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工程热力学期末复习题答案汇总

工程热力学期末复习题答案汇总
工程热力学期末复习题答案汇总

科技大学

《工程热力学》练习题参考答案

第一单元

一、判断正误并说明理由:

1.给理想气体加热,其热力学能总是增加的。

错。理想气体的热力学能是温度的单值函数,如果理想气体是定温吸热,那么其

热力学能不变。

1.测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是气体热力状态发生了变

化。

错。压力表读数等于容器中气体的压力加上大气压力。所以压力表读数发生变化可以是气体的发生了变化,也可以是大气压力发生了变化。

2.在开口系统中,当进、出口截面状态参数不变时,而单位时间流入与流出的

质量相等,单位时间交换的热量与功量不变,则该系统处在平衡状态。

错。系统处在稳定状态,而平衡状态要求在没有外界影响的前提下,系统在长时间不发生任何变化。

3.热力系统经过任意可逆过程后,终态B的比容为v B大于初态A的比容v A,外

界一定获得了技术功。

错。外界获得的技术功可以是正,、零或负。

4.在朗肯循环基础上实行再热,可以提高循环热效率。

错。在郎肯循环基础上实行再热的主要好处是可以提高乏汽的干度,如果中间压力选的过低,会使热效率降低。

6.水蒸汽的定温过程中,加入的热量等于膨胀功。

错。因为水蒸汽的热力学能不是温度的单值函数,所以水蒸汽的定温过程中,加入的热量并不是全部用与膨胀做功,还使水蒸汽的热力学能增加。

7.余隙容积是必需的但又是有害的,设计压气机的时候应尽可能降低余隙比。

对。余隙容积的存在降低了容积效率,避免了活塞和气门缸头的碰撞,保证了设备正常运转,设计压气机的时候应尽可能降低余容比。

8.燃机定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高。

错。 在循环增压比相同吸热量相同的情况下,定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高;但是在循环最高压力和最高温度相同时,定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率低。

9.不可逆过程工质的熵总是增加的,而可逆过程工质的熵总是不变的。 错。 熵是状态参数,工质熵的变化量仅与初始和终了状态相关,而与过程可逆不可逆无关。

10. 已知湿空气的压力和温度,就可以确定其状态。

错。 湿空气是干空气与水蒸汽的混合物,据状态公理,确定湿空气的状态需要三个状态参数。

二、简答题:

1. 热力学第二定律可否表示为:机械能能完全转换为热能,而热能不能全部转换为机械能。

不可以。机械能可以无条件地转化为热能,热能在一定条件下也可能全部转化为机械能。

2. 试画出蒸汽压缩制冷简单循环的T-s 图,并指出各热力过程以及与过程相对应的设备名称。

蒸汽压缩制冷简单循环的T-s 图.1-2为定熵压缩过程,在压缩机中进行;2-3为定压冷凝过程,在冷凝器中进行;3-4是节流降压过程,在节流阀中进行;4-1为定压蒸发过程,在蒸发器中进行。

3. 用蒸汽作循环工质,其放热过程为定温过程,而我们又常说定温吸热和定温放热最为有利,可是为什么蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低?

考察蒸汽动力循环和柴油机循环的热效率时,根据热效率的定义

121211T T

q q t -=-

知道,

热效率的大小与平均吸热温度和平均放热温度有关。平均吸热温度越高,热效率越高。蒸汽动力循环由于受到工质和材料的限制,其平均吸热温度是600℃左右;而柴油机循环的平均吸热温度是1300℃左右,所以蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低。

4. 压气机按定温压缩时气体对外放出热量,而按绝热压缩时不向外放热,为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济?

压气机定温压缩与绝热压缩时所需要外界提供的功不一样,而需要外界提供的功等于压缩过程的技术功,定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小,

济。如p-v 图所示的压缩过程,可以看出 定温压缩的技术功是P1-1-2T-p2-p1的面积, 绝热压缩的技术功是P1-1-2s-p2-p1的面积。 显然定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小。

三.计算题:

1. 1kg 氧气置于图所示的气缸,缸壁能充分导热,且活塞与缸壁无摩擦。初始时氧气压力为0.5Mpa 、温度为27℃。如果气缸长度为2L ,活塞质量为10kg ,试计算拔除销钉后,活塞可能达到的最大速度。氧气的比热容)/(918.0K kg kJ c p ?=,k=1.395,)/(260.0K kg kJ R g ?=

v

P1 P2

解:

取气缸的氧气为研究对象。

根据热力学第一定律W U Q +?=知道,加入系统的热量一部分用于增加系统的热力学能,一部分用于对外做功。根据题意:活塞如果要达到最大速度,那么氧气膨胀过程中吸入的热量全部用于对外做功,所以氧气的热力学能不发生变化。由于氧气可以看作理想气体,而理想气体的热力学能是温度的单值函数,所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀过程。

设环境温度为T 0,环境压力为P 0,氧气的质量为m ,活塞的质量为M ,活塞最大速度为V max 。氧气初始状态的压力为P 1,温度为T 1,容积为V 1,氧气膨胀后的容积为V 2,膨胀过程的膨胀功为W 。

V P W MV ?-=02max 2

1 2

11ln

V V T R W g =

111T mR V P g = 12V V V -=?

122V V = 所以有:2ln 1T R W g = 110/P T R V P g =? 代入数据:

7.38484)2.02(ln )2715.273(2602ln 10211

1012

max =-?+?=-=??p T R P T R V g g s m V /73.87max =

2.空气等熵流经一缩放喷管,进口截面上的压力和温度分别是0.58Mpa 、440K ,出口截面上的压力MPa p 14.02=。已知喷管进口截面面积为2.6×10-3m 2,空气的质量流量为1.5kg/s ,试求喷管喉部面积及出口截面的面积和出口流速。空气的比热容)/(005.1K kg kJ c p ?=,k=1.4,)/(287.0K kg kJ R g ?=

解:

根据题意知道,进口参数为MPa p 58.01=,K T 4401=。出口截面上的压力

MPa p 14.02=。喷管进口截面A 1面积2.6×10-3m 2,空气的质量流量Q 为1.5kg/s 。

)/(61.1251,1

1

,1s m c v c A q f f =?=

)/(2177.010

58.04402873

6

1

11kg m p T R v g =??=

=

K c c T T p

f 9.44721

,210=+=

Mpa T T

p p k k

617.0)(11

010=?=-

528.0)1

2(1

0=+==-k k

c cr k p p β )(32579.0617.0528.0528.00MPa p p cr =?=?=

)(2.373)

528.0(9.447)

(4

.114.110

0K p p T T k

k cr cr =?=?=--

)/(32876.010

32579.02.3732873

6

kg m p T R v cr

cr g cr =??=

=

)/(2.3872.3732874.1,s m T kR c cr g cr f =??==

喷管喉部面积)(10273.12

.38732867

.05.123,min m c v Q A cr f cr -?=?=?=

)(18.293)

58

.014

.0(440)

(4

.11

4.110

202K p p

T T k

k =?=?=--

)/(60103.010

14.018.2932873

6

2

22kg m p T R v g =??=

?=

出口流速

)/(7.557)18.2939.447(10052)(2202,s m T T c c p f =-??=-=

出口截面的面积)(106167.17

.55760103

.05.1232,22m c v Q A f -?=?=?=

3. 汽油机定容加热理想循环进气参数为C t ?=271, MPa p 09.01=,若循环压缩比16=ε,定容增压比6.1=λ。假设工质是空气,比热可取定值,

)/(005.1K kg kJ c p ?=,R g =287 )/(K kg J ?,(1)画出循环p-v 图及T-s 图;(2)求

循环的最高温度和最高压力;(3)计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。

解:

(1)

v s

(2)

)

(2.1455287

0598.010984.6)

(5.9092870598.010365.4)(0598.0)

(984.6365.46.1)(365.41609.0)(

)(0598.016

957.0)(957.016633362223

23232

3

4.112

11231

231

1

12

1

K Rg v p T K Rg v p T kg

m

v v MPa p p p p MPa p v v p p kg m v v kg m m V v V V k k

=??===??=====?=?===?==========

λλεεε

T 3 、p 3为循环的最高温度和压力

(3)

