工程热力学本科生期末复习题

一判断题均匀则必定均衡。反之均衡也必定均匀；（×）稳固状态必定是均衡状态；（×）判断一个热力过程能否可逆的条件是准均衡过程且无耗散效应；（√）焓只有在流动工质中才存在；（×）关于定压过程热力学第必定律的表达式可写为qh；（√）闭嘴热力系汲取必定热量后，其熵必定增大；（√）用压力表能够直接读出绝对压力值；（×）自觉过程为不行逆过程，非自觉过程必为可逆过程；（×）wpdv可用于准均衡过程求功量；（×）热力系没有经过界限与外界互换能量，系统的热力状态也可能变化；（×）初、终态相同的热力过程，不行逆过程的熵变大于可逆过程的熵变；（×）随意可逆循环的热效率都是ηt=1-T2/T1；（×）经不行逆循环，系统和外界均没法完整恢还原态；（×）理想气体的Cp,Cv值与气体的温度相关，则它们的差值也与温度相关；（×）气体的比热能够从-∞变化到+∞的任何值；（×）理想气体的比热容与工质、温度和过程相关；（√）理想气体随意两个状态参数确立后，气体的状态就必定确立了；（×）理想气体的的焓只和温度相关，是状态参数，而实质气体的焓不是状态参数；（×）工质稳固流经热力设施时，所做的技术功等于膨胀功减去流动功；（√）多变过程即随意过程；（×）21.工质进行了一个吸热、升温、压力降落的多变过程，则多变指数n满足0<n<1；（√）定温压缩是压气机最理想的工作模式；（√）余隙容积的存在是耗功量增大；（×）制冷系统的制冷系数必定大于1；（×）三种动力系统中蒸汽动力系统的效率是最高的，因为其最靠近卡诺循环；（×）绝热节流的温度效应可用一个偏导数来表征，这个量称为焦耳-汤姆逊系数。它是一个状态的单值函数。实质气体节流后温度可能高升、降低或不变；（√）理想气体流过阀门，前后参数变化为s>0，T=0；（√）关于缩放喷管，出口压力跟着背压的变化而变化，故其流量也跟着背压的变化而变化；（×）关于减缩喷管，当pbpcr时，减低pb流量保持不变；（√）渐缩喷管出口气流的马赫数能够是随意非负数；（×）喷管的流动过程中必定能达到当地音速；（×）湿空气的相对湿度降落，湿空气中所含水分不必定减少；（√）水蒸气的焓熵图上，湿蒸气区的等温线既为等压线，是一组斜率相同的倾斜直线；（×）关于饱和空气，ttwtd；（√）对未饱和空气进行降温，含湿量先保持不变，再降低；（√）关于水（蒸汽），随意两个状态参数可确立其状态；（错）相对湿度较高的空气，其露点温度也较高；(×)38.湿饱和蒸汽的焓等于饱和水的焓加上干度乘以汽化过程中1kg饱和水变为干饱和蒸汽所汲取的热量；(√)过热蒸汽的温度老是大于未饱和水的温度；(×)湿空气在总压力不变，干球温度不变的条件下，湿球温度愈低，其含湿量愈小。（√）二图示题利用p—v图、T—s图剖析多变指数1<n<k范围内的膨胀过程的性质。解：第一在p—v图、T—s图上画出四条基本过程线作为剖析的参照线，而后依题意画出多变过程线1-2，以以下图所示：过程线1-2在绝热线的右方和定容线的右方，这表示是热膨胀过程（即q和w均为正）。又过程线在定温线的的下方，表示是一降温过程。2.在p—v图上OA、OB为理想气体的多变过程，在表中填上这2个过程的⊿T、W、Q的正负号，并在p—v图上画出过程OC。解：依据给出的理想气体的T—S图，判断以下各过程参数的正负并填表（写出计算过程）。.解：以以下图所示。pv图上OA，OB为理想气体多变过程，在给出的下表中填写上这2个过程中△T，W，Q的“+”，“-”号；并在pv图上表示出OC过程。（8分）过程△TWQABvC-+-解：（共8′）A、B过程每空1′，C过程线2′。（共8′）A、B过程每空1′，C过程线2′。pABTCsv过程△TWQA＋－－B＋＋＋C-+-试在T—S图上把理想气体随意两状态间的热力学能和焓的变化表示出来（简要写出推到过程）。.解：6．将以下图所示的水蒸气的饱和曲线和各热力过程相应地画到T—S图中。此中2-6、1-4、5-8为等温线，2-5-7为等熵线，1-C-2、3-4-5-6为等压线；解：7.某气体工质经历可逆等温吸热过程1-2，可逆多变膨胀过程2-3(κ>n>1),可逆等温放热过程3-4，等熵压缩过程4-1画出该循环的p-v图和T-s图。解：pT1124243

