工程热力学复习参考题-第九章
第九章气体动力循环
一、选择题
1.燃气轮机装置，采用回热后其循环热效率显著升高的主要原因是 CD
A．循环做功量增大B．循环吸热量增加
C．吸热平均温度升高D．放热平均温度降低
2.无回热等压加热燃气轮机装置循环的压气机，采用带中冷器的分级压缩将使循
环的BCD
A．热效率提高 B．循环功提高
C．吸热量提高 D．放热量提高
3.无回热定压加热燃气轮机装置循环，采用分级膨胀中间再热措施后，将使BC
A．循环热效率提高B．向冷源排热量增加
C．循环功增加D．放热平均温度降低
4.燃气轮机装置采用回热加分级膨胀中间再热的方法将AC
A．降低放热平均温度B．升高压气机的排气温度
C．提高吸热平均温度D．提高放热的平均温度
的影响因素5. 燃气轮机装置等压加热实际循环中，燃气轮机装置的内部效率
i 有ABCD
A．燃气轮机的相对内效率B．压气机的压缩绝热效率
C．压缩比D．升温比
6.采用分级压缩中间冷却而不采取回热措施反而会使燃气轮机装置的循环热效
率降低的原因是AB
A．压气机出口温度降低B．空气在燃烧室内的吸热量增大
C．燃气轮机做功量减少D．燃气轮机相对内效率降低
7.采用分级膨胀中间再热而不采用回热措施，会使燃气轮机装置循环热效率降低
的原因是BD
A．压气机出口温度降低B．循环吸热增大
C．循环做功量减少D．循环放热量增加
8.目前燃气轮机主要应用于BD
A．汽车B．发电站C．铁路轨车D．飞机
二、填空题
1.最简单的燃气轮机装置的主要设备有压气机，燃烧室，燃气轮机。
2.燃气轮机装置的理想循环由绝热压缩，定压加热，绝热膨胀，定压放热四个可
逆过程组成。
3.燃气轮机装置循环中，压气机的绝热压缩过程工质的终态压力与初态压力之比
称为增压比。
4.工程上把燃气轮机的实际做功量与理想做功量之比称为相对内效率。
5.燃气轮机装置中，最高温度与最低温度之比称为升温比。
6.工程上，把在回热器中实际吸收的热量与极限回热条件下可获得的热量之比称
为回热度。
三、简答题
1．实际简单燃气轮机装置循环的热效率与哪些因素有关？ t η=1-κ
κπ
11
-
κ取决于燃料的成分及空气的增压比情况 增压比π越大，热效率越高
2．提高燃气轮机装置循环的热效率的措施有哪些？ 回热。
在回热基础上的分级压缩中间冷却。 在回热基础上的分级中间再热。
3．回热是怎样使燃气轮机装置设置的热效率提高的？
用燃气轮机排出的乏气加热进入燃烧室的空气，从而减少空气在燃烧室内的吸热量，降低染料消耗，提高燃气轮机装置循环的热效率。
四、计算题
1．定压加热燃气轮机装置，已知空气进入压气机的温度为17℃、压力为0.1Mpa ，、增压比为8、燃气轮机的进气量为10kg/s ，排气温度是18℃。求装置的功率并画出该循环的T －s 图。已知c p ＝1.004kJ/kg·K 。 【解】
已知： p 1=0.1MPa ，t 1=17℃；π=8；q m =7kg/s ；t 4＝18℃ （1）T 2=T 1(p 2/p 1)(k-1)/k =T 1π(k-1)/k =525.59K T 3=T 4(p 2/p 1)(k-1)/k =T 4π(k-1)/k =527.4K
（2）压气机耗功w C =h 2-h 1=c p (T 2-T 1)=236.38kJ/kg 燃气轮机作功w T =h 3-h 4=c p (T 3-T 4)=237.2kJ/kg （3）循环净功w net =w T -w C =0.8182kJ/kg 燃气轮机装置的功率P=q m w net =8.18kW （4）T －s 图
2.理想的燃气轮机装置压气机的增压比10=π，进入压气机空气的压力为100kPa 、温度为15℃，循环的最高温度为1000℃，空气流量为10kg/s 。试求（1）
s
循环的加热量、放热量（2）压气机耗功、燃气轮机功和热效率。已知c p＝1.004kJ/kg·K。
【解】
已知： p
1=0.1MPa，t
1
=15℃；π=10；t
3
＝1000℃；q
m
=10kg/s
（1）T
2=T
1
π(k-1)/k=556.33K
T 4=T
3
/π(k-1)/k=659.42K
（2）压气机耗功w
C =c
p
(T
2
-T
1
)=269.25kJ/kg
燃气轮机作功w
T =c
p
(T
3
-T
4
)=616.18kJ/kg
（3）循环吸热量q
1=c
p
(T
3
-T
2
)=719.69kJ/kg
