工程热力学矿大套题(另附答案).doc

套题1一、 填空题（每题2分，共10分）1、对于理想气体适用于 热力过程；对于实际气体适用于 热力过程。2、使系统实现可逆过程的条件是： ， 。3、冬季取暖，若不采取任何其他措施，室内温度 ，室内相对湿度 。（填增大、减小或不变）4、 有一种热机，以服从范德瓦尔方程的气体为工质，循环的高温热源温度为1200K，低温热源的温度为300K，则此循环的热效率= ；若循环工质改成理想气体，则循环的热效率= 。5、用压缩因子表示的实际气体状态方程式为 ，表示式中表示 。二、 是非题（每题1分，共10分）（对者，错者）1、气体常数与气体的种类及所处的状态无关。（ ）2、绝热过程必是定熵过程。( )3、孤立系统熵增原理表明：过程进行的结果是孤立系统内各部分的熵都是增加的（ ）4、绝热闭口系就是孤立系。（ ）5、容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（ ）6、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。（ ）7、不管过程是否可逆，开口绝热稳流系统的技术功总是等于初、终态的焓差。 （ ）8、水在大气中喷淋时温度能降低到低于大气的温度。（ ）9、流动功的大小仅取决于系统进出口状态而与经历的过程无关。（ ）10、系统熵增加的过程必为不可逆过程。（ ）三、 简答及作图题（每题5分，共25分）1、 某工质在相同的初态1和终态2之间分别经历2个热力过程，一为可逆过程，一为不可逆过程。试比较这两个过程中相应外界的熵变化量哪一个大？为什么？2、 对于未饱和空气，它的干球温度、湿球温度和露点温度三者那个最大？那个最小？对于饱和空气，三者的大小又如何？试在图上表示之。3、 在上画出四条基本热力过程线，然后划出一条工质受压缩、升温又放热的过程线。4、 气体在喷管中流动，欲要加速处于超音速区域的气流，应采用什么形式的喷管，其主要原因是什么？5、下图所示为蒸气压缩式制冷循环的图，试指出进行各热力过程相应设备3T124s3的名称，并写出制冷量和制冷系数的计算式。 题四(5)附图四、 计算题（共40分，第2题和第5题选做一道，两道都做者适当加分）1、定量工质，经过一个由四个过程组成的循环，试填充下表中所缺数据，并判断该循环是正循环还是逆循环。（写出求解步骤）（6分）过程Q（kJ）W（kJ）U（kJ）1-213900_2-30_-3953-4-10000_4-10_2、1 Kg空气从初态P1 = 5 bar，T1 = 340 K，在闭口系统中绝热膨胀，其膨胀后的体积V2 为V1的两倍（即V2=2V1）。求（1）如绝热膨胀过程是可逆的，求终态压力及终态温度、膨胀功、熵、内能、焓的变化。（2）如进行的是绝热真空自由膨胀过程，求终态压力及终态温度、膨胀功、熵、内能、焓的变化。（3）将上述两过程表示在TS图上。（10分）3、压力为0.1 MPa，温度为45的湿空气，相对湿度，则其露点温度为多少？若湿空气等压冷却到35，则终态空气相对湿度为多少？水蒸气分压力为多少？（12分）已知湿空气压力为0.1 MPa时：干球温度T()3536373839404550水蒸气饱和压力Ps(KPa)5.6225.9406.2746.6246.9917.3759.58212.3354、 压力为4MPa，温度为560K的空气进入渐缩喷管射向背压为1.5MPa的空间。喷管的出口界面面积为86cm2。求喷管出口处的压力、出口流速和流量。设空气比热容为定值，。（12分）5、有人声称设计出了一热机，工作于和之间，当工质从高温热源吸收了104750 kJ热量，对外作功20 kWh，向低温热源放出的热量恒为两者之差，这种热机可能吗？（请用3种方法加以证明）（10分）中国矿业大学20082009学年第 一 学期 工程热力学 试卷（A）卷考试时间：100 分钟 考试方式：闭 卷学院 班级 姓名 学号（序号） 题号一二三四总分得分阅卷人一、判断题（每题1分，共10分）1、工质经历一可逆循环，其=0，而工质经历一不可逆循环，其0。（ ）2、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。（ ）3、闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少。（ ）4、在研究热力系统能量平衡时，存在下列关系式：= 恒量， = 恒量。（ ）5、任何动力循环，循环净功总等于循环净热量，即总有。