)

(44.01)()()()

(957.031

234344

334

3

14MPa p v v p v v p v v p p kg

m v v k

k k ======

)(17.480287

957

.010144.06444K Rg v p T =??==

6698.01)/(36.129)30017.480(718.0)()/(8.391)5.9092.1455(718.0)(1

2

142231=-

==-?=-==-?=-=q q kg kJ T T C q kg kJ T T C q t V V η

4.两个质量为m 的比热容为定值的相同物体,处于同一温度T ,将两物体作为制冷机的冷、热源,使热从一物体传出并交给另一物体,其结果是一个物体温度升高,一个物体温度降低。证明当被冷却物体温度降到0T (T T <0)时所需最小功

)2(00

2

min

T T T T mc W -+=

证明:

要使得整个系统完成这一过程所需功量最小,则必须有一可逆制冷机在此工作,保证所构成的孤立系统有

0,=?s i S

所以有

0ln ln 0,=+=?T T mc T T mc S t s

i 得到 0

2

T T T t =式中T t 为另一物体在过程

终了所具有的温度。

由于过程中冷源传出热量 )(02T T mc Q -= 热源吸收热量

)(1T T mc Q t -= 所以有

)

2()2()

()(00

2

0021min T T T T mc T T T mc T T mc T T mc Q Q W t t -+=-+=---=-= 第二单元

一、判断正误并说明理由:

1、稳定流动热力系必为平衡热力系;

错。 稳定状态的系统部虽有确定的状态参数,但其是靠外界的影响来维持的。

2、技术功是流体的宏观动能,宏观位能及所作出的轴功三者之和定义的; 对。技术功包括宏观动能,宏观位能及所作出的轴功。

3、物质经历一个定温变化过程以后,其热力学能变化位零;

错。 对任意一非理想气体来说,其热力学能都是內未能位能与动能之和,而温度仅是动能的表征。

4、使系统熵增加的过程一定是不可逆过程; 错。 过程的熵变包括熵产和熵流两部分,过程可逆与否主要看熵产是大于还是等于

零。如果某一过程的熵增加,该过程可以是在熵产等于等于零的情况下,熵流大于零。因此这句话不正确。

5、在初压不变时,背压愈低,气体通过拉阀尔喷管出口截面上流速和流量都愈大; 错。 对缩放喷管来说,当背压降到临界压力时,气体流速达到音速。若背压继续降低,气体流量保持不变。

6、1kg 空气可以由p1=0.1MPa ,t1=25℃被绝热压缩到p2=0.5MPa ,t2=250℃;

对。 由0103.01

.05.0ln 287.025*********ln 004.1ln ln

1212>=-++=-=?p p R T T c s p 7、在增压比相同的情况下,有余隙与无余隙的压气机在压缩1kg 气体时耗功必相同;

对。 在增压比相同的情况下,有余隙与无余隙的压气机在压缩1kg 气体时所耗循环净功相等。

8、物质的气化潜热随着饱和温度的提高而增大;

错。 物质的气化潜热随着饱和温度的提高而减小。

9、逆卡诺循环的冷、热温差越大,则该循环的制冷系数越高;

错。 因为温差加大耗功也随之增大,所以说制冷系数不一定提高。 10、当把一定量的气体从相同的初态压缩到相同的终态时,则可逆定温压缩过程最为省 功.

对。 从p-v 图术功的大小可以看出。

二、简答题:

1. 如图所示,理想气体有两个任意过程a —b 及a —c ,b 、c 在同一条绝热线上,试问

ab u ?与

p

b 、

c 在同一条绝热线上,ab u ?大于ac u ? 若b 、c 在同一条等温线上,ab u ?等于ac u ? 2、在T-s 图上有两个定压线p1,p2,试比较p1,p2 的大小。 T

P1

P2

0 s

P2小于p1。假设有一定熵过程1-2,可以看出 T1大于T2,所以系统做出技术功。

3、当工质为定值比热容的空气时,试问可逆定压过程中加入的热量有百分之多少转变成膨胀功?

由热力学第一定律第二表达式vdp dh q -=δ,可逆定压过程中加入的热量

cpdt dh q ==δ 。由热力学第一定律第一表达式w du q δδ+=,膨胀功du q w -=δδ。将cpdt dh q ==δ代入膨胀功的表达式,得到

cp

cv cpdt cvdt cpdt q du q q w -=-=-=1δδδδ D=0.4m ,活塞重可

弹簧位移

k A p p k L //)(0121)(-=-=?ττ

3

2

510

404.04

10)25(????-=

π

=0.942m

气体作的膨胀功原则上可利用可用功计算,但此时p 与V 的函数关系不便确定,显

然,气体所作的膨胀功W 应该等于压缩弹簧作的功W 1加克服大气阻力作的功W 2,因此若能

求出W 1与W 2,则W 也就可以确定。

kJ 58.29]314.0)942.0314.0[(402

1

)(2

1222

1

212221

1

=-+??=

-=

==??L L L L k kLdL dL W τ kJ

84.11118401942

.04.04

10125

02

==???=?=π

L A p W

W =W 1+W 2=29.58+11.84=41.42k

2. 压气机空气由P 1=100kP a ,T 1=400K ,定温压缩到终态P 2=1000kP a ,过程中实际消耗功比

可逆定温压缩消耗轴功多25%。 求:压缩每kg 气体的总熵变。

解:取压气机为控制体。按可逆定温压缩消耗轴功:

kg kJ P P RT v v RT W SO /3.2641000

100ln 400287.0ln ln

2112-=?=== 实际消耗轴功:

()kg kJ W S /4.3303.26425.1-=-=

由开口系统能量方程,忽略动能、位能变化:21h q h W S +=+ 因为理想气体定温过程:h 1=h 2 故:kg kJ W q S /4.330-== 孤立系统熵增:sur sys iso S S S ?+?=? 稳态稳流:0=?sys S

k kg kJ T q

P P R T q S S S sur ?=+=+=+-=?/44.0300

4.3301000100ln

287.0ln 0

21012

3. 由不变气体源来的压力MPa p 5.11=,温度C T o

271=的空气,流经一喷管进入压力保持在MPa p b 6.0=的某装置中,若流过喷管的流量为s kg /3,来流速度可忽略不计,试设计该喷管?

解 ;

① 求滞止参数

因01=f c ,所以初始状态即可认为是滞止状态,则

10p p =, K T T 3002732710=+==

② 选型

528.04.05.16.00=<==cr b MPa

MPa p P γ 所以,为了使气体在喷管实现完全膨胀,需选宿放喷管,则MPa p p b 6.02==。 ③ 求临界截面及出口截面参数(状态参数及流速) MPa MPa p r p cr cr 792.05.1528.00=?==

K MPa MPa K p p T T k

k cr cr 0.2505.1792.03004

.1/4.0/)1(00=?

?

?

???=?

??

?

??=-

kg m Pa

K

K kg J p T R v cr

cr g cr /09059.010792.00.250)/(28736

=???=

=

s m K K kg J T kR c cr g cr f /9.3160.250)/(2874.1,=???== 或 )(20,cr p cr f T T c c -=

MPa p p b 6.02== K MPa MPa K p p T T k

k 9.2305.16.03004

.1/4.0/)1(0202

=?

??

?

???=????

??=-

kg m Pa

K

K kg J p T R v g /1104.0106.00.230)/(28736

2

22=???=

=

s

m K K kg J T T c c p f /6.372)9.230300()/(10042)(2202=-???=-=

④ 求临界截面和出口截面面积及渐扩段长度

2

243,576.810576.8/9.316/09059.0/3cm m s

m kg m s kg c v q A cr f cr m cr =?=?=

=- 2

243222889.810889.8/6.372/1104.0/3cm m s

m kg

m s kg c v q A f m =?=?=

=- 取顶锥角C o

10=?

cm

m m m A A d d l 343.010343.05

tan 214

.3/10576.8414.3/10889.842

/tan 2/4/42/tan 222424min 2min 2=?=??-??=-=

-=

---?ππ?