3vs8．定性地画出压缩蒸汽制冷循环的焓熵图。解：T2341s9．关于未饱和空气，它的干球温度、湿球温度及露点温度三者那个最大？那个最小？关于饱和空气，三者的大小关系又怎样？在Ts图上表示之。（4分）解：Tttwtd（2′）未饱和湿空气：t>tw>td（1′）饱和湿空汽：t=tw=td（1′）试画出蒸汽压缩制冷循环的T—S图，并用各状态点的焓值表示其制冷系数。11．试在T—S图上分别画出汽油机理想循环和柴油机混淆加热理想循环。在T—S图画出基本的朗肯循环和带再热循环，并简要说明再热循环的利处。解：再热循环能够提升循环热效率和提升汽轮机出口蒸汽的干度。13．定性画出内燃机三种理想循环的pv、Ts图。解：混淆加热：p4T433225511vs定容加热：p

T2332441V1s定压加热：pT32324141vs14.定性地画出燃气轮机定压加热循环的pv、Ts图。（6分）解：pT2314

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34vs三简答题闭嘴系与外界无物质互换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系必定是闭嘴系统吗？答：不必定。稳固流动张口系统内质量也能够保持恒定。有人认为，张口系统中系统与外界有物质互换，而物质又与能量不行切割，因此张口系统不行能是绝热系。对不对，为何？答：这类说法是不对的。工质在超出界限时，其热力学能也超出了界限。但热力学能不是热量，只需系统和外界没有热量地互换就是绝热系。促进系统状态变化的原由是什么？答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的互换与功的互换都是促进系统状态变。经历一个不行逆过程后，系统可否恢还本来状态？包含系统和外界的整个系统可否恢还本来状态？答：经历一个不行逆过程后系统能够恢复为本来状态。系统和外界整个系统不可以恢还本来状态。工质及气缸、活塞构成的系统经循环后，系统输出的功中能否要减去活塞排挤大气功才是实用功？答：不必定。主要看输出功的主要作用是什么，排挤大气功能否实用。可否由基本能量方程得出功、热量和热力学能是相同性质的参数结论？答：不会，QUW可知，公式中的U为热力学能的差值，非热力学能，热力学能为状态参数，与过程没关。热力学能就是热量吗?答：不是，热是能量的一种，而热力学能包含内位能，内动能，化学能，原子能，电磁能，热力学能是状态参数，与过程没关，热与过程相关。热力学第必定律分析式有时写成以下两种形式：分别议论上述两式的合用范围.答：quw合用于任何过程，任何工质。2qupdV可逆过程，任何工质1绝热过程的过程功w和技术功wt的计算式：w=u1u2，wt=h1h2能否只限于理想气体？能否只限于可逆绝热过程？为何？答：不仅限于理想气体和可逆的绝热过程。因为quw和qhwt是通用公式，合用于任何工质任何过程，只假如绝热过程q0不论是可逆仍是不行逆。因此w=u1u2，wt=h1h2不仅限于可逆绝热过程。请概括热力过程中有哪几类不行逆要素？答：。不行逆要素有：摩擦、不等温传热和不等压做功。