循环放热量q
2=c
p
(T
4
-T
1
)=372.76kJ/kg
（4）循环热效率η
t
=1-1/π(k-1)/k=48.21%
3.燃气轮机装置某定压加热理想循环中，工质视为空气，进入压力机的温度t
1
＝27℃、压力为P
1
＝1bar，循环增压比2
14
p
p
π==，在燃烧室中加入热量q1＝333KJ/kg，设比热为定值。试求：（1）循环的净功量；（2）循环热效率；（3）吸热平均温度及放热平均温度。已知c p＝1.004kJ/kg·K。
【解】
已知： p
1=0.1MPa，t
1
=27℃；π=4；q
1
=333kJ/kg
（1）循环热效率η
t =1-1/π(k-1)/k=1-T
1
/T
2
=32.7%
（2）循环净功w
net =η
t
×q
1
=108.91kJ/kg
（3）循环放热量q
2=(1-η
t
)×q
1
=224.09kJ/kg
（4）Δs=c
p ln(T
2
/T
1
)=c
p
ln[π(k-1)/k]=0.3977kJ/kg·K
（5）吸热平均温度T
m1=q
1
/Δs=837.38K
放热平均温度T
m2=q
2
/Δs=563.46K
4.燃气轮机装置某定压加热理想循环中，工质视为空气，进入压力机的温度t
1
＝27℃、压力为P
1＝1bar，循环增压比π＝5，在燃烧室中加入热量q
1
＝300KJ/kg。
为提高循环热效率，采用极限回热。设比热为定值，试求具有极限回热的燃气轮机定压加热装置的理想循环的热效率。已知c p＝1.004kJ/kg·K。
【解】
已知： p
1=0.1MPa，t
1
=27℃；π=5；q
1
=300kJ/kg
（1）采用极限回热，可将进入燃烧室的空气温度由T
2提高到T
5
=T
4
，因此循环吸
热量q
1=c
p
(T
3
-T
4
)，而T
3
=T
4
π(k-1)/k，故q
1
=c
p
T
4
(π(k-1)/k-1)。
所以T
4=q
1
/[c
p
(π(k-1)/k-1)]=511.81K
（2）采用回热后，排气状态由4点变成6点，且T
6=T
2
，因此循环放热量
q 2=c
p
(T
2
-T
1
)，而T
2
=T
1
π(k-1)/k，故q
2
=c
p
T
1
(π(k-1)/k-1)。
（3）循环热效率η
t =1-q
2
/q
1
=1-[c
p
(T
2
-T
1
)]/[c
p
(T
3
-T
4
)]
=1-[T
1(π(k-1)/k-1)]/[T
4
(π(k-1)/k-1)]=1-T
1
/T
4
=41.36%
附：T－s图
5.燃气轮机装置某定压加热循环中，工质视为空气，进入压力机的温度t
1
＝
27℃、
压力为P
1＝1bar，循环增压比π＝9，在燃烧室中加入热量q
1
＝500KJ/kg。装置
中的压气机的绝对热效率为0.85，燃气轮机的相对内效率为0.90。设比热为定值，求燃气轮机装置实际循环效率。已知c p＝1.004kJ/kg·K。
【解】
已知： p
1=0.1MPa，t
1
=27℃；π=9；q
1
=500kJ/kg；η
C
=0.85，η
T
=0.9
（1）压气机定熵压缩出口点2：T
2=T
1
π(k-1)/k=562.31K
由压气机的绝热效率的定义η
C =(T
2
-T
1
)/(T
2
′-T
1
)，
故实际出口温度T
2′=(T
2
-T
1
)/η
C
+T
1
=608.58K
（2）由2′-3为定压加热过程，q
1=c
p
(T
3
-T
2
′)，因此T
3
=T
2
′+q
1
/c
p
=1106.58K
（3）燃气轮机定熵压缩出口点4：T
4=T
3
/π(k-1)/k=590.67K
由燃气轮机的绝热效率的定义η
T =(T
3
-T
4
′)/(T
3
-T
4
)，
故实际出口温度T
4′= T
3
-(T
2
-T
4
)η
T
=642.26K
（4）循环放热量q
2=c
p
(T
4
′-T
1
) =342.48kJ/kg
（5）循环热效率η
t =1-q
2
/q
1
=31.3%
附：T－s图
s
s
6.燃气轮机装置某定压加热理想循环中，工质视为空气，进入压力机的温度t
1
＝27℃、压力为P
1＝1bar，循环增压比π＝5，在燃烧室中加入热量q
1
＝300KJ/kg。
如果采取回热度σ＝0.65的回热器，比热为定值，求燃气轮机装置回热循环的效率。已知c p＝1.004kJ/kg·K。