4、燃机混合加热循环的

V p -及S T -图如下图所示.已知

kPa p 971=,C t o 281=,21084.0m V =,压缩比15=ε,循环最高压力MPa p 2.63=,循

环最高温度C t o

13204=,工质视为空气。试计算:循环各状态点的压力,温度和容积。 解 各状态点的基本状态参数

点1:kPa p 971=,C t o

281=,3

1084.0m V =

点2:331

20056.015

084.0m m V V ===ε kPa kPa V V p p k

429815974

.12112=?=???? ??= K K V V T T k 2.8891530114.11

2112=?=?

??

? ??=--

点3: MPa p 2.63=,3

230056.0m V V ==

K Pa

Pa

K p p T T 17.128210298.4102.62.889362323=???==

点4: K K T 1593)2731320(4=+=,MPa p p 2.634== 333434006955.07.128215930056.0m K

K

m T T V V =?== 点5

kPa

Pa m m Pa V V p p k

5.189105.189084.0006955.0102.634

.1336

5445=?=????

????=???? ??=K m m K V V T T k 1.588084.0006955.01593331

5445=???

?

???=?

??

?

??=-

315084.0m V V ==

第三单元

一、判断正误并说明理由:

1.稳定流动能量方程不能用于有摩擦的情况。

错。用于稳定流动的任何工质、任意过程

2. 在增压比相同的情况下,有余隙与无余隙的压气机在压缩1kg气体时耗功必相同。

对。

3. 迈耶公式适用于一切理想气体。

对。

4. 在相同的温度和压力下,实际气体的比体积必小于按理想气体计算的比体积,即Z<1。

错,Z可以大于、小于、等于1。

5.物质经历一个定温变化过程以后,其热力学能变化位零。

错。对任意一非理想气体来说,其热力学能都是內位能与动能之和,而温度仅是动能的表征

6. 系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下,宏观热力性质不随时间而变化的状态。

对。

7.当压力升高,饱和温度也升高了,故饱和蒸汽的比体积将增大。

错,饱和蒸气的比体积减小。

8.工质流体在开口绝热系统中作不可逆稳定流动,则系统熵变大于零。

错,稳定流动,系统的熵不变。

9.采用再热和抽气回热和方式,可以提高朗肯循环的热效率。

错,再热循环不一定能提高热效率。

10.任何不可逆过程工质的熵总是增加的,而任何可逆过程工质的熵总是不变的。

错,上述论点是针对孤立系统而言的,并非任意的

系统。

二、简答题:

1.试在T-s 图上表示简单蒸汽动力循环(朗肯循环),说明组成循环的热力过程并指出在何种设备中进行。

1-2是定熵膨胀---汽轮机,2-3是定压放热---冷凝器,3-4是定熵压缩--水泵,4-1是定压吸热---锅炉。

2、向充满湿空气的刚性容器加入等温的干空气,问:水蒸气的分压力、相对湿度、含湿量以及湿空气比焓和比体积如何变化?

水蒸气的分压力不变;相对湿度不变;含湿量减小;湿空气比焓减小;比体积减小。

3、 有人提出一个循环1-2-3-1:其中1-2是可逆定温吸热过程、2-3是可逆绝热过程、3-1是不可逆绝热过程,如图所示,1、2、3分别为平衡状态,试问循环能否实现,为什么?

不能实现,整个循环只有一个换热过程,将热全部变为功,

违反热力学第二定律。

或:用克劳修斯积分不等式来判断。

四.计算题:

1.1千克空气在多变过程中吸热kJ 400时,将使其容积增大到原来的4倍,压力降低一半,空气k=1.4,K kg kJ R g ?=/287.0求此过程中空气的 (1)热力学能的变化; (2)熵的变化

(3)对外所作的技术功; (4)在p-v 和T-s 图画出该过程

解:K kg kJ k R c g V ?=-=

/716.01

5

.0)

/ln()

/ln(2112==

v v p p n

2

1

3

S T p

v

21

12

212==v p v p T T

(1) 4003.1)(1

112==---=

T T T c n k

n q V K T 7.3071=? kg kJ T T T c u V /3.220716.0)(122==-=?

(2)K kg kJ v v

R T T c s g V ?=+=?/894.0ln ln 1

212 (3)kg kJ T T R n n

w g t /3.88)(1

21=--=

(4)见上图 2.将100kg 、温度为20℃的水与200kg 温度为80℃的水在绝热容器中混合,求混合前后水的熵变及做功能力损失。水的比热容)/(187.4K kg kJ c ?= ,环境温度

C

t ?=200。

解 对于闭口系统,0=W ,0=Q ,所以0=?U 。设混合后水的温度为t,

则有:)()(2211t t c m t t c m -=-,得到60

200

10080

20020100212211=+?+?=++=

m m t m t m t

K K T 293)27320(1=+=,K K T 353)27380(2=+=,K K T 333)27360(=+=

)/(7392.4353

333

ln 187.4200293333ln 187.4100ln ln

22112121K kJ T T c m T T c m S S S =?+?=+=?+?=?-绝热过程熵流等于零,由熵方程知,熵产等于熵变,所以火用损失为 )(6.13887392.42932100kJ S T S T I g =?=??=??=-

3.压力MPa p 5.11=,温度C T o 271=的空气,流经一喷管进入压力保持在

MPa p b 6.0=的某装置中,若流过喷管的流量为s kg /3,K kg kJ R g ?=/287.0,K kg kJ c p ?=/004.1,求:喷管的形状,出口截面积,

最小截面及出口处的流速。

求滞止参数

因01=f c ,所以初始状态即可认为是滞止状态,则

10p p =, K T T 3002732710=+==

选型

528.04.05.16.00=<==cr b MPa

MPa p P γ 所以,为了使气体在喷管实现完全膨胀,需选缩放喷管,则MPa p p b 6.02==。 求临界截面及出口截面参数(状态参数及流速) MPa MPa p r p cr cr 792.05.1528.00=?==

K MPa MPa K p p T T k

k cr cr 0.2505.1792.03004

.1/4.0/)1(00=?

?

?

???=?

??

?

??=-

kg m Pa

K K kg J p T R v cr

cr g cr /09059.010792.00.250)/(2873

6

=???=

=

s m K K kg J T kR c cr g cr f /9.3160.250)/(2874.1,=???== 或 )(20,cr p cr f T T c c -=

MPa p p b 6.02== K MPa MPa K p p T T k

k 9.2305.16.03004

.1/4.0/)1(0202

=?

??

?

???=????

??=-

kg m Pa

K K kg J p T R v g /1104.0106.00.230)/(2873

6

2

22=???=

=

s

m K K kg J T T c c p f /6.372)9.230300()/(10042)(2202=-???=-=

出口截面面积

2

243222889.810889.8/6.372/1104.0/3cm m s

m kg m s kg c v q A f m =?=?=

=- 第四单元

一、判断正误并说明理由:

1.闭口热力系统即为定容系统;

错误。闭口系统由于与外界没有物质交换,系统包含的物质质量为一不变的常量,所以闭口系统又可称为控制质量系统。

2.工质流体在开口绝热系统中作不可逆稳定流动,则系统熵变大于零; 错。稳定流动系统,系统熵变为零。

3.物质经历一个定温变化过程以后,其热力学能变化为零;

错。对任意一非理想气体来说,其热力学能都是內未能位能与动能之和,而温度仅是动能的表征。

4.使系统熵增加的过程一定是不可逆过程;

错。过程的熵变包括熵产和熵流两部分,过程可逆与否主要看熵产是大于还是等于零。如果某一过程的熵增加,该过程可以是在熵产等于等于零的情况下,熵流大于零。因此这句话不正确。

5.绝热节流是等焓过程;

错。是焓不变的过程,但在节流阀附近,焓值不是确定的值。

6.在相同热源和在相同冷源之间的一切热机,无论采用什么工质,他们的热效率均相等; 错。应该是一切可逆热机。

7.绝热自由膨胀过程中,工质若为理想气体,则过程熵增大,但气体若是遵循德瓦尔斯方程,则过程熵变为零;

错误。因为熵是状态参数与过程无关。

8.理想气体的任何绝热过程都可用

常数来描述其过程; 错误。该式适用于可逆绝热过程。 9.方程 仅适用于可逆过程; 错误。该方程适用于任何过程。

10.如果饱和液体经历一可逆绝热膨胀过程至一较低的压力,部分液体将蒸发。 正确。当压力p 降低,对应的饱和温度也降低。

二、简答题:

1、解释一下为什么深秋的早晨会结露?