当有摩擦消耗时，喷管的流出速度相同可用cf22(h0h2)来计算，似乎与无摩擦消耗时相同，那么摩擦消耗表此刻哪里呢？答：摩擦消耗包含在流体出口的焓值里。摩擦惹起出口速度变小，出口动能的减小惹起出口焓值的增大。既然绝热节流前后焓值不变，为何做功能力有损失？答：权衡做功能力是熵，不是焓值。节流过程是个不行逆过程熵增，做功能力必定损失。13假如因为应用气缸冷却水套以及其余冷却方法，气体在压气机气缸中已经能够按定温过程进行压缩，这时能否还需要采纳分级压缩？为何？答：我们采纳分级压缩的目的是为了减小压缩过程中余隙容积的影响，即使实现了定温过程余隙容积的影响仍旧存在，因此我们仍旧需要分级压缩。14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，为何定温压缩反较绝热压缩更加经济？答：绝热压缩时压气机不向外放热，热量完整转变为工质的内能，使工质的温度高升，压力高升，不利于进一步压缩，且简单对压气机造成损害，耗功大。等温压缩压气机向外放热，工质的温度不变，对比于绝热压缩气体压力较低，有益于进一步压缩耗功小，因此等温压缩更加经济。15从内燃机循环的剖析、比较发现各样理想循环在加热前都有绝热压缩过程，这是不是必定的？答：不是必定的，比如斯特林循环就没有绝热压缩过程。关于一般的内燃机来说，工质在气缸内压缩，因为内燃机的转速特别高，压缩过程在极短时间内达成，缸内又没有很好的冷却设施，因此一般都认为缸内进行的是绝热压缩。依据卡诺定理和卡诺循环，热源温度越高，循环热效率越大，燃气轮机装置工作为何要用二次冷却空气与高温燃气混淆，使混淆气体降低温度，再进入燃气轮机？答：这是因为高温燃气的温度过高，燃气轮机的叶片没法承受这么高的温度，因此为了保护燃气轮机要将燃气降低温度后再引入装置工作。同时加入大批二次空气，大大增添了燃气的流量，这能够增添燃气轮机的做功量。17为何压缩空气制冷循环不采纳逆向卡诺循环？答：因为空气定温加热和定温放热不易实现，故不可以按逆向卡诺循环运转。在压缩空气制冷循环中，用两个定压过程来取代逆向卡诺循环的两个定温过程。18混淆气体中假如已知两种组分A和B的摩尔分数xA>xB，可否判定质量分数也是ωA>ωB？答：否。ixiMi，质量分数还与各组分的摩尔质量相关。Meq四、计算题设热源温度TH=1300K，冷源温度等于环境温度To=288K，热机的工质吸热均匀温度为T1=600K，放热均匀温度T2=300K。已知热机的热效率t是以工质吸放热的均匀温度作为卡诺循环效率c的80%，若热机从热源吸热100kJ求：1）吸放热量的可用能；2）实质热机所做出的功；3）热机和热源、冷源整个装置的熵的变化量；4）整个装置的做功能力损失。解：有一热力循环，工质为空气，分别经历以下过程，由15℃，，定压加热到200℃，而后绝热膨胀，温度降低到100℃，接着定容冷却到15℃，最后等温压缩到初始状态。全部过程都是可逆的，试求循环热效率，并将该循环画在pv、Ts图上。解：p1点，12T2t115℃，p1；2点：3314p2p1；，t2200℃；4s三点：vt3100℃，kT4p3＝MPa；p3(T/T)k1p＝MPa；4点：t415℃，p4322T3循环的吸热量为：q1q12cpT2T1＝；循环的放热量为：则循环热效率为

