工程热力学 期末试题 答案

1、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

2、，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T1= 300K，及冷源T2= 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. B. C. D. 4、熵变计算式只适用于 【 】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

3、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.Q0，U0，W0 B.Q=0，U0，W0C.Q0，U0，W=0 D.Q=0，U=0，W=08、未饱和空气具有下列关系 【 】A.ttwtd B.ttdtw.C.t = td = tw D.t = twtd9、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

4、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 【 】 A.容积保持不变的比热。B.物量单位为一立方米时气体的比热。C.物量单位为一摩尔容积气体的比热。D.物量单位为一标准立方米时气体的比热。13、抽气回热循环改善了朗肯循环，其根本原因在于 【 】A.每公斤水蒸汽的作功量增加

5、了B.排气的热能得到了充分利用C.水蒸汽的平均吸热温度提高了D.水蒸汽的放热温度降低了14、孤立系统是指系统与外界 【 】A.没有物质交换 B.没有热量交换C.没有任何能量交换 D.没有任何能量传递与质交换15、热机从热源取热1000 KJ，对外作功1000 KJ，其结果是 【 】A.违反第一定律 B.违反第二定律C.违反第一及第二定律 D.不违反第一及第二定律第二部分 非选择题（共85分）二、判断题(本大题共10小题，每题1分,共 10 分,答A表示说法正确.答B表示说法不正确,本题只需指出正确与错误,不需要修改)16、孤立系统的熵与能量都是守恒的。 （ ）17、实际气体在压力趋于零的极限状

6、态就成为理想气体。 （ ）18、容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 （ ）19、在TS图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。 （ ）20、再热循环的主要目的是提高汽轮机尾部排汽干度。 （ ） 21、任一热力循环的热效率都可用= 1q2/q1 = 1T2/T1 计之。（ ）22、孤立系统达到平衡时总熵达极大值。 （ ） 23、一桶具有环境温度的河水与一杯沸水，前者的可用能大于后者。（ ）24、凡符合热力学第一定律的过程就一定能实现。 （ ）25、卡诺循环的热效率仅取决于其热和冷源的温度，而与工质的性质无关。 （ ）三、填空题(本大题共5小题，每空1分,共12分。)26、混合气体由

7、N2和CO2组成，已知N2的质量成分为0.72，则混合气体的平均气体常数Rg,eq= ，平均摩尔质量Meeq= 。(N2的摩尔质量为0.028kg/mol，CO2为0.044 kg/mol)27、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，减少或不变）。28、湿蒸汽的干度定义为 。已知湿蒸汽的干度为0.2，其中干饱和蒸汽的质量为6 kg，则饱和液体的质量为kg。29、氧气的平均比定压热容，则 ， 。30、范德瓦尔方程式的表达式为： ，其中常数a是对 的修正。常数b是对 的修正。四、名词解释(本大题共4小题，每题 4分,共16分。)31、干饱和蒸汽、湿饱和蒸汽和过热蒸汽

8、32、热容的定义和单位33、湿空气的露点34、控制质量五、简答题(本大题共3小题，每题 4分,共12分。) 35、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？36、简述蒸汽参数对朗肯循环效率的影响。37、准平衡过程与可逆过程有何共同处?有何区别?有何联系?六、计算题（本大题共4小题，共35分。)38、某蒸汽动力厂按一级抽汽回热（混合式）理想循环工作，如图所示，已知新蒸汽参数p1=4.0MPa，t1=4200C，汽轮机排汽压力p2=0.007MPa，抽汽压力pA=0.4MPa，忽略泵功。试求：（1）定性画出循环的T-s图；（2）抽汽系数；（3）循环吸热量q1，放热量q2及

9、输出净功net；（4）循环热效率；（15分）p(MPa)t(0C)h(kJ/kg)skJ/(kg.K)Ps(MPa)h(kJ/kg)h(kJ/kg) skJ/(kg.K)skJ/(kg.K)44203261.46.83990.4604.72737.61.77646.89430.42716.36.83990.007163.42572.60.55978.276739、一闭口系从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的热量为47.5kJ，而系统对外作功为30kJ，如图所示。（1）若沿1-4-3途径变化时，系统对外作功15kJ，求过程中系统与外界传递的热量。（2）若系统从状态3沿图示曲线途径到达状

10、态1，外界对系统作功6kJ，求该过程中系统与外界传递的热量。（3）若U2=175kJ,U3=87.5kJ，求过程2-3传递的热量及状态1的热力学能。（7分）40、m=2.26kg理想气体的气体常数Rg=430J/(kg.k)，比热比=1.35。初温T1=477K，经可逆定容过程后终温T2=591K。求Q、U、W、S。（7分）41、空气可逆绝热流过一喷管，入口压力p1=0.7MPa，温度t1=800，出口压力p2=0.15MPa，此喷管是什么外型的喷管?入口空气流速忽略不计，比热容和比热比取定值，分别为cp=1.004kJ/(kg·K)，=1.4，Rg=287J/(kg.k)。求喷管出