由于深秋的早晨温度比较低,于是该温度对应的水蒸汽的饱和压力降低,而空气中水蒸汽的分压力不变,这样就导致空气的相对湿度增加,当其超过100%时,就会有液体的水出现。此时空气的温度低于水蒸汽的分压力对应的饱和温度,即露点温度,所以出现露水。

三、计算题:

1. 某气体可作定比热容理想气体处理。其摩尔质量mol kg M /028.0=,摩尔定压热容)/(10.29,0K mol J C m p ?=为定值。气体从初态

MPa p 4.01=,K T 4001=,

在无摩擦的情况下,经过25.1=n 的多变过程,膨胀到MPa p 1.02=。试求终态温度、每千克气体所作的技术功、所吸收的热量及熵的变化。 解:多变过程(25.1=n )

=k pv vdp Tds dh +=

1)终态温度

K MPa

MPa

K p p

T T n

n 14.303)

4.01.0(400)

(25

.1125.111212=?==--

2))/(95.296/028.0)/(31451.8K kg J mol

kg K mol J M R R g ?=?==

每千克气体所作的技术功为

kg

kJ MPa

MPa K K kg kJ p p T R n n

w n

n g n

t /8.143]

)4.01.0(1[400)/(29695.0125.125.1])(1[125

.11

25.11

121,=-????-=--=-- 3)所吸收的热量

)

/(45.445))/(()

125.1(028.010

.29)31451.810.29(25.1)1()(1,0,00

0K kg J K kg J n M C R C n n c nc c m

p m p p V n ?-=?-?--?=

---=

--=

kg kJ K K kg kJ T T c q n n /15.43)40014.303()/(44545.0)(12=-??-=-= 4)熵的变化

)

/(50.1234.01.0ln )/(96.19640014.303ln /028.0)(10.29ln ln 1

212012K kg J MPa MPa

K kg J K K mol kg K mol J p p R T T c s s s g p ?=??-??=-=-=?

2、某正循环可逆热机,在温度为30℃的环境和4000kg 的0℃的冰间工作,最后0℃的冰变为30℃的水,试求可逆机能对外作的净功为多少?已知冰的溶解热为333kJ/kg (冰在溶解过程中温度不变),水的比热c=4.1868kJ/kg.K 。 解:取冰和与之相关的边界作为孤立系统,系统可逆时,热机对外做的功最

大。 max 0

W W S iso ==?

高温热源为环境,环境放热为负

20Q W Q +=

低温热源的吸热分成冰的溶解和水的加热,其中冰溶解时温度不变 kJ T mc m Q 6210834.1301868.440003334000?=??+?=?+=γ

kJ Q Q W 520max 10175.1?=-=

第五单元

一、简答题:

i T =0000ln 0iso T ice w i i

Q T m S S S mc T T T γ?=?+?=

++=

1. 向充满相对湿度为?的湿空气的刚性容器充入干空气,若平衡后容器温度不变,则相对湿度、含湿量和水蒸汽分压力怎么变化。 答:由含湿量的定义a

v

m m d =

知道水蒸汽的质量没有变化,而干空气的质量增加所以含湿量减小;由水蒸气的状态方程T R m V p gv v v =知道容积和温度水蒸气的质量都没有变化所以水蒸汽分压力不变;相对湿度为不变?。 4. 试写出三种改善燃气轮机热效率的措施。

答:采用回热,压气机采用分级压缩中间冷却,燃气轮机采用分级膨胀中间再热,提高进入燃气轮机的燃气温度压力等热力参数措施,可以提高燃气轮机的热效率。

二.计算题:

1.空气进入压气机前的状态为3115103

2.0,

50,

100.1m V C t Pa p =?=?=,压缩过程按多变压缩处理,压缩终了的状态是3

2520021.0,

100.32m V Pa p =?=求:(1)多变指数n ;(2)压气机的耗功;(3)压缩终了的温度;(4)压缩过程中传出的热量。设空气的比热容为定值,

)./(004.1)

/(287.0K kg kJ c K kg kJ R P g =?=。

解:(1)多变指数n

2724.10021.0032

.0ln 100.1100.32ln ln

ln )(552

1122

112=??===V V p p n V V

p p n

(2)压气机的耗功

工程热力学期末考试试题

一、1.若已知工质的绝对压力P=,环境压力Pa=,则测得的压差为(B)A.真空pv= B.表压力pg=.真空pv= D.表压力p g= 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低,则(A) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是(B)=0 =>W s>s′>s″>s′s>s″ 16.可逆绝热稳定流动过程中,气流焓的变化与压力变化的关系为(B) ====pdv 17、饱和湿空气的相对湿度(B)A.>1B.=1C.<<<1 18.湿空气的焓h为(D)湿空气的焓湿空气的焓干空气与1kg水蒸汽焓之和干空气的焓与1kg干空气中所含水蒸汽的焓之和 二、多项选择题 1.单位物量的理想气体的热容与_____有关。(ACDE)A.温度B.压力C.气体种类D.物量单位E.过程性质 2.卡诺循环是__AD___的循环。 A.理想化 B.两个定压、两个绝热过程组成 C.效率最高 D.可逆 3.水蒸汽h-s图上的定压线(AD)A.在湿蒸汽区为直线B.在过热蒸汽区为直线C.在湿蒸汽区为曲线 D.在过热蒸汽区为曲线 E.在湿蒸汽区和过热蒸汽区是斜率不同的直线 4.理想气体经绝热节流后,前后稳定截面上的__BD___相等。 5.A.压力B.温度C.比体积D.焓E.熵

