工程热力学习题集附答案

1、工程热力学习题集一、填空题能源按使用程度和技术可分为能源和能源。孤立系是与外界无任何和交换的热力系.单位质量的广延量参数具有参数的性质,称为比参数.测得容器的真空度，大气压力,则容器内的确定压力为.只有过程且过程中无任何效应的过程是可逆过程。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.,（填高、低和多、少）克劳修斯积分为可逆循环。熵流是由引起的。多原子抱负气体的定值比热容.能源按其有无加工、转换可分为能源和能源.绝热系是与外界无交换的热力系。状态公理指出,对于简洁可压缩系，只要给定个相互独立的状态参数就可以确定它的平

2、衡状态。测得容器的表压力,大气压力，则容器内的确定压力为。 留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。卡诺循环是由两个和两个过程所构成。相对湿度越,湿空气越干燥，吸取水分的力量越。(填大、小）克劳修斯积分为不行逆循环。熵产是由引起的。双原子抱负气体的定值比热容。2、基本热力学状态参数有（、( （。22、抱负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、不行逆绝热过程中，由于不行逆因素导致的熵增量，叫做（)。25、卡诺循环由（）热力学过程组成.2、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

3、。33。依据稳定流淌能量方程，风机、水泵的能量方程可简化为。34。同样大小的容器内分别储存了同样温度的氢气和氧气,若二个容器内气体的压力相等， 则二种气体质量的大小为.35。已知抱负气体的比热C随温度的上升而增大,当t2t1时,的大小关系为。36。已知混合气体中各组元气体的质量分数 和摩尔质量M为。iii37。由热力系与外界发生交换而引起的熵变化称为熵流。38。设有一卡诺热机工作于600和30热源之间，则卡诺热机的效率为。39。在蒸汽动力循环中,汽轮机排汽压力的降低受温度的限制。40.燃气轮机装置定压加热循环的是打算循环热效率的唯一的条件。41。与外界既无能量交换也无物质交换的热力系称为热力系

4、.42.热力系的储存能包括。43。已知某双原子气体的气体常数Rr=260J/（kgk)，则其定值定体质量比热容cv=J/（kgk)。44。已知 1kg 抱负气体定压过程初、终态的基本状态参数和其比热容,其热力学能的变化量可求出为u=。1定值比热容为cn 的多变过程，初温为t ，终温为t ，其熵变量s=1水蒸汽的临界压力为MPa。流体流经管道某处的流速与的比值称为该处流体的马赫数.汽轮机的排汽压力越低，循环热效率越高，但排汽压力的降低受到的限制。49,通常还实行的措施.50。未饱和湿空气的相对湿度值在之间。二、单项选择题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

5、的准平衡D.没有温差的确定压力p， 真空p，环境压力P 间的关系为(）vaA.p+p+p=0B。p+pp=0C。ppp=0D。ppp=0vaavavav闭口系能量方程为()A。Q+U+W=0B.Q+UW=0 C。QU+W=0D.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。抱负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。已知一抱负气体可逆过程中，w =w,此过程的特性为（）tA。定压B。定温C.定体D。绝热1卡诺循环如图所示,其吸热量Q1=(）

6、T1A。RrTlnB。RrTln1C。TS1D。TS134121438。在压力为p 时，饱和水的熵为s；干饱和蒸汽的熵为s0ssC。sss9。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。可逆绝热稳定流淌过程中，气流焓的变化与压力变化的关系为()A.dh=vdpB。dh=vdpC。dh=pdvD。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.w增大, 减小B。w不变, 减小cvcvC。w不变, 不变D。w减小, 减小cvcv13。已知燃气轮机抱负定压

7、加热循环压气机进，出口空气的温度为TT12温度为T，则其抱负循环热效率为（)3A1B。1C。1D。1饱和湿空气的相对湿度(）A1B. =1C. 1D.WD。 WtW19。若从某一初态经可逆与不行逆两条途径到达同一终态，则不行逆途径的S 必(）可逆过程S.A。大于B。等于C.小于D.大于等于20。饱和蒸汽经受绝热节流过程后（)A。变为饱和水B。变为湿蒸汽C。作功力量减小D。温度不变21。绝热节流过程中节流前、后稳定截面处的流体（）A。焓值增加B。焓值削减C.熵增加D.熵削减22 空气在渐缩喷管内可逆绝热稳定流淌,其滞止压力为08MPa，喷管后的压力为02MPa，若喷管因出口磨损截去一段，则喷管出