（ ）6、理想气体的热力学能和焓都仅仅是温度的单值函数。（ ）7、绝热系是指与外界没有能量交换的热力系。（ ）8、对任何温度的气体加压都能使其液化。（ ）9、由饱和水定压加热为干饱和蒸汽的过程，温度不变。（ ）10、对湿空气进行冷却，一定可以去湿。（ ）二、填空题（每空1分，共10分）1、当容器内的压力低于于外界时，容器内的绝对压力、真空度和大气压力之间的压力关系为： 。2、孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。3、多原子理想气体的定值比热容 。4、工质在动力循环中 0， 0。（选填“”、“=”、“”、“=”、“”）三、简答题（每题6分，共30分）1、图中过程01、02、03如图所示。试在图中画出0相应的三个过程。2、湿空气干球温度400C，湿球温度250C。在图上示出其状态点，并求取其湿露点温度。3、下图所示为蒸气压缩式制冷循环的图，试指出进行各热力过程相应设备3的名称，并写出制冷量和制冷系数的计算式。4、已知水蒸气的压力为0.5MPa，比容，问它的状态是否是过热蒸汽？如果不是，那么处于何种状态？ 已知饱和水和饱和水蒸气数据如下：(105Pa)(m3/kg)(m3/kg)(kJ/kg)(kJ/kg)(kJ/(kg.K)(kJ/(kg.K)0.50.00103013.2415340.572646.01.09127.59515.00.00109280.3748640.102748.51.86046.82155、当气流速度分别为亚音速和超音速时，下列四种形状的管道中哪些宜于作喷管？ (a) (b) (c) (d)四、计算题（共4题，50分）1、空气的容积，初态为，压缩到，。求该过程的多边指数、热量、功量、内能、熵和焓的变化？（空气：=1.004 kJ/(kgK)，=0.287 kJ/(kgK)）（12分）空 真气 空气2、绝热容器由隔板分成两部分，如图所示。左边为压力600 KPa ，温度为27的空气；右边为真空，容积是左边的5倍。现将隔板抽去，空气迅速膨胀，充满整个容器。已知空气的=0.287 kJ/(kgK)。试求：该过程1kg空气的内能、焓和熵的变化。（10分）3、 空气进入一渐缩喷管，进口参数=0.6MPa，=600K，背压=0.2MPa。若喷管内为定熵流动，出口截面积=25cm2，入口流速忽略不计，=1.004kJ/（kgK），R=0.287 kJ/（kgK）。试求：出口压力、出口温度、出口比容；、出口流速和喷管流量。（12分） 4、一股流量600 kg/min，相对湿度%，温度0C的湿空气与另一股流量150 kg/min，相对湿度%，温度0C相混合，已知当地大气压B=0.1MPa，试分别用计算法和图解法求混合后湿空气温度和相对湿度？（16分）已知0.1MPa下饱和湿空气参数如下：温度t（0C）302826242220水蒸汽饱和分压力ps（kPa）4.2953.8253.4013.0192.6742.364 套题2一、单项选择题(每小题1分，共15分) 1、_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、没有摩擦的准平衡 D、没有温差的2、绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa间的关系为( ) A、p+pv+pa=0 B、p+papv=0 C、ppapv=0 D、papvp=03、闭口系能量方程为( ) A、Q+U+W=0 B、Q+UW=0 C、QU+W=0 D、QUW=04、气体常量Rr( ) A、与气体种类有关,与状态无关 B、与状态有关,与气体种类无关 C、与气体种类和状态均有关 D、与气体种类和状态均无关5、理想气体的 是两个相互独立的状态参数。( ) A、温度与热力学能 B、温度与焓 C、温度与熵 D、热力学能与焓6、已知一理想气体可逆过程中,wt=w,此过程的特性为( ) A、定压 B、定温 C、定体 D、绝热7、卡诺循环如图所示,其吸热量Q1=( ) A、RrT1ln B、RrT1ln C、T1S34 D、T1S218、在压力为p时,饱和水的熵为s;干饱和蒸汽的熵为s。当湿蒸汽的干度0xss B、sss C、ssss9、电厂热力设备中， 内的热力过程可视为定温过程。 