已知： p
1=0.1MPa，t
1
=27℃；π=5；q
1
=300kJ/kg；σ=0.65
（1）T
2=T
1
π(k-1)/k=475.38K
（2）如果采用极限回热，可将进入燃烧室的空气温度由T
2提高到T
5
=T
4
，而实际
上温度只能提高到T
7 5 。 由回热度的定义σ=(h 7-h 2 )/(h 5 -h 2 )=(T 7 -T 2 )/(T 5 -T 2 )=(T 7 -T 2 )/(T 4 -T 2 )， 得到T 7=T 2 +σ(T 4 -T 2 ) （3）循环吸热量q 1=c p (T 3 -T 7 ) =c p [T 3 -T 2 -σ(T 4 -T 2 )]，而T 4 =T 3 /π(k-1)/k， 故q 1=c p [T 4 π(k-1)/k-T 2 -σ(T 4 -T 2 )]， 得到T 4=[q 1 /c p +(1-σ)T 2 )]/[π(k-1)/k-σ]=498.17K （4）T 7=T 2 +σ(T 4 -T 2 ) =490.19K （5）由回热器内的热量平衡式h 7-h 2 =h 4 -h 8 ，对于理想气体， 有c p (T 7 -T 2 )=c p (T 4 -T 8 )，因此T 8 =T 4 -(T 7 -T 2 )=483.36K （6）循环放热量q 2=c p (T 8 -T 1 ) =183.94kJ/kg （7）循环热效率η t =1-q 2 /q 1 =38.69% 7.燃气轮机装置某定压加热回热循环中，工质视为空气，进入压力机的温度t 1＝27℃、压力为P 1 ＝1bar，循环增压比π＝9，循环最高温度为1300K。装置中的压气机的绝对热效率为0.85，燃气轮机的相对内效率为0.90，回热器的回热度σ＝0.70。设比热为定值，求燃气轮机装置实际循环效率。已知c p＝1.004kJ/kg·K。 【解】 已知： p 1=0.1MPa，t 1 =27℃；π=9；T 3 =1300K；η C =0.85，η T =0.9；σ=0.7 （1）压气机定熵压缩出口点2：T 2=T 1 π(k-1)/k=562.31K 由压气机的绝热效率的定义η C =(T 2 -T 1 )/(T 2 ′-T 1 )， 故实际出口温度T 2′=(T 2 -T 1 )/η C +T 1 =608.58K （2）燃气轮机定熵压缩出口点4：T 4=T 3 /π(k-1)/k=693.91K 由燃气轮机的绝热效率的定义η T =(T 3 -T 4 ′)/(T 3 -T 4 )， 故实际出口温度T 4′= T 3 -(T 2 -T 4 )η T =754.52K （3）如果采用极限回热，可将进入燃烧室的空气温度由T 2′提高到T 5 =T 4 ′，而 实际上温度只能提高到T 7 5 。 由回热度的定义σ=(h 7-h 2 ′)/(h 5 -h 2 ′)=(T 7 -T 2 ′)/(T 5 -T 2 ′) =(T 7-T 2 ′)/(T 4 ′-T 2 ′)，得到T 7 =T 2 ′+σ(T 4 ′-T 2 ′) =710.74K （4）循环吸热量q 1=c p (T 3 -T 7 ) =591.62kJ/kg （5）由回热器内的热量平衡式h 7-h 2 ′=h 4 ′-h 8 ，对于理想气体， 有c p (T 7 -T 2 ′)=c p (T 4 ′-T 8 )，因此T 8 =T 4 ′-(T 7 -T 2 ′)=652.36K （6）循环放热量q 2=c p (T 8 -T 1 ) =352.62kJ/kg （7）循环热效率η t =1-q 2 /q 1 =40.4% 附：T－s图 s 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 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。 一、分析说明题： 1、水汽化过程的P-V 与T-S 图上：1点、2线、3区、5态，分别指的是什么？ 答：1点：临界点2线：上界线（干饱和蒸汽线）、下界线（饱和水线）3区：过冷区（液相区或未饱和区）、湿蒸汽区（汽液两相区）、过热蒸汽区（气相区）5态：未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽 2、什么样的的气体可以看成是理想气体？ 答：①分子之间的平均距离相当大，分子的体积与气体的总体积相比可以忽略。