工程热力学考研试题及答案

1.湿蒸汽的状态参数p,t,v,x 中,不相互独立的一对是(D )D .(p,t)2.在不可逆循环中(B )A . ??>?ds T q B . ??t w >t C .t DP =t w =t D .t w > t DP >t 6.如果孤系内发生的过程都是可逆过程,则系统的熵(C ) A .增大 B .减小 C .不变 D .可能增大,也可能减小21.理想气体的可逆过程方程式=n pv 常数,当n = ∞ 时,即为等体过程。 7.pdv dT c q v +=δ适用于(A )A .可逆过程,理想气体 B .不可逆过程,理想气体 C .可逆过程,实际气体 D .不可逆过程,实际气体 8.电厂蒸汽动力循环回热是为了(C )A .提高循环初参数 B .降低循环终参数C .提高平均吸热温度 D .提高汽轮机的相对内效率 9.活塞式压气机采取分级压缩( C )A .能省功 B .不能省功 C .不一定省功 D .增压比大时省功 10.理想情况下活塞式压气机余隙体积的增大,将使生产1kg 压缩空气的耗功量(C )A 增大 B .减小C .不变 D .的变化视具体压缩空气的耗功量 11.下列各项中,不影响燃烧过程热效应的是(C )A .反应物的种类 B .反应温度C .反应速度D .反应压力 12.欲使亚声速气流加速到超声速气流应采用(C )A .渐缩喷管B .渐扩喷管C .缩放喷管D .前后压差较大直管 13.水蒸汽h -s 图上定压线(C .在湿蒸汽区是直线,在过热蒸汽区是曲线 14.为提高空气压缩制冷循环的制冷系数,可以采取的措施是(D ) A .增大空气流量 B .提高增压比C .减小空气流量 D .降低增压比 15.在范德瓦尔方程中,常数b 为考虑气体 而引入的修 正项。(C )A 分子间内位能 B .分子运动动能C .分子本身体积D .分子间相互作用力 二、多项选择题16.理想气体可逆等温过程的体积变化功w 等于(AC )A .2 1 p p RT ln B .1 2p p RT ln C .1 2v v RT ln D .2 1v v RT ln E .(p 2v 2-p 1v 1) 17.vdp dh q -=δ适用于 AC A .可逆过程,理想气体 B .不可逆过程,理想气体 C .可逆过程,实际气体D .不可逆过程,实际气体 E .任意过程,任意气体 18.再热压力若选得合适,将使(BCDE ) A .汽耗率提高 B .热耗率提高 C .循环热效率提高 D .排汽干度提高 E .平均吸热温度提高 19.马赫数小于1的气流可逆绝热地流过缩放管时,如果把喷管的渐扩段尾部切去一段,在其他条件不变的情况下,其(BDE )A .流量变小B .流量不变 C .流量变大 D .出口压力变大E .出口速度变大 20.不可逆循环的热效率(BE ) A .低于可逆循环的热效率 B .在相同的高温热源和低温热源间低于可逆循环的热效率 C .高于可逆循环的热效率 D .在相同的高温热源和低温热源间高于可逆循环的热效率 E .可能高于,也可能低于可逆循环的热效率 三、填空题 22.在一定的压力下,当液体温度达到 饱和 时,继续加热,立即出现强烈的汽化现象。 23.湿空气的绝对温度是指lm 3湿空气中所含水蒸汽的 质 量 。 24.火电厂常用的加热器有表面式和 混合 式。 25.可逆绝热地压缩空气时,无论是活塞式压气机还是叶轮式压气机,气体在压气机内的 状态变化 规律是相同的。 26.理想气体的绝热节流效应是 零效应 。 27.利用平均比热表计算任意体积气体在定压过程中的吸热量时,应使用公式 Q =V 0 )t |c -t |(c 1t 0'p 2t 0'p 1 2?? 。 28.图示通用压缩子图上一状态点A ,其位置表明: 在该状态下气体分子之间的相互作用力 主要表现为 排斥 力。

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 2 ?=?0.79?、?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: (1)?混合后气体的温度; (2)?混合气体中?N 2?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?; ?=0.528?;试求: 临界压力比?ν cr (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?η?c,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

工程热力学期末试题及答案

工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 (闭卷,150分钟) 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分,共40分) 1. 什么是热力过程?可逆过程的主要特征是什么? 答:热力系统从一个平衡态到另一个平衡态,称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小,即准静过程,且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量,设环境温度为30°C ,试问这部分热量的火用(yong )值(最大可用能)为多少? 答: =??? ? ?++-?=15.27350015.273301500,q x E 3. 两个不同温度(T 1,T 2)的恒温热源间工作的可逆热机,从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2,证明:由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明:四个子系统构成的孤立系统熵增为 (1分) 对热机循环子系统: 1分 1分 根据卡诺定理及推论: 1 则: 。1分 4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分,A 中存有高压空气,B 中保持真空, 如右图所示。若将隔板抽去,试分析容器中空气的状态参数(T 、P 、u 、s 、v ) 如何变化,并简述为什么。 答:u 、T 不变,P 减小,v 增大,s 增大。 5. 试由开口系能量方程一般表达式出发,证明绝热节流过程中,节流前后工质的焓值不变。(绝热节流过程可看作稳态稳流过程,宏观动能和重力位能的变化可忽略不计) 答:开口系一般能量方程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程,因此有如下简化条件 , 则上式可以简化为: 根据质量守恒,有 代入能量方程,有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力?试按分压力给出第i 组元的状态方程。 答:在混合气体的温度之下,当i 组元单独占有整个混合气体的容积(中容积)时对容器壁面所形成的压力,称为该组元的分压力;若表为P i ,则该组元的状态方程可写成:P i V = m i R i T 。 B 隔板 A 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W R 0S ?=22t t,C 1111Q T Q T ηη==-=-iso 0S ?=iso 0 S ?=

工程热力学期末试卷及答案

页脚内容1

页脚内容2

1 n c n κ - = - R =,代入上式得 页脚内容3

页脚内容4

页脚内容 6 及内能的变化,并画出p-v 图,比较两种压缩过程功量的大小。(空气: p c =1.004kJ/(kgK),R=0.287kJ/(kgK))(20分) 2.某热机在T1=1800K 和T2=450K 的热源间进行卡诺循环,若工质从热源吸热1000KJ ,试计算:(A )循环的最大功?(B )如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K ,在过程中与低温热源的温差为50K ,则该热量中能转变为多少功?热效率是多少?(C )如果循环过程中,不仅存在传热温差,并由于摩擦使循环功减小10KJ ,则热机的热效率是多少?(14分) 3.已知气体燃烧产物的cp=1.089kJ/kg ·K 和k=1.36,并以流量m=45kg/s 流经一喷管,进口p1=1bar 、T1=1100K 、c1=1800m/s 。喷管出口气体的压力p2=0.343bar ,喷管的流量系数cd=0.96;喷管效率为 =0.88。求合适的喉部截 面积、喷管出口的截面积和出口温度。(空气:p c =1.004kJ/(kgK), R=0.287kJ/(kgK))(20分) 一.是非题(10分) 1、√ 2、√ 3、× 4、× 5、√ 6、× 7、× 8、√ 9、×10、√ 二.选择题(10分) 1、B2、C3、B4、B5、A 三.填空题(10分) 1、功W;内能U 2、定温变化过程,定熵变化 3、小,大,0 4、对数曲线,对数曲线 5、 a kpv kRT ==, c M a = 四、名词解释(每题2分,共8分) 孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。 焓:为简化计算,将流动工质传递的总能量中,取决于工质的热力状态的那部分能量,写在一起,引入一新的物理量,称为焓。 热力学第二定律:克劳修斯(Clausius)说法:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文一浦朗克(Kelvin —Plank)说法:不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。 相对湿度:湿空气的绝对湿度v ρ与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s ρ的比值, 称为相对湿度?。 五简答题(8分)

同济大学《工程热力学》期末模拟试卷

同济大学《工程热力学》期末模拟试卷 第一部分 选择题(共15分) 一、单项选择题(本大题共15小题,每题只有一个正确答案,答对一题得1分,共15分) 1、压力为10 bar 的气体通过渐缩喷管流入1 bar 的环境中,现将喷管尾部截去一段, 其流速、流量变化为。 【 】 A.流速减小,流量不变 B.流速不变,流量增加 C.流速不变,流量不变 D.流速减小,流量增大 2、某制冷机在热源T 1= 300K ,及冷源T 2= 250K 之间工作,其制冷量为1000 KJ ,消耗功为250 KJ ,此制冷机是 【 】 A.可逆的 B.不可逆的 C.不可能的 D.可逆或不可逆的 3、系统的总储存能为 【 】 A. U B. U pV + C. 2/2f U mc mgz ++ D. 2 /2f U pV mc mgz +++ 4、熵变计算式2121(/)(/)p g s c In T T R In p p ?=-只适用于 【 】 A.一切工质的可逆过程 B.一切工质的不可逆过程 C.理想气体的可逆过程 D.理想气体的一切过程 5、系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后,欲使系统回复到初态,系统需要进行一个【】过 程 。 【 】

A.可逆绝热压缩 B.不可逆绝热压缩 C.边压缩边吸热 D.边压缩边放热 6、混合气体的通用气体常数,【】。【】 A.与混合气体的成份有关 B.与混合气体的质量有关 C.与混合气体所处状态有关 D.与混合气体的成份、质量及状态均无关系 7、贮有空气的绝热刚性密闭容器中装有电热丝,通电后如取空气为系统,则【】 A.Q>0,△U>0,W>0 B.Q=0,△U>0,W>0 C.Q>0,△U>0,W=0 D.Q=0,△U=0,W=0 8、未饱和空气具有下列关系【】 A.t>t w>t d B.t>t d>t w. C.t = t d = t w D.t = t w>t d 9、绝热节流过程是【】过程。【】 A.定压 B.定温 C.定熵 D.节流前后焓相等 10、抽汽式热电循环的结果是【】 A.提高循环热效率,提高热能利用率 B.提高循环热效率,降低热能利用率 C.降低循环热效率,提高热能利用率 D.降低循环热效率,降低热能利用率 11、一个橡皮气球在太阳下被照晒,气球在吸热过程中膨胀,气球内的压力正比于气球的容积,则气球内的气球进行的是【】 A.定压过程 B.多变过程 C.定温过程 D.定容过程 12、气体的容积比热是指【】