11、口空气的温度、流速、马赫数。（7分）参考答案第一部分 选择题（共15 分）一、单项选择题（每题只有一个正确答案，答对一题得1分，共 15 分）1、C 2、B 3、C 4、C 5、C 6、D 7、C 8、A 9、D 10、A11、B 12、D 13、C 14、D 15、B第二部分 非选择题（共85分）二、判断题(本大题共10小题，每题1分,共 10 分,答A表示说法正确.答B表示说法不正确,本题只需指出正确与错误,不需要修改)16、B 17、A 18、B 19、A 20、A21、B 22、A 23、B 24、B 25、A三、填空题(本大题共5小题，每空1分,共11分。)26、0.267kJ/(k

12、g.K) 31.1×10-3kg/mol27、增大 减少28、饱和蒸汽的质量占整个湿蒸汽质量的比值 24 29、0.946kJ/(kg.K) 0.686kJ/(kg.K)30、 对气体分子间的引力 对气体分子体积四、名词解释(本大题共4小题，每题 4分,共16分。)31、干度为1的湿蒸汽为干饱和蒸汽；（1分）蒸汽和水的混合物称为湿饱和蒸汽；（1分）温度高于蒸汽压力下所对应的饱和温度的蒸汽，称为过热蒸汽。（2分）32、物体温度升高1K（或1oC）所需热量称为热容，以C表示。（2分）单位有J/(kg.K)、 J/(mol.K)和 J/(m3.K)。（2分）33、在保持湿空气中水蒸气分压力

13、pv不变的条件下，降低湿空气温度而使其达到饱和状态时所对应的温度，称为露点。（4分）34、一个热力系统如果和外界只有能量交换而无物质交换，则该系统称为闭口系统。闭口系统内的质量保持恒定不变，闭口系统又叫做控制质量。（4分）五、简答题(本大题共3小题，每题 4分,共12分。)35、定压n=0，定容n=，定温n=1，定熵n=（4分）36、（1）提高初温，可提高热力循环效率和增大膨胀终点的干度，但受金属材料耐热性能的限制。（2分） （2）在相同的初温和背压下，提高初压也可使热效率增大。会使乏汽干度降低，设备强度的问题。（1分） （3）降低背压可以显著提高循环热效率。受环境温度的限制。（1分）37、它

14、们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡状态的状态组成的过程。（2分） 它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。（1分） 一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。（1分）六、计算题（本大题共4小题，共36分。)38、（1）图略。（可参照教材p329图10-14） （2分）（2）抽汽系数 （2分）（3）（2分）（2分）（2分）（2分）（2分） （4）（2分）39、对途径1-2-3，由闭口系能量方程得（1分）（1）对途径1-4-3，由闭口系能量方程得 （系统对外放热）（2分） （2）对途径3-1，可得到

15、（1分）（3）对途径2-3，有（1分）则（1分）（1分）40、（1分） （1分） （2分） （1分）（2分）41、为缩放型喷管。（1分） （2分） （2分） （2分）中北大学 工程热力学 试题（A ）卷（闭卷）2012-2013学年第 一 学期 学号： 姓名： 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

16、）值（最大可用能）为多少？答： 303.95kJ3. 两个不同温度（T1,T2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T1吸收热量Q1向低温热源T2放出热量Q2，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SW =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分则： 。1分B隔板A自由膨胀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.

17、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Pi，则该组元的状态方程可写成：PiV = miRiT 。7. 高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈

18、有利？试证明你的结论。答：否，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。（2分）证明：，当不变，时，、。即在同样下(说明得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界有用功量，制冷系数下降。（3分）8. 一个控制质量由初始状态A分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态B，若两过程中热源温度均为。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。答：经历可逆或不可逆定温过程后，按题给两种情况下过程的初、终状态相同，因而系统的熵变相同。由系统的熵方程，对于可逆过程其熵产为零，故热熵流将大于不可逆过程。可见，可逆过程的热量将大于不可逆过程；（3分）由热力学第一定律，因过程的初、终状态相同，热

19、力学能变化Du相同，故可逆与不可逆两种情况相比，可逆过程的过程功亦较大。（2分）二、作图题：（每小题5分，共10分）1. 试在所给参数坐标图上定性地画出理想气体过点1的下述过程，分别指出该过程的过程指数n应当在什么数值范围内 (图中请标明四个基本过程线)：1）压缩、升温、吸热的过程2）膨胀、降温、吸热的过程。答： (1) ； (2) 评分：四条基本线（2分）两条曲线（2分）n取值（1分）2. 如图所示Ts图上理想气体任意可逆过程12的热量如何表示？热力学能变化量、焓变化量如何表示？若过程12是不可逆的，上述各量是否相同？(请写出简明的作图方法。)答：对可逆过程，热量为面积1-m-k-2-1，热力学能变化量为面积1-m-n-2v-1，焓变化量为1-m-g-2p-1。对不可逆过程，热量无法表示，热力学能和焓变化量相同三、计算题：（共50分）1. 压气机在95 kPa、25 的状态下稳定地以340 m3/min的容积流率吸入空气，进口处的空气流速可以忽略不计；压气机排口处的截面积为0.025 m2，排出的压缩空气的参数为200 kPa、120 。压气机的散热量为60 kJ/min。已知空气的气体常数Rg=0.287 kJ/(kg.K)，比定热容cV=0.717 kJ/(kg.K)，求压气机所消耗的功率。（1