②分子之间没有相互的作用力。 ③分子之间的相互碰撞及分子与器壁之间的碰撞均为弹性碰撞。 3、画图分析蒸汽初温及初压的变化对郎肯循环的影响。 ①蒸汽初温的影响： 保持p 1、p 2不变，将t 1提高，2t 1 T 1T η=- 则有：1T ↑，2T 不变?t η↑ 且乏汽干度：2'2x x > ②蒸汽初压的影响： 保持t 1、 p 2不变，提高p 1，2t 1 T 1T η=- 则有：1T ↑，2T 不变?t η↑ 但是乏汽干度：2'2x x < 4、什么叫逆向循环或制冷循环？逆向循环的经济性用什么衡量？其表达式是什么？ 答：在循环中消耗机械能，把热量从低温热源传向高温热源的循环称为逆向循环或制冷循环。或者在P-V 图和T-S 图上以顺时针方向进行的循环。 逆向循环的经济性评价指标有：制冷系数；ε =q 2/W net ；热泵系数：ε ′ =q 1/W net 5、简述绝对压强、相对压强及真空度之间的关系。 答：①当绝对压强大于当地大气压时： 相对压强（表压强）=绝对压强-当地大气压 或 当地绝表P P P -= ②当绝对压强小于当地大气压时：真空度=当地大气压-绝对压强 或 绝当地真空P P P -= 6、绝热刚性容器中间用隔板分开，两侧分别有1kg N 2和O 2，其p 1、T 1相同。若将隔板抽出，则混合前后的温度和熵有什么变化，为什么？ 答: ①因为是刚性绝热容器，所以系统与外界之间既没有热量交换也没有功量交换。②系统内部的隔板抽出后，温度保持不变。③绝热过程系统熵流为零，系统内部为不可逆变化，熵产大于零，因此总熵变大于零。 7、表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否 可能变化？ 答：①表压力或真空度不能作为状态参数进行热力计算，因为表压力或真空度只是一个相对压力。 ②若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 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 ?= 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。 工程热力学复习题 一、单项选择题 ．热力系内工质质量若保持恒定，则该热力系一定是 。 ．开口系 .闭口系 . 孤立系 .不能确定 （知识点：教材页：热力系统。稳定流开口系，当处于稳定状态时，工质 质量也会保持恒定。如果热力系与外界有热量交换，则不是孤立系，所以答案 不正确。）.不能确定 ．某压力容器，其压力表的读数在重庆为1g p 与在拉萨2g p 时相比较 。 ． 相同12g g p p = . 增大21g g p p > . 减小12g g p p < . 无法确定 （知识点：教材页，压力的概念，通常我们所使用的测压计，测出的是工 质的真实压力和环境压力之差，当真实压力不变，而环境压力减小时，压差会 增大。）. 增大21g g p p > ．开口系的质量是 。 ．不变的 .变化的 . 变化的也可以是不变的 .在理想过程中是不变的 （知识点：教材页：热力系统。稳定流开口系质量不变，但非稳定流则会改 变。）. 变化的也可以是不变的 . 准平衡过程，工质经历的所有状态都接近于 。 .初状态（可以不在初状态） .环境状态 .终状态（也可以不在初状态） .邻近状态 （知识点：教材页，偏离平衡态无穷小，随时恢复平衡的状态变化过程就是 准静态过程，也叫准平衡过程。准平衡过程虽然偏离平衡态无穷小，但可以偏 离初始态一个较大的变化，因此答案不正确，不正确，那么也不正确，准平衡 过程可能是在孤立系统中发生的，这时就不会与环境状态相接近，因此答案为）. 邻近状态 .一定量理想气体从相同的初态出发分别经过不可逆过程、可逆过程到达相同的 终状态，则两过程中气体热力学能变化 。 ． 2121B A U U ?? ． 2121B A U U ?-=? （知识点：教材页，热力学能的变化，在不考虑化学能和原子核能的情况 下，只是内动能和内位能的变化。在一个从状态到状态的过程中，可以有两种 方式，一种是可逆的，一种是不可逆的，但不管过程是否可逆，当初态相同， 终态相同时，系统的热力学能的改变就是相同的。）．1212A B U U ?=? .气体在管道中可逆流动时，任何截面上的滞止焓 。 . 222 22222 1 1f f f c h c h c h +≠+≠+ . 