工程热力学试卷分析-武汉大学

试卷分析杨俊武汉大学动机学院2011.08工程热力学（以下各题四个备选答案至少有一个是正确的，不选、错选得零分，漏选得1分，选对得2分）一、选择题(5题，每题2分，共10分)1.有一过程，如使热力系从其终态沿原路径反向进行恢复至其初态，且消除了正向过程给外界留下全部影响，则此过程是BC

A．平衡过程

B．准静态过程

C．可逆过程

D．不可逆过程2.如图所示，工质在可逆过程1～2中所完成的技术功可以可用面积B

A．e+d B．a+b C．a+e D．b+d工程热力学3.理想气体的定压比热

工程热力学4.工质的最高温度和最低温度对应相同的所有循环中，热效率达到极限值的循环有BC

A．可逆循环 B．卡诺循环

C．概括性卡诺循环 D．回热循环5.采用再热能提高循环热效率是因为D

A．进一步提高了循环初压

B．提高了给水温度

C．降低了平均放热温度

D．提高了平均吸热温度工程热力学二、填空题(5题，每题4分，共20分)

6.封闭系统经历一个过程，过程中系统放热9kJ，对外作功27kJ。然后，对它加热6kJ、作功

30

kJ能使系统回到初态。

工程热力学7．1kg双原子理想气体在定压下吸热700kJ，该气体内能变化Δu＝

500kJ

。

工程热力学8．绝热指数k=1.4的理想气体在绝热过程中输出技术功4480kJ，该气体内能变化ΔU＝

－3200

kJ。工程热力学9.一卡诺机在7℃下排热1200KJ/min，而生产的功率为50Kw。则提供热量的是温度为

777

℃的恒温热源。工程热力学t(℃)2223242526272829303132P(Pa)2644281029853169336335673781400742454495475710.30℃时，空气中水蒸气的分压力为3kPa，根据蒸汽表可确定：其相对湿度为

70.67

％。饱和水蒸气参数工程热力学三、论述题(5题，每题6分，共30分)并解释其原因。11.试述公式Δu＝的适用范围，【解】1.理想气体任意过程。因为理想气体内能只与温度有关。2.实际气体定容过程。根据能量方程容积功为零，内能的变化等于吸收的热量。工程热力学12．分析为什么双原子理想气体在n＝0.8的多变膨胀过程中温度是上升的？【解】理想气体多变过程功热比即在该过程中，吸收的热量大于对外做功。根据能量守恒，其内能必增加，理想气体内能只与温度有关，所以温度必上升。工程热力学13.温度高于环境温度的高温热能与低温热能的品质有何不同？为什么说热力学第二定律揭示了能量在品质方面的变化规律？

【解】因为在相同的环境下，高温热能理论上能转变成机械能的比例高于低温热能，所以高温热能的品质高于低温热能。热力学第二定律指出，在没用其它帮助的情况下高温热能可以自发的转变成低温热能，而反向转换却不可能实现。从根本上指出了高温热能与低温在本质上差异。即，高品质能量可以自发地转变成低品质的能量，而低品质能量不可以自发地转变成高品质的能量。工程热力学14.亚音速气体流过渐缩管时，其流速为什么不可能超过当地音速？【解】改变气体的流速必须同时具备力学和几何条件。即，要想将亚音速气流转变成超音速气流，必须是缩放管。所以，流道是渐缩管时，最多能使流速达到当地音速工程热力学15.在燃气轮机循环中采取分级压缩中间冷却后减少了压气机耗功，为什么效率不升反降？【解】如图所示，采取分级压缩中间冷却后的循环相当于两个理论定压加热循环（12341、67256）构成的复合循环。因为理论定压加热循环的热效率等于循环67256的增压比小于循环12341的增压比，其热效率也小于循环12341。所以复合循环的总热效率也小于循环12341.工程热力学四、计算题(4题，每题10分，共40分)16.已知A、B、C三个热源的温度分别为500K、400K、300K，有可逆机在这三个热源间工作。若可逆机从A热源净吸入3000kJ热量，输出净功400kJ，求可逆机与B、C两热源的换热量，并指明其方向。【解】设可逆机从A、B、C三个热源分别吸热则根据第一定律，工程热力学而由于是可逆热机，所以包括三个热源和热机在内的孤立系统熵增为零，有代入已知条件，即可逆机向B热源放出3200kJ热量，从C热源吸入600kJ热量。工程热力学17.空气流经渐缩喷管作定熵流动。已知进口截面参数p1＝0.6MPa，t1＝600℃，c1＝120m/s，出口处背压力pb＝0.10135MPa，质量流量＝5kg/s。求喷管出口截面上的流速c2以及出口截面积A2。

(已知cp＝1.004kJ/(kg·K)，k＝1.4。)【解】已知：工程热力学工程热力学确定滞止参数：确定临界参数：由于是渐缩喷管，因此空气在喷管出口最高只能达到临界压力，

出口流速：出口截面积：工程热力学18.燃气轮机定压加热循环中工质视为空气，进入压气机的温度为27℃、压力为0.1MPa，循环增压比π＝9，在燃烧室中加入热量500KJ/kg。装置中的压气机的绝热效率为0.85，燃气轮机的相对内效率为0.90。求燃气轮机装置实际循环效率。(已知cp＝1.004kJ/(kg·K)，k＝1.4。)【解】（1）压气机定熵压缩出口点2：工程热力学工程热力学由压气机的绝热效率的定义故实际出口温度（2）由2-3为定压加热过程，（3）燃气轮机定熵膨胀出口点4：（4）循环放热量由燃气轮机的绝热效率求得实际出口温度（5）循环热效率工程热力学19.一次再热循环，蒸汽的初压力6MPa、初温600℃，从高压汽轮机排出的蒸汽压力为0．5MPa，加热到500℃后再进入低压汽轮机。冷凝器内维持压力10kPa，蒸汽质量流量为80k/s。假定锅炉内传热过程是在1400K的热源和水之间进行，冷凝器内冷却水的平均温度为25℃。忽略泵功,试求：（1）汽轮机产生的总功率；（2）循环热效率；（3）各过程造成的作功能力损失。已知环境温度为290.15K。工程热力学MPa℃kJ/kgkJ/kgKkJ/kgkJ/kgkJ/kgKkJ/kgK6.060034216.88000.530926.88000.550034828.08000.0145.819225840.64908.1500工程热力学【解】已知：（1）确定1点状态：由p1、t1查蒸汽参数表，工程热力学（2）确定再热前a点状态：由于1-a为定熵过程，（3）确定再热后b点状态：1kg蒸汽在高压缸内的作功量再热过程a-b为定压过程，查表，得到1kg蒸汽在再热器中的吸热量工程热力学故乏汽为湿蒸汽。其干度和焓分别为（4）确定排汽2点状态：由于b-2为定熵过程，查乏汽压力下为饱和参数可知1kg蒸汽在中低压缸内的作功量工程热力学（5）确定锅炉给水3点状态：3点为排汽压力下的饱和水状态,查表得1kg新蒸汽在锅炉中的吸热量（6）计算再热循环热效率1k