(完整版)工程热力学习题集附答案

工程热力学习题集 一、填空题 1.能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。 2.孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。 3.单位质量的广延量参数具有 参数的性质,称为比参数。 4.测得容器的真空度48V p KPa =,大气压力MPa p b 102.0=,则容器内的绝对压力为 。 5.只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。 6.饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域,位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态:未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。 7.在湿空气温度一定条件下,露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ,湿空气越潮湿。(填高、低和多、少) 8.克劳修斯积分 /Q T δ?? 为可逆循环。 9.熵流是由 引起的。 10.多原子理想气体的定值比热容V c = 。 11.能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。 12.绝热系是与外界无 交换的热力系。 13.状态公理指出,对于简单可压缩系,只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14.测得容器的表压力75g p KPa =,大气压力MPa p b 098.0=,则容器内的绝对压力为 。 15.如果系统完成某一热力过程后,再沿原来路径逆向进行时,能使 都返回原来状态而不留下任何变化,则这一过程称为可逆过程。 16.卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。 17.相对湿度越 ,湿空气越干燥,吸收水分的能力越 。(填大、小) 18.克劳修斯积分 /Q T δ?? 为不可逆循环。 19.熵产是由 引起的。 20.双原子理想气体的定值比热容p c = 。 21、基本热力学状态参数有:( )、( )、( )。 22、理想气体的热力学能是温度的( )函数。 23、热力平衡的充要条件是:( )。 24、不可逆绝热过程中,由于不可逆因素导致的熵增量,叫做( )。 25、卡诺循环由( )热力学过程组成。 26、熵增原理指出了热力过程进行的( )、( )、( )。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时,该热力系为_______。 32.在国际单位制中温度的单位是_______。

工程热力学期末复习题1答案知识分享

一、判断题: 1. 平衡状态一定稳定状态。 2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律; 3.公式d u = c v d t 适用理想气体的任何过程。 4.容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 5.在T —S 图上,任意二条可逆绝热过程线不能相交。 6.膨胀功与流动功都是过程的函数。 7.当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时,以可逆定温压缩过程最为省功。 8.可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行,并能恢复到初始状态的过程。 9. 根据比热容的定义式 T q d d c ,可知理想气体的p c 为一过程量; 10. 自发过程为不可逆过程,非自发过程必为可逆过程; 11.在管道内作定熵流动时,各点的滞止参数都相同。 12.孤立系统的熵与能量都是守恒的。 13.闭口绝热系的熵不可能减少。 14.闭口系统进行了一个过程,如果熵增加了,则一定是从外界吸收了热量。 15.理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。 16.实际气体绝热节流后温度一定下降。 17.任何不可逆过程工质的熵总是增加的,而任何可逆过程工质的熵总是不变的。 18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率; 19.混合气体中质量成分较大的组分,其摩尔成分也一定大。 20.热力学恒等式du=Tds-pdv 与过程可逆与否无关。 21.当热源和冷源温度一定,热机内工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。 22.从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态,因为气化过程温度未变,所以焓的变化量Δh=c p ΔT=0。 23.定压过程的换热量q p =∫c p dT 仅适用于理想气体,不能用于实际气体。 24.在p -v 图上,通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。

工程热力学期末试卷及答案

一.就是非题 1.两种湿空气的相对湿度相等,则吸收水蒸汽的能力也相等。() 2.闭口系统进行一放热过程,其熵一定减少() 3.容器中气体的压力不变,则压力表的读数也绝对不会改变。() 4.理想气体在绝热容器中作自由膨胀,则气体温度与压力的表达式为 k k p p T T 11212-??? ? ??=() 5.对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析,其结果与所取系统的形式无关。() 6.工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程,则工质熵的变化就是一样的。() 7.对于过热水蒸气,干度1>x () 8.对于渐缩喷管,若气流的初参数一定,那么随着背压的降低,流量将增大,但最多增大到临界流量。() 9.膨胀功、流动功与技术功都就是与过程的路径有关的过程量() 10.已知露点温度d t 、含湿量d 即能确定湿空气的状态。() 二.选择题(10分) 1.如果热机从热源吸热100kJ,对外作功100kJ,则()。 (A)违反热力学第一定律;(B)违反热力学第二定律; (C)不违反第一、第二定律;(D)A 与B 。 2.压力为10bar 的气体通过渐缩喷管流入1bar 的环境中,现将喷管尾部截去一小段,其流速、流量变化为()。 A 流速减小,流量不变(B)流速不变,流量增加 C 流速不变,流量不变(D)流速减小,流量增大 3.系统在可逆过程中与外界传递的热量,其数值大小取决于()。 (A)系统的初、终态;(B)系统所经历的过程; (C)(A)与(B);(D)系统的熵变。 4.不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后,其结果只能就是()。 (A)全部水变成水蒸汽(B)部分水变成水蒸汽 (C)部分或全部水变成水蒸汽(D)不能确定 5.()过程就是可逆过程。 (A)、可以从终态回复到初态的(B)、没有摩擦的 (C)、没有摩擦的准静态过程(D)、没有温差的 三.填空题(10分) 1.理想气体多变过程中,工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2.蒸汽的干度定义为_________。 3.水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________,在高温时较__________,在临界温度为__________。 4.理想气体的多变比热公式为_________ 5.采用Z 级冷却的压气机,其最佳压力比公式为_________ 四、名词解释(每题2分,共8分) 1.卡诺定理: 2..理想气体 3.水蒸气的汽化潜热 5.含湿量 五简答题(8分) 1、证明绝热过程方程式 2、已知房间内湿空气的d t 、wet t 温度,试用H —d 图定性的确定湿空气状态。 六.计算题(共54分) 1.质量为2kg 的某理想气体,在可逆多变过程中,压力从0、5MPa 降至0、1MPa,温度从162℃降至27℃,作出膨胀功267kJ,从外界吸收热量66、8kJ 。试求该理想气体的定 值比热容p c 与V c [kJ/(kg ·K)],并将此多变过程表示在v p -图与s T -图上(图上 先画出4个基本热力过程线)。(14分) 2.某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13、5bar,t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0、08bar 的干饱与蒸汽,设环境温度t0=20℃,试求:汽轮机的实际功量、理想功量、相对内效率(15分) 3.压气机产生压力为6bar,流量为20kg/s 的压缩空气,已知压气机进口状态1p =1bar,1t =20℃,如为不可逆绝热压缩,实际消耗功就是理论轴功的1、 15倍,求压气 机出口温度2t 及实际消耗功率P 。(已知:空气p c =1、004kJ/(kgK),气体常数R=0、287kJ/(kgK))。(15分) 4.一卡诺循环,已知两热源的温度t1=527℃、T2=27℃,循环吸热量Q1=2500KJ,试求:(A)循环的作功量。(B)排放给冷源的热量及冷源熵的增加。(10分) 一.就是非题(10分) 1、× 2、× 3、× 4、√ 5、√ 6、× 7、× 8、√ 9、×10、× 二.选择题(10分) 1、B 2、A3、A4、A5、C 三.填空题(10分)