22222211f f c h c h ++〉 . 2222 22 1 1f f c h c h +<+ .均相等 （知识点：教材页，滞止焓是该截面上这一点工质的焓与工质的动能之和）. 均相等 .某一定量工质将的热量散失到周围环境，若工质散热时熵变化kJ/K ，这过 程 。 .可以发生且为可逆 （可逆过程的熵变为零） .可以发生且为不可逆 .不可能发生（在外力作用下也可能实现，比如系统温度高于环境温 度） .违反熵增原理（如果这个过程是自发完 成的，才违反熵增原理） （知识点：教材、页热力学第一定律和第二定律。过程能否进行，主要看 是否违反热力学第一定律和第二定律，第一定律是能量守恒定律，第二定律判 定过程的方向，给出了定量工质向环境散失的热量，题目未说明，但有可能在 外界对系统做功的情况下能量守恒，同时系统的熵减小，所以答案为。如果这 个过程是自发过程则不可能发生。）.可以发生且为不可逆 .刚性容器中有某种理想气体，参数、、，现定温充入另一种气体，使容器中的压 力升到，充入的气体质量 。 工程热力学考试试卷 All rights reserved. 判断题 1.流动功是系统维持流动所花费的代价，所以流动功不能为0。（×） 2.质量保持不变的系统就是闭口系。（×） 3.处于稳定状态的系统一定处于平衡状态（×） 4.根据熵的定义T q s rev δ= d ，热量是过程量，所以熵也是过程量。 （×） 5.等温过程的膨胀功与与吸收的热量相等。（×） 6.v p -图上，理想气体的等熵线比等温线陡；s T -图上，理想气体的等压线比等容线陡。（×） 7.绝热系可以是开口系。（√） 8.可以从单一热源中取热并使之完全转换为功。（√） 9.定容过程对湿蒸汽进行加热，干度一定增大。（×） 10.可逆循环的热效率一定大于不可逆循环的热效率。（×） 11.w du q δδ+=及pdv dT c q v +=δ二式均适用于任何工质，任何过程。（×） 分析、简答题 1.“系统经某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，则经不可逆途径系统的熵变必大于可逆途径的熵变。”，这种说法是否正确，为什么？ 答：不正确。因为熵是状态参数，不论过程是否可逆，只要初终态相同，其熵变均相同，故系统从某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，经不可逆途径系统的熵与可逆途径的熵变相等。 2.试在s T -图上把理想气体两状态间热力学能及焓的变化表示出来。 答：通过2点作等温线，分别与过1点的等容线和等压线相交于2v 及2p 点；由于理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数，p v T T T 222==，可以得到p v h h u u 2222,==。 等容过程的吸热量与相同温限下的热力学能的变化相等，可以得到 12u u q v v -=。 等压过程的吸热量与相同温度下的焓的变化相等，可以得到 12h h q p p -=。s T -图上过程线下方的面积表示热量，所以 11212s s q v v v 面积=；11212s s q p p p 面积=。从而可以得到，1121212s s q u u v v v 面积==-；1121212s s q h h p p p 面积==-。 3.某理想气体在v p -图上的两种过程如下图所示，试在s T -图上画出相应的两个过程，指出过程多变指数n 的范围，并说明各过程中工质是膨胀还是压缩，吸热还是放热，升温还是降温，降压还是升压。 答：1-2过程：0-<<∞n ，压缩、放热、降温、降压。 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【】 各位同学：以下为《工程热力学B》复习题，如有问题，请到办公室答疑。第一章基本概念 1.如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变。（错） 2.压力表读值发生变化,说明工质的热力状态也发生了变化。( 错 ) 3.由于准静态过程都是微小偏离平衡态的过程，故从本质上说属于可逆过程。（错） 4.可逆过程一定是准静态过程,而准静态过程不一定是可逆过程。( 对 ) 5. 比体积v是广延状态参数。( 对 ) 6. 