8、口空气的参数变化为(）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23。把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压，经（)过程气体终温最高。A。绝热压缩B。定温压缩C。多变压缩D。多级压缩三、推断题处于平衡状态的热力系,各处应具有均匀全都的温度和压力。（）水蒸气在定温过程中。（）湿空气的相对湿度越高水蒸气在定温过程中。（）湿空气的相对湿度越高,吸取水分的力量越强。（）抱负气体的比定容热容是比体积的单值函数。（）当气流的M1 时,要使流速增加，则需使用渐扩喷管。()热力系破坏平衡的速度要比恢复平衡的速度快得多。（）技术功为轴功和流淌功之和.(）稳定流

9、淌系统与外界交换的功和热量相等且不随时间而变。(）焓是开口系统中流（或流出系统工质所携带的取决于热力学状态的总能量（)不行能从单一热源取热使之完全变为功.()概括性卡诺循环的热效率小于卡诺循环的热效率.(）对任何温度的气体加压都能使其液化。(）1。准平衡过程与可逆过程有何共同处?有何区分？有何联系?23。干饱和蒸汽与湿饱和蒸汽的状态参数各有何特点?4.何谓汽流在喷管中的临界状态 ?何谓临界压力比？抱负气体的临界压力比与哪些因素有关?5。何谓汽耗率？何谓热耗率？它们与热效率有什么关系?平衡状态与稳定态有什么联系与区分?能量方程q=u+w 和q=CvT+的适用条件有何不同？8。夏天，自行车在被太阳

10、晒得很热的大路上行驶时，为什么简洁引起轮胎爆破？不行逆过程熵的变化如何计算?10。在工程实际中，常引用哪些参数来表示因摩擦对喷管流淌的影响?它们之间有何关系？五、名词解释（每小题 525热力系的储存能2。平均质量热容3。熵产4。稳定流淌5。湿空气的焓稳定流淌系统进出口工质的状态相同.（）稳定流淌系统的能量方程可理解为把握质量系统的能量方程.（）不行能把热量从低温物体传向高温物体。（）在相同温度界线之间变温热源可逆循环的热效率等于卡诺循环的热效.（)18由饱和水定压加热为干饱和蒸汽的过程,温度不变。（）19抱负气体的比定压热容是温度的单值函数.（）20工程上要求气体从M1 加速到M1,则应接受拉

11、伐尔喷管。（)四、简答题六、分析题11a-ba-cb，c在同一可逆绝热线上，试分析:uabuac哪个大？2421213、请分析以下几种说法正确吗？为什么?熵增大的过程必为不行逆过程；（2)熵产的过程必为不行逆过程。4700K400K3（1)用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不行逆？3七、计算题某蒸汽动力装置,40 t/hkJ/kg;出口真空 表读数为,比焓为kJ/kg ,当时当地大气压力为,6。3103kJ/h。试求：汽轮机进出口蒸汽的确定压力各为多少？单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少?汽轮机的功率为多大？60m/s 140m/s 时，对汽轮机输出功有多大影响？0.8 10

12、006 18.试求此过程中不行逆引起的熵产。碳钢和水的比热容分别为和。3、0。5kmol25，2m31atm,然后在此状态的温2m3.(1）画出各过程的pv图及T-s图;（5）（2）计算整个过程的Q，W,U， H及S。8kJ26 kJ。为使其返回原状态，对系统加热6 kJ，问需对系统作功多少？80020的两热源间，试求:卡诺机的热效率；1000 kJ 热量，此卡诺机净输出功率为多少kW？求每分钟向低温热源排出的热量. 6.（)8p=8MPa，t=1300,经过可逆多变膨胀过程变化到终态p=04MPa，112t=400。已知该气体的气体常数 Rg=0.287kJ/(kgK，比热容为常数c=0。7

