工程热力学 试题A及答案

专业、班级姓名学号专业、班级姓名学号------------------------------密-----------------------------封---------------------------线------------------------试题A第1页︵共3页︶工程热力学试题A学期年级、专业题号题号一二三四五六七八九十总分得分一、填空题（每空1分，共20分）一、填空题（每空1分，共20分）1.熵产为零的绝热过程是过程，熵减小的过程一定是过程。2.热力学第一定律的数学表达式，热力学第二定律的数学表达式，卡诺循环的热效率公式。3.在水蒸汽的T-S图上一点是临界点；二线是和；4.右图为蒸汽压缩制冷装置示意图，试写出图中B、C、D各部分的能量方程式：B的能量方程；C的能量方程；D的能量方程。5．饱和湿空气中的水蒸气处于状态。6．选择喷管时，若背压与入口压力之比小于临界压比，应选用喷管。7.在温度同为T1的热源和同为T2的冷源间工作的一切不可逆循环，其热效率必可逆循环。8.开口系中，工质放出的热量等于其焓的减少的热力过程是。9.对于热机循环，提高，降低，可以提高循环的热效率。10.已知一理想气体可逆过程中，wt=w，此过程的特性为过程。11.公式适用的工质和过程条件是。12.孤立系统是指系统与外界之间既无交换，又无交换。二、简答题（每小题5分，共30分）1.什么是准静态过程？什么是可逆过程？可逆过程与准静态过程有何区别？2.系统从同一初态出发，分别经历一个可逆过程和一个不可逆过程到达相同的终态，试问两过程系统的熵变是否相同，为什么？3.用隔板将绝热刚性容器分成A、B两部分，A部分装有1kg气体，B部分为高度真空。将隔板抽去后，气体热力学能是否会发生变化？能否用公式来分析这一过程，简要说明理由。4.试将满足下列条件的过程表示在p-v和T-s图上，并指出其多变指数的范围。1）工质吸热、温度升高、压力降低；2）工质放热、升温、受压缩5.在T-s图上画出蒸汽动力装置的郎肯循环和再热循环，并简单分析采用再热循环是否一定能提高循环的热效率？6.压气机由状态压缩到，可以经历的压缩过程有可逆绝热过程、的多变过程和定温过程。试把它们表示在图上；并把的多变过程的轴功和放热量用图上的面积来表示。三、计算题（共50分）1某活塞式内燃机定压加热循环的压缩比是19，输入每千克空气的热量=800。若压缩起始时状态是=25℃、=100，计算：（1）循环中各点的压力、温度和比体积；（2）预胀比；（3）循环热效率，并与同温限的卡诺循环热效率作比较。且=1005，=718，k=1.4。(20分)2.有一台压缩空气制冷装置，冷库蒸发温度Tc为-10℃，而空气冷却器中冷凝温度T0为15℃，空气的最高压力0.5MPa，最低压力为0.1MPa。试求（1）循环制冷系数、1kg空气每循环的制冷量以及带动制冷装置所消耗的功；（2）将循环过程表示在p-v图和T-s图上；（3）试说明采用回热原理如何改善空气压缩制冷装置，并将其表示在T-s图上。已知：Rg=0.2871kJ/kg.KcP=1.004kJ/kg.K，k=1.4（20分）3.0.25kg的CO在闭口系中由p1=0.25MPa、t1=120℃膨胀到p2=0.125MPa，t2=25℃，作出膨胀功W=8.0kJ。已知环境温度t0=25℃，CO的Rg=0.297kJ/(kg.K),cV=0.747kJ/(kg.K)，试计算过程热量，并判断该过程是否可逆，如果过程不可逆，则过程的作功能力损失是多少？（10分）专业、班级姓名专业、班级姓名学号--------------------------密-------------------------封------------------------------线------------------------------------试题A第2页︵共3页︶试题A第3试题A第3页︵共3页︶专业、班级姓名学号----------------------------密-------------------------封------------------------------线------------------------------------ 工程热力学试题A标准答案一、填空题（每空1分，共20分）1.