孤立系的热力状态不能发生变化。（错） 7. 用压力表可以直接读出绝对压力值。（错） 8. 处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度和压力。（错） 9. 热力系统的边界可以是固定的，也可以是移动的；可以是实际存在的，也可以是假想的。（对） 10. 可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程。（对） 11.经历了一个不可逆过程后，工质就再也不能回复到原来的初始状态了。（错） 12. 物质的温度越高，则所具有的热量越多。（错） 1.能源按其有无加工、转换可分为一次能源和二次能源。 2.在火力发电厂蒸汽动力装置中，把实现热能和机械能能相互转化的工作物 质就叫做工质。 3.按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为开口系和闭口系两大类。 4.决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需 2 个。 5.只有平衡状态才能用参数坐标图上的点表示，只有可逆过程才能用参数坐标图 上的连续实线表示。 6. 绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。 7. 孤立系是指系统与外界既无 能量 交换也无 质量 交换的热力系。 8. 测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，容器内的绝对压力 173 kPa 。 6.热力系在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变，这种状态称为(平衡状态) 无关。 8.理想气体闭口系统经历一定温过程，吸热量为100J ，则它的热力学能变化量为 0 J 。 1.准静态过程满足下列哪一个条件时为可逆过程 C 。 A 做功无压差； B 传热无温差； C 移动无摩擦； D 上述任一个都可。 2.下列说法中正确的是：1 （1）可逆过程一定是准平衡过程 （2）准平衡过程一定是可逆过程 （3）有摩擦的热力过程不可能是准平衡过程 3. 测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是因为：4 1）有气体泄露 （2）气体的热力状态发生变化 （3）大气压力发生变化 （4）以上均有可能 第二章 热力学第一定律 1.气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加； （ 错 ） 2.气体膨胀时一定对外作功； （ 错 ） 3.对工质加热，其温度反而降低是不可能的。 ( 错 ) 4.热力学第一定律适用于任意的热力过程，不管过程是否可逆（ 对 ）。 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_______。 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) 1. 热量和热力学能有什么区别？有什么联系？ 答：热量和热力学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量，是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合，是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之，热量是热能的传输量，热力学能是能量？的储存量。二者的联系可由热力学第一定律表达式 d d q u p v δ=+ 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。 2. 如果将能量方程写为 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何？ 答：二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。因为 u h p v =-，()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d （变大） 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大） 很相像，为什么热量 q 不是状态参数，而焓 h 是状态参数？ 