13、16 kJ/2V（kgK)。求多变过程的多变指数；求多变过程的膨胀功; (3）试推断气体在该过程中各是放热还是吸热的?9m=26kg抱负气体的气体常数Rr=430J（kg，比热比k=1.35初温T=477逆定体过程后终温T2=591KQ、U、W、S。10.设炉膛中火焰的温度恒为tr=1500，汽锅内蒸汽的温度恒为ts=500,环境温度为t0=251000kJ 热量引起的熵产和作功力量损失。1,入口压力1=7MP1=80p=0此喷管是什么外型的喷管？入口空气流速忽视不计，比热容和比热比取定值，分别为 cp=1。004kJ/（kgK)，k=1。4,求喷管出口空气的温度、流速、马赫数.12。 m=1

14、.5kg T1=328K,P1=0.25106Pa P2=0.1510Pa，空气的R=0.287KJ（k，试求此定温过程的QUH.113.空气在渐缩喷管进口截面上的压力P1=15106PaV1=0065m3/kg，VC 0；1喷管出口截面上的压力P=081Pa 出口截面积=14cR比热容比K=1.4。1喷管出口截面上的比体积V2,温度T2（2)空气流经出口截面时的速度VC2kgk),14。 某燃气轮机排气 1.20kg/s,T1=576KT0=283K 的环境；设排气Cp=1.021KJ/(kgk）.试求每小时燃气轮机的排气热量中的有效能和无效能.15.设炉膛中火焰的温度恒为tr=1500,汽

15、锅内蒸汽的温度恒为ts=500，环境温度为t0=251000kJ 热量引起的熵产和作功力量损失。16。 m=1。5kg 空气按可逆定温过程由初态T1=328K，P1=0。25106Pa 变化到终态P2=0。15106Pa，空气的Rr=0。287KJ/(kgk）,试求此定温过程的Q、W、U、H。17某蒸汽动力装置,蒸汽流量为 40 t/h，进口处压力表读数为,进口比焓为kJ/kg；出口真空表读数为,比焓为kJ/kg ，当时当地大气压力为，汽轮机对环境放热为6。3103kJ/h.试求：（1)汽轮机进出口蒸汽的确定压力各为多少？（2)单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？汽轮机的功率为多大?（4)6

16、0m/s 140m/s 时,对汽轮机输出功有多大影响？工程热力学习题集答案一、填空题1常规 新2能量 物质 3强度量4545准平衡 耗散6干饱和蒸汽 过热蒸汽7高多8等于零9与外界热交换1011一次 二次 1213两 14173 15系统和外界 16定温 绝热可逆17小 大18小于零 19不行逆因素 2021、(压力（温度 （体积。22（单值。23、(系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零。24（熵产).25、(两个可逆定温存两个可逆绝热）26（方向、(限度)、(条件。31。孤立系；3。开尔文； 3s=h2h1或 =hh134小于35.36。 37。热量 38。65。29% 3940

17、41。孤立v2142 热力学能、宏观动能、重力位能43。650 44。c （T T )45。c ln46.22.1247v2148.环境温度49.多级压缩、中间冷却 50。0 与151。（物质）52。（确定压力）。53.（q=(h h2C2）/2+g(Z Z）。54.（温度)55. (0.657)kJ/kgK。56（定212熵线）21S57.（逆向循环)。58。（两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程）59。（预热阶段、汽化阶段、过热阶段).60。（增大）二、单项选择题C2。D3。D4.A5.C6。B7。A8。A9。C10。B11。A12。B13。B14。B15。D16。B17。A18。B19.B

18、20.C21.C22.C 23。A三、推断题12 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 2021。()22。(）23.(）24。（）25。（）26。（）27。（）28。（）29。（）30。（）四、简答题1。它们共同处都是在无限小势差作用下，格外缓慢地进行,由无限接近平衡状态的状态组成的过程.它们的区分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.一个可逆过程肯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。2。1kg 气体:pv=RrTmkg 气体：pV=mRrT 1kmol 气体：pVm=RTnkmol 气体

