工程热力学试卷1

本文格式为Word版，下载可任意编辑——工程热力学试卷1一、分析说明题：

1、水汽化过程的P-V与T-S图上：1点、2线、3区、5态，分别指的是什么？

答：1点：临界点2线：上界限（干饱和蒸汽线）、下界限（饱和水线）3区：过冷区（液相区或未饱和区）、湿蒸汽区（汽液两相区）、过热蒸汽区（气相区）5态：未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽2、什么样的的气体可以看成是理想气体？

答：①分子之间的平均距离相当大，分子的体积与气体的总体积相比可以忽略。②分子之间没有相互的作用力。③分子之间的相互碰撞及分子与器壁之间的碰撞均为弹性碰撞。3、画图分析蒸汽初温及初压的变化对郎肯循环的影响。

①蒸汽初温的影响：

保持p1、p2不变，将t1提高，?t?1?则有：T1?，T2不变??t?且乏汽干度：x2'?x2

②蒸汽初压的影响：

保持t1、p2不变，提高p1，?t?1?则有：T1?，T2不变??t?但是乏汽干度：x2'?x2

4、什么叫逆向循环或制冷循环？逆向循环的经济性用什么衡量？其表达式是什么？

答：在循环中消耗机械能，把热量从低温热源传向高温热源的循环称为逆向循环或制冷循环。或者在P-V图和T-S图上以顺时针方向进行的循环。

逆向循环的经济性评价指标有：制冷系数；ε

T2T1

T2T1

=q2/Wnet；热泵系数：ε

′

=q1/Wnet

5、简述绝对压强、相对压强及真空度之间的关系。答：①当绝对压强大于当地大气压时：

相对压强（表压强）=绝对压强-当地大气压或P表?P绝?P当地

②当绝对压强小于当地大气压时：真空度=当地大气压-绝对压强或P真空?P当地?P绝

6、绝热刚性容器中间用隔板分开，两侧分别有1kgN2和O2，其p1、T1一致。若将隔板抽出，则混合前后的温度和熵有什么变化，为什么？

答:①由于是刚性绝热容器，所以系统与外界之间既没有热量交换也没有功量交换。②系统内部的隔板抽出后，温度保持不变。③绝热过程系统熵流为零，系统内部为不可逆变化，熵产大于零，因此总熵变大于零。7、表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否

可能变化？

答：①表压力或真空度不能作为状态参数进行热力计算，由于表压力或真空度只是一个相对压力。

②若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，由于测量所处的环境压力可能发生变化。

8、试比较如下图的过程1-2与过程1-a-2中以下各量的大小：⑴W12与W1a2；(2)?U12与?U1a2；(3)Q12与Q1a2（1）W1a2的大小等于面积1bca1，W12的大小等于面积1bc21，因此W1a2大。

(2)1-a-2与1-2的初、终状态完全一致，热力学能是状态参数，只与过程的初、终状态有关，因此?U12与?U1a2；一样大。

（3）由于Q=?U+W，?U12=?U1a2，W1a2大于W12，所以Q1a2大。

9、画图分析蒸汽初温及初压的变化对郎肯循环的影响。

①蒸汽初温的影响：

保持p1、p2不变，将t1提高，?t?1?则有：T1?，T2不变??t?且乏汽干度：x2'?x2

②蒸汽初压的影响：

保持t1、p2不变，提高p1，?t?1?则有：T1?，T2不变??t?但是乏汽干度：x2'?x2

10、画出蒸汽朗肯循环所需的设备示意图及热力循环的T-s、P-V图。

T2T1

T2T1

11、在T-s图上用图形面积表示Δh

解：过a做等压线，并取:Tb=Tc

q??h?wtwt???vdp?0考虑ca过程等压

q??h?h?h?面积amncapac

Tc?Tbhc?hbha?hb?面积amnca

12、什么叫正向循环？正向循环的经济性用什么衡量？其表达式是什么？答：①正向循环是指：热能转化为机械能的循环，是动力循环。

②正向循环是指：从高温热源吸热向低温热源放热，并向外界输出功的循环。③正向循环在P-V和T-S图上按顺时针方向进行的循环。其经济性评价指标用热效率?衡量：其表达式为：??13、提高蒸汽动力循环热效率的途径有哪些？