答：尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大）似乎相象，但两者的数学本 质不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。是否状态参数的数学检验就是，看该参数的循环积分是否为零。对焓的微分式来说，其循环积分：()dh du d pv =+??? 因为 0du =?，()0d pv =? 所以 0dh =?， 因此焓是状态参数。 而对于能量方程来说，其循环积分： q du pdv δ=+??? 虽然： 0du =? 但是： 0pdv ≠? 所以： 0q δ≠? 因此热量q 不是状态参数。 4. 用隔板将绝热刚性容器分成A 、B 两部分（图2-13），A 部分装有1 kg 气体，B 部分为高度真空。将隔板抽去后，气体热力学能是否会发生变化？能不能用 d d q u p v δ=+ 来分析这一过程？ 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。 《工程热力学》复习题型 一、简答题 1.状态量（参数）与过程量有什么不同？常用的状态参数哪些是可以直接测 定的？哪些是不可直接测定的？ 内能、熵、焓是状态量，状态量是对应每一状态的（状态量是描述物质系统状态的物理量）。功和热量是过程量，过程量是在一个物理或化学过程中对应量。（过程量是描述物质系统状态变化过程的物理量）温度是可以直接测定的，压强和体积是不可以直接测定的。 2.写出状态参数中的一个直接测量量和一个不可测量量；写出与热力学第二 定律有关的一个状态参数。 3.对于简单可压缩系统，系统与外界交换哪一种形式的功？可逆时这种功如 何计算。 交换的功为体积变化功。可逆时 4.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？ 0、1、k、n 5.试述膨胀功、技术功和流动功的意义及关系，并将可逆过程的膨胀功和技 术功表示在p v 图上。 膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备（开口系统）时，热力设备与外界交换的机械功(由于这个机械工通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功);流动功是推动工质进行宏观位移所做的功。 膨胀功=技术功+流动功 6.热力学第一定律和第二定律的实质分别是什么？写出各自的数学表达式。热力学第一定律的实质就是能量守恒与转换定律在热力学上的应用。（他的文字表达形式有多种，例如：1、在孤立系统中，能的形式可以转换，但能的总量不变；2、第一类永动机是不可能制成的。）数学表达式： 进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能量的增量 热力学第二定律的实质是自发过程是不可逆的；要使非自发过程得以实现，必须伴随一个适当的自发过程作为补充条件。数学表达式可用克劳修斯不等式表示： ∮(δQ T )≤0 7.对于简单可压缩系，系统只与外界交换哪一种形式的功？可逆时这种功如 何计算（写出表达式）？ 简单可压缩系统与外界只有准静容积变化功(膨胀功或压缩功)的交换。可逆时公 各位同学：以下为《工程热力学B 》复习题，如有问题，请到办公室答疑。 第一章 基本概念 1.如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变。（ 错 ） 2.压力表读值发生变化,说明工质的热力状态也发生了变化。 ( 错 ) 3.由于准静态过程都是微小偏离平衡态的过程，故从本质上说属于可逆过程。 （ 错 ） 4.可逆过程一定是准静态过程,而准静态过程不一定是可逆过程。( 对 ) 5. 比体积v 是广延状态参数。( 对 ) 6. 孤立系的热力状态不能发生变化。 （ 错 ） 7. 用压力表可以直接读出绝对压力值。 （ 错 ） 8. 处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度和压力。（ 错 ） 9. 热力系统的边界可以是固定的，也可以是移动的；可以是实际存在的，也可以是假想的。 （ 对 ） 10. 