q2q34q41cvT3T4RgT1lnp4＝p1q2％t1q1某刚性容器内储有700㎏的空气，其初始压力p1=，t1=5℃，为了使其温度升高到27℃，设空气为理想气体，比热为定值，试求：1）需加入多少热量？2）若这些热量由T2=400K的热源传给容器，则容器内空气与热源熵增为多少？3）若状态变化不过从一个功源汲取能量实现，则空气与功源的熵增又为多少？解：1kg空气经历可逆过程a-b-c，此中a-b为多变指数n=0的多变过程，b-c为n=K的过程（K：绝热指数）。已知Tb600K，TaTc300K，若比热为定值，求过程a-b-c的热力学均匀温度Tm.bdSCpdTCpm(TbTa)600解：Tma300432.8SSTbTb600lnbaCpmlnCpmlnTa300Ta5、某蒸汽动力循环，初参数为9MPa，530?C的水蒸气，经主汽门绝热节流后成为8MPa的水蒸气进入可逆绝热的汽轮机中膨胀作功，直到压力降为。忽视泵功。试求：1）与没有节流对比，因为节流，单位工质在汽轮机中的功变化了多少？2）节流惹起的作功能力损失是多少？已知环境温度为25?C；3）节流后循环的热效率为多少？4）将过程和作功能力损失表示地画在T-s图上；已知饱和水和饱和水蒸气的相关参数以下表：p[MPa]

ts[?C]

h’[kJ/

h’’

s’

[kJ/]

s’’kg]

[kJ/kg]

[kJ/]已知过热水蒸气的相关参数以下表：p=8[MPa]p=9[MPa]t[?C]hs[kJ/]hs[kJ/][kJ/kg][kJ/kg]520530540解：未节流时节流后相同可求s1's2'6.8019kJ/kg.K节流惹起的作功能力损失节流后循环的效率循环吸热量则效率tw242.27%q1图活塞式内燃机的定容加热循环，其初始状态为p=，t=25℃，压缩比(V1/V2)=8。对工质加入热量为780kJ/kg，工质视为空气（R=287J/kg·K,cp=kg·K）。1）画出循环的p-v图及T-S图；2）计算循环的最高压力及最高温度；3）求循环热效率和净功量；4）剖析提升循环热效率的热力学举措解：（1）(2)3）(4)提升压缩比7．容积V=0.5m3的空气初压=,初温=150℃,经膨胀过程到终态=,=20℃,求过程中热力学能,焓及熵的变化量。空气作为理想气体,其比热容可取定值,气体常数=287J/(kg·K)；=1005J/(kg·K)。解：由状态方程pVmRgT得p1V10.31060.5=1.24kgm287(273150)RgT由迈耶公式得cvcpRg1005287=718kJ/(kg·K)热力学能的变化为Umgumgcv(T2T1)1.24718(15020)=J焓的变化为Hmghmgcp(T2T1)1.241005(15020)=J熵的变化为mgsm(cplnTT

2p22930.08Rgln)1.24(1005ln287ln)=J/K1p14230.38．空气初态为=、=20℃，经过两级活塞式压气机后，压力提升到，假设各级压缩过程的多变指数n=。试求：（1）以耗功最小为前提的各级压比；（2）生产1kg压缩空气理论上耗费的功；（3）各级气缸的出口温度；（4）若采纳单级压缩，压气机耗费的功及出口温度。已知：Rg=kJ/(kg·K)，cp=kJ/(kg·K)。2．解：压缩机工作过程p-v图以下（1）由题意耗功为np2n1p3n1①wc1RgT1[()n()n2]np1p2此中p2为变量，故对其求导可得知足p2p1gp3时，为压缩机最小耗功量即p2p3p32.5=5pp2p0.111（2）由①式得=kJ/kg（3）因为各级多变指数相同，且采纳级间冷却低压级T2(p2n1T1p1)n则其出口气温为T2p2n1(27320)1.31T1g()n51.3=Kp1同理高压级出口气温pn1n13np3n2=KTTg()Tg()32'p21p2（4）单级压缩时耗功为nRgT1[(p3n11.31.31wcn)n1]0.2