?0； 火用值A?p0V?100?1?100kJ
5. Draw the T-s diagram of vapor-compression refrigeration cycle with a gas-liquid separator, and point out the equipment name in each process.
12， compressor 23， condenser；
34， throttling set (expansion valve or capillary tube); 41， n evaporator.
四、计算题（3道题，共50分 ）
1.（10分）空气可逆绝热流过一个喷管，进入背压0.1MPa的空间，已知空气入口参数为
p1?0.5MPa、T1?300K，问应采用什么形式的喷管？并求喷管出口流速及出口温度。 空气k = 1.4，cp=1.004kJ/(kg.K)
p解: 入口可看成滞止状态。对空气，双原子气体，可逆绝热流动时 cr?0.528
p0pB0.1??0.2〈0.528 p00.5则 采用缩放喷管 （4分） 出口压力 p2?pB?0.1MPa
k?11.4?1p0.11.4出口温度 T2?T1(2)k?300?()?189.4K （3分）
p10.5出口流速cf2?2cp(T1?T2)?2?1004?(300?189.4)?471.26m/s （3分）
第 6 页 共 8 页
2. （15分） 水蒸气在过热器中由初始状态1的p1＝6MPa、x1＝0.98定压吸热，变化为500 ℃MPa的过热蒸汽状态2，画出h-s图，并求1kg水蒸气在过热器中吸收的热量。已知：当p＝6 213.3 kJ/kg； h\＝2 783.82 kJ/kg；当p＝6 MPa、t＝500 420.6 kJ/kg 时，h'＝1 ℃时，h＝3 解 h-s图 （5分）
MPa、x1＝0.98时，可计算得到初始的焓值为 当p1＝6
h1＝x1h\－x1)h'
783.82+0.02×1 213.3 ＝0.98×2
752.4 kJ/kg （5分） ＝2
MPa、t2＝500 420.6 kJ/kg 当 p2＝6 ℃时，h2＝3
由热力学第一定律，可得出过热器中水蒸气定压吸收的热量为
q12＝h2－h1＝3 420.6 －2 752.4 ＝668.2 kJ/kg （ 5分）
3. （25分）An steady flow rotary compressor receives air at 0.1MPa and 27℃, which it compresses to 0.6MPa with an adiabatic efficiency of 0.85. Based on surroundings at 27℃, determine (a) the final temperature, (b) the specific entropy change and specific availability change between inlet state and outlet state, (c) the necessary specific work input to the compressor , (d) the irreversibility （the entropy production and exergy destroyed）.
（Treat the air as an ideal gas, with the specific heat at constant pressure, cp=1.004kJ/(kg.K), and the ratio of specific heats, k=1.4.）
Solution:
R?k?11.4?1cp??1.004?0.287 kJ/(kg.K) k1.4(a) The final temperature of isentropic compression is
p0.6T2s?T1(2)(k?1)/k?300()0.4/1.4?500.55K
p10.1Adiabatic efficiency ?s,C?w12sh1?h2sT1?T2s＝0.85 ??w12h1?h2T1?T2The final temperature of irreversible adiabatic compression is
T2?T1?T1?T2s?s,C?300?300?500.55?535.94K （5分）
0.85(b) The specific entropy change can be calculated as follow
第 7 页 共 8 页
Tp ?s?s2?s1?cpln2?Rln2
T1p1?1.004ln535.940.6?0.287ln?0.068kJ/(kg?K) （5分） 3000.1The specific availability change
?af??ah?ah2?ah1?(h2?h1)?T0(s2?s1)
?1.004?(535.94?300)?300?0.068?216.48kJ/k g （5分） （c）The necessary specific work input to the compressor
ws,12?h1?h2?cp(T1?T2)
?1.004?(535.94?300)?236.88kJ/kg （5分）
(d) The irreversibility can be determined as ?S?(?S)Q?(?S)W?(?S)M?SPi nFor this process, (?S)Q?(?S)M?0
Entropy production Spin????S?M??(Si?Se)?S2?S1?0.068kJ/(kg?K) The exergy destroyed Iin?T0Spin?300?0.068?20.3kJ/kg （5分）
第 8 页 共 8 页