可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程。 （对 ） 11.经历了一个不可逆过程后，工质就再也不能回复到原来的初始状态了。 （ 错 ） 12. 物质的温度越高，则所具有的热量越多。（ 错 ） 1. 能源按其有无加工、转换可分为 一次 能源和 二次 能源。 2. 在火力发电厂蒸汽动力装置中，把实现 热 能和机械能 能相互转化的 工作物质就叫做 工质 。 3. 按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为 开口系 和 闭口系 两大类。 4. 决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需 2 个。 5. 只有 平衡 状态才能用参数坐标图上的点表示，只有 可逆 过程才能用参数 坐标图上的连续实线表示。 6. 绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。 7. 孤立系是指系统与外界既无 能量 交换也无 质量 交换的热力系。 8. 测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，容器内的绝对压力 173 kPa 。 6.热力系在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变，这种状态称为(平 准静态过程满足下列哪一个条件时为可逆过程 C 。A 做功无压差； B 传热无温差； C 移动无摩擦； D 上述任一个都可。 2.下列说法中正确的是：1 （1）可逆过程一定是准平衡过程 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℃。 工程热力学复习题答案整理-判断题和简答题 校内本科班工程热力学复习题答案整理 （判断题和简答题部分） 一、判断正误，并解释原因（5 题，4 分每题） 1、热力系统处于平衡状态时，和外界无任何作用发生，此时系统的状态是稳定均匀的。 答：错误。因为均匀是相对于平衡状态下单相物系而言的。详见P16 2、理想气体的分子是没有大小和质量的，且其相互间的碰撞是弹性的。 答：错误。理想气体是些弹性的、不具体积的质点，存在质量。 3、从微观上讲，只要分子之间的作用力和分子自身体积可以忽略，则这种气体就可以 视为理想气体。高空大气层内气体十分稀薄，满足上述要求，故可以视为理想气体，可 用经典热力学知识处理有关问题。 答：正确。详见P61-P62 4、理想气体发生的任意可逆热力过程都能够用“n pv=常数”来描述其过程特点。 答：错误。只有当n pv中的n为常数时才可以用来描述。 正确。当考察的过程时微元过程时。 5、如果从同一初始状态到同一终态有可逆和不可逆两个过程，则可逆过程的熵变小于 不可逆过程的熵变。 答：错误。因为熵是状态函数，对于同一初始状态和同一终态的两个过程，其熵变相同。 6、根据热力学第二定律，自然界不可能有熵产为负的过程发生，所有自发过程都会导 致能量品质的降低。 答：正确。所有自发过程都是不可逆过程，而不可逆过程会导致作功能力损失，使能量的品质降低。 7、水在定压汽化过程中温度保持不变，则此过程中的吸热量等于其对外所做的膨胀功。 答：错误。此过程吸收的热量等于蒸汽分子内位 能增加和对外所做的膨胀功。详见P80 8、水蒸汽图表中参数的零点选定为三相状态下的液态水的参数。 答：正确。详见P82 9、水处于三相状态时的压力、温度和比容都小于其临界状态下的相应值。 答：错误。处在三相状态下的水由于存在着汽化潜热，则升高相同的温度所需热量更多，即比热容要大于临界状态下的相应值。 正确。对于处在液相的水，其压力、温度和比容都小于其临界状态下的相应值。 10、对于任一现成喷管，无论其形式如何，只要气体在喷管内部等熵流动，其流量 都将随着背压的降低而增大，直至无穷大。 答：错误。当背压下降至临界压力 P时，流量达 cr 最大。若背压再下降，则流量保持不变。 11、如果气体能够在活塞式压气机的气缸内实现 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_________工程热力学期末考试试题
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