定熵（等熵或可逆绝热），放热；2.，或或，；3.饱和水线或饱和液体线，干饱和蒸汽线；4.h2-h1+ws=0，q=h3-h2，h3=h4；5.过热；6.缩放；7.小于；8.定压过程；9.平均吸热温度，平均放热温度；10.等温；11.任何工质任何过程；12.能量，物质。二、简答题（每题5分，共30分）1.什么是准静态过程？什么是可逆过程？可逆过程与准静态过程有何区别？答：准静态过程：过程中热力学系统所经历的是一系列平衡状态，并在每次状态变化时，仅无限小地偏离平衡状态。可逆过程：若热力学系统经历一个热力过程后，有可能沿原过程逆向进行，使系统和有关的外界都返回原来的初始状态，不留下任何变化。则该过程称为可逆过程。联系：可逆过程为无功耗散效应的准静态过程。2.系统从同一初态出发，分别经历一个可逆过程和一个不可逆过程到达相同的终态，试问两过程系统的熵变是否相同，为什么？答：1）两过程系统的熵变相同；2）因为熵是状态参数，其变化只与初态和终态有关，当初态和终态一定时，无论经历什么过程，其变化量是一定的。3.用隔板将绝热刚性容器分成A、B两部分，A部分装有1kg气体，B部分为高度真空。将隔板抽去后，气体热力学能是否会发生变化？能否用公式来分析这一过程，简要说明理由。答：由题意可知，刚性容器为闭口系统根据热力学第一定律的能量方程有Q=0,W=0,得到吗，热力学能不变。不能，由于隔板抽去后气体在刚性容器内进行的是自由膨胀过程，是典型的不可逆过程，而公式只有在可逆过程时才适用。4.试将满足下列条件的过程表示在p-v和T-s图上，并指出其多变指数的范围。1）工质吸热、温度升高、压力降低；2）工质放热、升温、受压缩5.在T-s图上画出蒸汽动力装置的郎肯循环和再热循环，并简单分析采用再热循环是否一定能提高循环的热效率？答：右图是郎肯循环和再热循环的循环图。再热循环是否能提高循环的热效率取决于b点的压力，如果压力比较高，能有效提高热效率，反之则可能降低循环热效率。6.压气机由状态压缩到，可以经历的压缩过程有可逆绝热过程、的多变过程和定温过程。试把它们表示在图上；并把的多变过程的轴功和放热量用图上的面积来表示。答：如右图所示。三、计算题（共50分）1某活塞式内燃机定压加热循环的压缩比是19，输入每千克空气的热量=800。若压缩起始时状态是=25℃、=100，计算：（1）循环中各点的压力、温度和比体积；（2）预胀比；（3）循环热效率，并与同温限的卡诺循环热效率作比较。且=1005，=718，k=1.4。(20分)【解】定压加热理想循环图（1）=273+25=298，=100==0.8553==0.045==1.41－2是定熵过程==967.65k==6.1696MPa2－3为定压过程，过程中吸收热量=则==1763.67==0.082=6.16964－1为定容放热过程，所以=0.85533－4是定熵过程==690.39===0.2315（2）预胀比==1.82（3）循环热效率4－1定容放热过程===281.74循环热效率==0.648同温度限的卡诺循环热效率==0.8482.有一台压缩空气制冷装置，冷库蒸发温度Tc为-10℃，而空气冷却器中冷凝温度T0为15℃，空气的最高压力0.5MPa，最低压力为0.1MPa。试求（1）循环制冷系数、1kg空气每循环的制冷量以及带动制冷装置所消耗的功；（2）将循环过程表示在p-v图和T-s图上；（3）试说明采用回热原理如何改善空气压缩制冷装置，并将其表示在T-s图上。已知：Rg=0.2871kJ/kg.KcP=1.004kJ/kg.K，k=1.4（20分）1234pPv1234T1234pPv1234Ts2）制冷系数每循环的制冷量所消耗的功3），采用回热循环虽然不能提高理论循环的制冷系数，但是可以有效地降低压气机的增压比，采用产气量大，增压比较小的叶轮式压气机；回热循环绘图得。3.0.25kg的CO在闭口系中由p1=0.25MPa、t1=120℃膨胀到p2