工程热力学期末试卷及答案

一.是非题 1.两种湿空气的相对湿度相等,则吸收水蒸汽的能力也相等。( ) 2.闭口系统进行一放热过程,其熵一定减少( ) 3.容器中气体的压力不变,则压力表的读数也绝对不会改变。( ) 4.理想气体在绝热容器中作自由膨胀,则气体温度与压力的表达式为 k k p p T T 11212-??? ? ??= ( ) 5.对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析,其结果与所取系统的形式无关。 ( ) 6.工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程,则工质熵的变化是一样的。 ( ) 7.对于过热水蒸气,干度1>x ( ) 8.对于渐缩喷管,若气流的初参数一定,那么随着背压的降低,流量将增大,但最多增大到临界流量。( ) 9.膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量 ( ) # 10.已知露点温度d t 、含湿量d 即能确定湿空气的状态。 ( ) 二.选择题 (10分) 1.如果热机从热源吸热100kJ ,对外作功100kJ ,则( )。 (A ) 违反热力学第一定律; (B ) 违反热力学第二定律; (C ) 不违反第一、第二定律;(D ) A 和B 。 2.压力为10 bar 的气体通过渐缩喷管流入1 bar 的环境中,现将喷管尾部截去一小段,其流速、流量变化为( )。 (A ) 流速减小,流量不变 (B )流速不变,流量增加 (C ) 流速不变,流量不变 (D ) 流速减小,流量增大 3.系统在可逆过程中与外界传递的热量,其数值大小取决于( )。 (A ) 系统的初、终态; (B ) 系统所经历的过程; [ (C ) (A )和(B ); ( D ) 系统的熵变。 4.不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后,其结果只能是( )。 (A )全部水变成水蒸汽 (B )部分水变成水蒸汽 (C )部分或全部水变成水蒸汽 (D )不能确定 5.( )过程是可逆过程。 (A ).可以从终态回复到初态的 (B ).没有摩擦的 (C ).没有摩擦的准静态过程 (D ).没有温差的 三.填空题 (10分) 1.理想气体多变过程中,工质放热压缩升温的多变指数的范围_________

最新工程热力学期末复习题答案

最新工程热力学期末复习题答案 《工程热力学》练习题参考答案 第一单元 一、判断正误并说明理由: 1.给理想气体加热,其热力学能总是增加的。 错。理想气体的热力学能是温度的单值函数,如果理想气体是定温吸热,那么其热力学能不变。 1.测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是气体热力状态发生了变 化。 错。压力表读数等于容器中气体的压力加上大气压力。所以压力表读数发生变化可以是气体的发生了变化,也可以是大气压力发生了变化。 2.在开口系统中,当进、出口截面状态参数不变时,而单位时间内流入与流出 的质量相等,单位时间内交换的热量与功量不变,则该系统处在平衡状态。 错。系统处在稳定状态,而平衡状态要求在没有外界影响的前提下,系统在长时间内不发生任何变化。 3.热力系统经过任意可逆过程后,终态B的比容为v B大于初态A的比容v A,外 界一定获得了技术功。 错。外界获得的技术功可以是正,、零或负。 4.在朗肯循环基础上实行再热,可以提高循环热效率。 错。在郎肯循环基础上实行再热的主要好处是可以提高乏汽的干度,如果中间压力选的过低,会使热效率降低。 6.水蒸汽的定温过程中,加入的热量等于膨胀功。 错。因为水蒸汽的热力学能不是温度的单值函数,所以水蒸汽的定温过程中,加入的热量并不是全部用与膨胀做功,还使水蒸汽的热力学能增加。 7.余隙容积是必需的但又是有害的,设计压气机的时候应尽可能降低余隙比。 对。余隙容积的存在降低了容积效率,避免了活塞和气门缸头的碰撞,保证了设备正常运转,设计压气机的时候应尽可能降低余容比。 8.内燃机定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高。 错。在循环增压比相同吸热量相同的情况下,定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高;但是在循环最高压力和最高温度相同时,定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率低。 9.不可逆过程工质的熵总是增加的,而可逆过程工质的熵总是不变的。 错。熵是状态参数,工质熵的变化量仅与初始和终了状态相关,而与过程可逆不可逆无关。 10.已知湿空气的压力和温度,就可以确定其状态。

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全国考研专业课高分资料 中北大学 《工程热力学》 期末题 笔记:目标院校目标专业本科生笔记或者辅导班笔记 讲义:目标院校目标专业本科教学课件 期末题:目标院校目标专业本科期末测试题2-3 套 模拟题:目标院校目标专业考研专业课模拟测试题 2 套 复习题:目标院校目标专业考研专业课导师复习题 真题:目标院校目标专业历年考试真题,本项为赠送项,未公布的不送!

中北大学工程热力学试题(A)卷(闭卷) 2013--2014 学年第一学期 学号:姓名: 一、单项选择题(本大题共 15 小题,每题只有一个正确答案,答对一题得 1 分,共15分) 1、压力为 10 bar 的气体通过渐缩喷管流入 1 bar 的环境中,现将喷管尾部 截去一段,其流速、流量变化为。【】 A. 流速减小,流量不变 B.流速不变,流量增加 C.流速不变,流量不变 D. 2 、某制冷机在热源T1= 300K,及冷源消耗功为 250 KJ ,此制冷机是流速减小,流量增大 T2= 250K 之间工作,其制冷量为 【】 1000 KJ, A. 可逆的 B. 不可逆的 C.不可能的 D. 可逆或不可逆的 3、系统的总储存能为【】 A. U B. U pV C. U mc2f / 2 mgz D. U pV mc2f / 2 mgz 4、熵变计算式s c p In (T2 / T1) R g In ( p2 / p1) 只适用于【】 A. 一切工质的可逆过程 B.一切工质的不可逆过程 C.理想气体的可逆过程 D.理想气体的一切过程 5、系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后,欲使系统回复到初态,系统需要进行 一个【】过程。

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一、判断命题是否正确,错误的加以改正 1、孤立系统的热力状态不能发生变化。 2、答:×,只要孤立系统发生热力过程,其热力状态就会发生变化。 2、工质从同一初态出发,经过一可逆过程和一不可逆过程到达相同的终态,则两种过程中 S g不可逆S g可逆、S f不可逆S f可逆、S不可逆S可逆。 答:×,S f 不可逆S f可逆 3、热力过程中,系统向外界放热,其温度必然降低。 4、答:×,热力过程中,系统向外界放热,其温度不一定降低。 5、一切不可逆循环的热效率答:×,一切循环的热效率t w net。 q1 t w net。 q1 6、系统吸热,其熵一定增加,系统放热,其熵一定减小。 7、答:×,系统吸热,其熵一定增加,系统放热,其熵不一定减小。 6、工质经过不可逆循环后,有 Q 0 ,根据 dS Q dS 0 。T r ,则有 T r 答:×,工质经过不可逆循环后,有Q 0 ,但dS 0 。 T r 二、选择题 1、刚性绝热容器中间用隔板分为两部分,一部分为高压气体,一部分保持真空,抽去隔板 前后 D A、S 0 , U 0 ; B 、S0,H 0 ; C、S 0 , U 0 ; D 、S0,U 0。 2、q c p T w t适用于 C A、任意气体、闭口系统、可逆过程; B、实际气体、开口系统、可逆过程; C、理想气体、开口系统、稳流过程; D、任意气体、开口系统、可逆过程。 3、经过不等温传热后, B A、热量的可用能和废热均减少; B、热量的可用能减少,废热增加; C、热量的可用能不变,废热增加;

D、热量的可用能不变,废热减少。 4、当孤立系统中进行了一不可逆过程后,则孤立系统的总能、总熵、总用的变化为 C A、E 0 , S 0,E X 0; B、E 0 , S 0,E X 0 C、E 0 , S 0,E X 0; D、E 0 , S 0,E X 0 5、在紧闭门窗的房间内,启动一台打开的冰箱,经过一段时间的运行,则室温将 B A、降低; B、升高; C、不变; D、不定。 6、工质不可逆稳态稳流经过某控制容积,则此控制容积内: B A、储存能不变,熵增加; B 、储存能不变,熵不变; C、储存能增加,熵增加; D 、储存能增加,熵不变。 三、简答题 1、什么是可逆过程实现可逆过程的基本条件是什么可逆过程与准静态过程的区别与联系是 什么 答:可逆过程是当系统完成某一过程后,如果令过程沿相同的路径逆行而能使过程中所涉及到 的一切(系统和外界)都回复到原来的状态,而不留下任何的痕迹的过程 实现可逆过程的基本条件是过程无限缓慢,即所有的不平衡势差无限小;没有耗散效应。 可逆过程与准静态过程的共同点:他们都是无限缓慢的、由连续的、无限接近平衡的状态所组成的过程,都可以在坐标图上用连续的实线来表示。 可逆过程与准静态过程的区别是准静态过程着眼与平衡,耗散效应对它无影响,而可逆过程不但强调平衡,而且强调能量传递效果。 2、理想气体从同一初态膨胀到同一终态比体积,定温膨胀与绝热膨胀相比,哪个过程做功 多若为压缩过程,结果又如何 答:对于膨胀过程而言,定温膨胀做功多,若为压缩过程,则定熵压缩耗功多。可以用示功 图来表示。 3、朗肯循环由哪几个过程组成这些热力过程分别在哪些热力设备中完成 答:朗肯循环由定压加热( 2 分)、定熵膨胀、定压冷却和定熵压缩四个过程组成,这些热 力过程分别在锅炉和过热器、气轮机、冷凝器以及给水泵中完成的。 四、证明题