A、锅炉 B、汽轮机 C、凝汽器 D、水泵10、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( )A.dh=vdp B、dh=vdp C、dh=pdv D、dh=pdv11、水蒸汽动力循环的下列设备中,有效能损失最大的设备是( ) A、锅炉 B、汽轮机 C、凝汽器 D、水泵12、活塞式压气机的余隙容积增大使( ) A、wc增大, v减小 B、wc不变, v减小 C、wc不变, v不变 D、wc减小, v减小13、已知燃气轮机理想定压加热循环压气机进,出口空气的温度为T1、T2;燃烧室出口燃气温度为T3,则其理想循环热效率为( )A、1 B、1 C、1 D、114、饱和湿空气的相对湿度（ ） A、1 B、 =1 C、 1 D、0”,”or “=”)4. 一过程为可逆过程的条件： a)_ _ b)_.5. 工质经历一过程后，热力学能增加15kJ ，对外做功15kJ。则该过程热量Q=_kJ. 判断题(共10分，每题1分)1. 开口系统能量方程 , 适用于任何工质经历任何过程. ( )2. 不可逆过程熵变必大于0 ( )3. 绝热过程必为定熵过程. ( )4. 对气体加热温度必升高. ( ) 5. 熵增加的过程必为不可逆过程. ( )6. 绝热闭口系必为孤立系. ( )7. 实际气体的压缩因子z 不可能等于1. ( )8. 根据孤立系统熵增原理可知，组成孤立系的任何子系统熵变必增加。( )9. 孤立系统的能量和熵均守恒. ( )10. 表达式仅适用于理想气体，对实际气体不适用。( ). 简答题(共30分，每题6分)1. 通过p-v 图，解释增压比对活塞式压缩机容积效率的影响？ 2. 在p-v 和T-s图作下列过程 a) ; b), v1”、“”、或“=”）。4 马赫数的定义为 和 的比值。5 未饱和湿空气所含的水蒸气处于 状态。（填“过热”、“干饱和”或“湿饱和”）三、简答题（30分，每题6分）1未饱和湿空气经历绝热加湿（等焓）过程，其干球温度、湿球温度和露点温度如何变化？ 2 在p-v和t-s图上画出下列过程：a) , b) .3 一闭口系统经历一过程，系统熵变为25kJ/k，在过程中系统从300K的热源中吸热600 kJ，问系统是否可以实现此过程。4系统从某一初态经一可逆过程和一非可逆过程分别到达同一终态，有人认为非可逆过程系统的熵变大于可逆过程的熵变，你同意这种观点吗？为什么？5 夏季当室外温度升高时，空调制冷机的COP如何变化？四、计算题（共50分）1现加热一装有水的垂直放置的气缸-活塞系统。已知此过程中加热热量为50 kJ，通过气缸壁散出热量8 kJ，气缸对外作膨胀功5 kJ。求此过程水的内能变化？（8分）2空气初态为 p1=0.4MPa 、T1=450K ，初速忽略不计。经一背压为pb=0.1MPa喷管绝热可逆膨胀。若空气的 Rg=0.287 kJ/ (kgK) ；c p=1.005 kJ/ (kgK) ；=c p / c v= 1.4 ；临界压力比cr =0.528 ；试求： （1）在设计时应选用什么形状的喷管？ （2）喷管出口截面上空气的流速 C f2 、温度 T 2； （3）若通过喷管的空气质量流量为 q m=1 kg/s ，求：喷管出口截面积。 （15分） 30.25kg的CO在闭口系中由p1=0.25 MPa 、t1=120膨胀到p2= 0.125 MPa 、t2=25，产生膨胀功W=8kJ。计算（1）过程的热量（2）系统的熵变（3）判断过程是否可逆。已知环境的温度t0=25，CO的气体常数, （15分）4温度为15、相对湿度为40%室外冷空气和温度为32、相对湿度为70%的室内热空气混合。已知冷空气质量流量为40 kg/min，热空气的质量流量为30 kg/min，求汇合后气流的温度和相对湿度。（h-d图见附图）（12分）套题3一、填空（10分，每空1分）6 可逆过程膨胀功和技术功的计算式分别为_ 和_。7 测得湿空气的三个温度： 18，20和25，则此湿空气的干球、湿球和露点温度分别为_, _和_.8 活塞式压缩机由于余隙容积的存在，压缩所消耗的理论功_，产气量_，随压缩比增大，容积效率_。（填“增加”，“不变”或“减少”）9 热效率计算公式适用于_过程。10 某工质在过程中内能增加15kJ，对外做功15kJ，则此过程中工质与外界交换热量Q=_kJ。二、判断题（10分，每题1分）1循环的净功总等于循环的净热量。（）2不可逆过程的熵产总是大于零。（）3湿空气的含湿量表示1kg湿空气中水蒸气的含量。（）4闭口系吸热熵一定增加。（）5经过一个不可逆循环，系统和外界均无法完全恢复原态。（）6可逆循环满足，而不可逆循环。（）7实际气体的压缩因子z不可能等于1。（）8水蒸气的汽化潜热随温度的增加而减小。