答：①提高蒸汽的初温②提高蒸汽的初压③降低乏汽压力、④采用再热循环、⑤采用回热循环、14、为什么孤立系统的熵值只能增大、或者不变，绝对不能减小？

答：根据闭口系统熵方程：dS?dSf?dSg对于孤立系统，由于与外界没有任何能量交换，得出：

Q2Wnet?1?Q1Q1dSf?0所以有：dSiso?dSg而dSg?0

因此：dSiso?0即孤立系统的熵值只能增大、或者不变，绝对不能减小。

15、假使某种工质的状态方程式遵循pv?RgT，这种物质的比热容一定是常数吗？这种物质的比热容仅是温度的函数吗？

答：不一定，譬如理想气体遵循此方程，但是比热容不是常数，是温度的单值函数。这种物质的比热容不一定仅是温度的函数。由比热容的定义，并考虑到工质的物态方程可得到：

c?dqd(?u?w)dudwdudvdu???????p???RgdTdTdTdTdTdTdT由此可以看出，假使工质的内能不仅仅是温度的函数时，则此工质的比热容也就不仅仅是温度的函数了。16、两喷管工作的背压均为0.1MPa，进口截面的压力均为1MPa，进口流速忽略不计。

1）若两喷管最小截面相等，问两喷管的流量、出口截面的流速和压力是否一致？2）假使截取一段，出口截面的流量、流速和压力将怎样变化？

答：由于对于渐缩管：Pcr=vcrP1＞Pb,所以取：P2=Pcr而对于缩放管则取：P2=Pb

1）若两喷管的最小截面面积相等，两喷管的流量相等，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。

2)若截取一段，渐缩喷管最小截面面积大于缩放喷管最小截面面积，则渐缩喷管的流量大于缩放喷管的流量，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。

17、①在p-v图上确定T增大方向，做一条等压线

p1?p4v4v1?T4T1

由于：v4?v1,所以T4?T1②在p-v图上确定s增大方向

做一条等温线T?T14?u=0q=wq??u?wv4?v1?w?0?q?0?s4?s1③在T-s图上确定v增大方向

做一条等温线

T1?T4?u=0

④在T-s图上确定p增大方向

s4?s1?q??u?wq?wq?0?w?0v4?v1

做一条等温线

T1?T4?h=0q??h?wtq?ws4?s1?q?0?wt?0?p4?p1

18、如下图，1－2为理想气体的可逆绝热过程，试在T－s图上用面积表示出膨胀功w的大小。

T21v2v11smn

解：过1、2点分别作定容线，再过1点做定温线与过2点的定容线相交于1ˊ点。过程1-2为可逆绝热：q=0w?q??u???u?cv(T1?T2)?cv(T1'?T2)，而过程1ˊ-2为定容过程，w=0??u??q，其大小为面积m1ˊ2nm因此1-2的膨胀功大小为面积m1ˊ2nm

19、证明：卡诺循环的热效率总是小于1，不可能等于1。证明：①卡诺循环的热效率：?c?1?T2,其中T2小于T1，且均大于0，因此卡诺循环的热效率总是小于1。T1②只有当T1??或T2?0时，卡诺循环的热效率等于1，这是不可能的，因此卡诺循环的热效率不可能等于1。20、据p-v图，将理想气体可逆过程画在T-s图上，比较⊿u12与⊿u13，⊿h12与⊿h13，⊿s12与⊿s13，∣q12∣与∣q13∣

的大小，并简要说明理由。

p2s13ov

解：对于理想气体u=CVΔT,h=CPΔT其中CV、CP是常数

由于T2＞T3所以u12＞⊿u13，⊿h12＞⊿h13，由于S2=S3所以Δs12=Δs13，T-S图为示热图，从图中可以看出q12=面积S123ba1，q13=面积S13ba1所以∣q12∣＞∣q13∣

21、在多变过程中，膨胀功、技术功、热量的正负在p-v图和T-s图上如何判断，简要说明。

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