19、:pV=nRTRr 是气体常数与物性有关，R 是摩尔气体常数与物性无关。3。干饱和蒸汽:x=1，p=pst=tsv=v，h=hs=s湿饱和蒸汽：0 x1，p=pst=tsvv， hhh， sss4。流速为当地音速（Ma=1)时的状态称为流体的临界状态。流体临界状态的压力（临界压力）与其滞止压力的比值,称为临界压力比。抱负气体的临界压力比只与气体的物性有关（或比热比k 有关）51kwh 功（1 度电）的新蒸汽耗量（汽耗量).1kwh 功（1 度电）的耗热量.热耗率与热效率是直接关联的，热耗率越高,热效率就越低；热效率低.6.稳定态是指热力系的状态不随时间而变化的状态。平衡必定稳定,稳定未必平衡。

20、7。前者：闭口系、任意工质、任意过程后者：闭口系、抱负气体、可逆过程8。轮胎内气体压力为P=为常数，当T 上升时P 随之上升，简洁引起爆破.9。可以选择相同初、终状态间可逆过程熵的变化来计算。在工程实际中，常引用“速度系数”和“能量损失系数”来表示因摩擦对喷管流淌的影响.三者之间的关系为:=12=1略热力学第肯定律的实质是什么？并写出热力学第肯定律的两个基本表达式.答：热力学第肯定律的实质是能量转换与守恒原理。热力学第肯定律的两个基本表达式为：q=u+w；q=h+wt热力学其次定律的实质是什么?并写出熵增原理的数学表达式.答:热力学其次定律的实质是能量贬值原理.熵增原理的数学表达式为：dS0

21、。iso14。什么是可逆过程？实施可逆过程的条件是什么？答:可逆过程为系统与外界能够同时恢复到原态的热力过程。实施可逆过程的条件是推动过程进行的势差为无穷小，而且无功的耗散。五、名词解释热力系储存能包括：热力学能、宏观动能和重力位能。2。对于 ct 图上曲边梯形面积，由微积分中值定理知，必定存在值使得曲边梯形面积与一矩形面积相等,这个值在ct 图上就是平均质量热容的概念。3。不行逆过程中，不行逆因素引起的熵的变化称为熵产。4,是指流体流经管道中任意点的热力状态参数及流速等均不随时间而变化的流淌过程.5。湿空气的焓值等于干空气的焓值与水蒸气的焓值之和。六、分析题1、解:（方法一）b、c分别作等温

22、线,由于,故（方法二）考虑过程bc，2、解: 由于：1-3则有：所以边压缩边放热12:，则所以有 边膨胀边放热1-4：边膨胀边吸热15:边膨胀边吸热边降温 3、请问一下几种说法正确吗?为什么？（1）熵增大的过程必为不行逆过程;0，0（2)熵产的过程必为不行逆过程。答:正确。熵产是由于热力过程中的不行逆因素导致的，因此当熵产，则此过程必定为不行逆过程。4700K400K3(1)用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环还是制冷循环,可逆还是不行逆?（2)用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环,可逆还是不行逆? 解：1：设为热机循环不行能设为制冷循环:符合克氏不等式，所以是不行逆制冷循环2：设为热机循环设为制冷循环图3，所以是不行逆制冷循环七、计算题1解:（1)（2)取汽轮机汽缸内壁和蒸汽进、出口为系统,则系统为稳定流淌系统,能量方程为进、出口的动能差和位能差忽视不计，则（kJ/kg) (kW）(4） 2解：代入数据解得：3、解：p-v Ts 图先求各状态参数=膨胀功=技术功所以，放热4解:依据能量方程有（kJ)5解： （1）（2）6解7、解：缸内气体为热力系闭口系.突然取走 90kg热，所以缸内的气体在热力变化过程中的温度是不变的。12求活塞上升的高度： 过程中质量不变，且等于气体在过程中作的功依据热力学第肯定律 以及由于且T=T12由于不计摩擦气体所做的功,分为两部分:位克