工程热力学期末考试试题

建筑环境与设备工程专业 一、选择题(每小题3分,共分) 1.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa,环境压力Pa=0.1MPa,则测得的压差为( B ) A.真空pv=0.08Mpa B.表压力pg=0.08MPa C.真空pv=0.28Mpa D.表压力pg=0.28MPa 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低,则( A ) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是( B ) A.q=0 B. Wt=W C. Wt>W D. Wt

A.焓值增加 B.焓值减少 C.熵增加 D.熵减少 7.空气在渐缩喷管内可逆绝热稳定流动,其滞止压力为0.8MPa,喷管后的压力为0.2MPa,若喷管因出口磨损截去一段,则喷管出口空气的参数变化为( C ) A.流速不变,流量不变 B.流速降低,流量减小 C.流速不变,流量增大 D.流速降低,流量不变 8.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压,经( A )过程气体终温最高。 A.绝热压缩 B.定温压缩 C.多变压缩 D.多级压缩 9._________过程是可逆过程。( C ) A.可以从终态回复到初态的 B.没有摩擦的 C.没有摩擦的准平衡 D.没有温差的 10.绝对压力p, 真空pv,环境压力Pa 间的关系为( D ) A.p+pv+pa=0 B.p+pa-pv=0 C.p-pa-pv=0 D.pa-pv-p=0 11 Q.闭口系能量方程为( D ) A. +△U+W=0 B.Q+△U-W=0 C.Q-△U+W=0 D.Q-△U-W=0 12.气体常量Rr( A )

工程热力学试题及答案1

中国自考人——700门自考课程 永久免费、完整 在线学习 快快加入我们吧! 全国2002年10月高等教育自学考试 工程热力学(一)试题 课程代码:02248 一、单项选择题(本大题共15小题,每小题1分,共15分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要 求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.简单可压缩热力系统的状态可由( ) A.两个状态参数决定 B.两个具有物理意义的状态参数决定 C.两个可测状态参数决定 D.两个相互独立的状态参数决定 2.热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的( ) A.膨胀 B.压缩 C.凝结 D.加热 =△h+w t 适宜于( ) A.稳流开口系统 B.闭口系统 C.任意系统 D.非稳流开口系统 4.锅炉空气预热器中,烟气入口温度为1373K ,经定压放热后其出口温度为443K ,烟气的入口体积是出口体积的 ( ) A.3.1倍 倍 倍 倍 5.理想气体定压过程的势力学能变化量为( ) △t △T 6.理想气体等温过程的技术功=( ) (p 1-p 2) 2 1P P 7.在p —v 图上,经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值( ) A.大 B.小 C.相等 D.可能大,也可能小 8.不可逆机与可逆机相比,其热效率( ) A.一定高 B.相等 C.一定低 D.可能高,可能低,也可能相等 9.若弧立系内发生的过程都是可逆过程,系统的熵( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.可能增大,也可能减小 10.水蒸汽热力过程热力学能变化量△u=( ) B.△h-△(pv) (T 2-T 1) D.2 1t t v c (T 2-T 1) 11.理想气体绝热流经节流阀,节流后稳定截面处的温度( ) A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定 12.热力计算时,回热加热器的出口水温取决于( ) A.回热抽气量 B.回热抽汽压力 C.加热器的给水量 D.加热器的进口温度 13.若再热压力选择适当,则朗肯循环采用再热后( ) A.汽耗率上升,热耗率下降 B.汽耗率下降,热耗率上升 C.汽耗率与热耗率都上升 D.汽耗率与热耗率都下降 14.在定压加热燃气轮机循环中,为达到提高循环热效率的目的,可采用回热技术来提高工质的( ) A.循环最高温度 B.循环最低温度 C.平均吸热温度 D.平均放热温度 15.湿空气中水蒸汽所处的状态( ) A.可以是饱和状态,也可以是过热蒸汽状态 B.只能是饱和状态

工程热力学1期末试题+答案

图 1 图2 2012工程热力学Ⅰ考题(A ) 一、简答题(共30分) 1、图1中循环1-2-3-a -1和循环1-b -3-4-1都是不可逆 循环。有人判断循环1-2-3-a -1的热效率高于循环1-b -3-4-1的热效率,你是否同意他的说法,为什么?(10分) 2、有一种热机,以水蒸气为工质,循环的高温热源温度为1200 K ,低温热源温度为300 K ,循环的热效率t η。现将循环工质改成理想气体,则循环的热效率t'η与原循环热效率比较将发生什么样的变化?为什么? (10分) 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量,有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。(10分) 二、计算题(共70分) 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料,供水压力为200kPa 、温度20℃, 喷嘴内径为0.002m 时,射出水流温度20℃,压力100kPa ,流速1000m/s ,已知在200kPa 、20℃时,3 0.001002m /kg v =,假定可近似认为水的比体积不变,求水泵功率。(10分) 2、某太阳能供暖的房屋用5×8×0.3m 的大块混凝土板作为蓄热材料,该混凝土的密度为2300kg/m 3 ,比热容0.65kJ/(kg ·K)。若混凝土板在晚上从23℃冷却到18℃(室内温度),求此过程的熵产。(10分) 3、某活塞式内燃机定容加热理想循环(图2循环1-2-3-4-1),压缩比ε =10,压缩冲程的起点状态是t 1=35℃ 、p 1=100kPa 。加热过程中气体吸热650kJ/kg 。假定比热容为定值,且c p =1.004kJ/(kg·K),κ =1.4,求:(1)循环中各点的温度、压力和循环热效率;(2)若循环压缩过程和膨胀过程均不可逆,两过程的熵产分别为0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K),求工质 经循环后的熵变; (3) 若膨胀过程持续到5(p 5 = p 1),画出循环T-s 图,并分析循环热效率提高还是下降。(10+5+5分) 4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩,压力比为4.2,初终态温度分别为30℃和227℃。

工程热力学期末试题及答案【第五版】【建环专业适用】

工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 (闭卷,150分钟) 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分,共40分) 1. 什么是热力过程?可逆过程的主要特征是什么? 答:热力系统从一个平衡态到另一个平衡态,称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小,即准静过程,且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量,设环境温度为30°C ,试问这部分热量的火用(yong )值(最大可用能)为多少? 答: =??? ? ?++- ?=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ 3. 两个不同温度(T 1,T 2)的恒温热源间工作的可逆热机,从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2,证明:由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明:四个子系统构成的孤立系统熵增为 (1分) 对热机循环子系统: 1分 1分 根据卡诺定理及推论: 1 4. A 中存有高压空气,B 中保持真空,如右图所示。若将隔板抽去,试分析容器中空气的状态参数(T 、P 、u 、s 、v )如何变化,并简述为什么。 答:u 、T 不变,P 减小,v 增大,s 增大。 5. 试由开口系能量方程一般表达式出发,证明绝热节流过程中,节流前后工质的焓值不变。(绝热节流过 程可看作稳态稳流过程,宏观动能和重力位能的变化可忽略不计) 答:开口系一般能量方程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程,因此有如下简化条件 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 12 1200 ISO Q Q S T T -?=+++R 0S ?= iso 0 S ?=

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