工程热力学期末试卷及答案

工程热力学期末试卷及答案 一(是非题 三(填空题(10分) 1(两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。() 1(理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围___ 2(闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少() 2(______ 3(容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。() 2(蒸汽的干度定义为_________。 3(水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________，在临界温度4(理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为为__________。 k,14(理想气体的多变比热公式为_________ k,,Tp225(采用Z级冷却的压气机，其最佳压力比公式为_________ ,,() ,,,四、名词解释(每题2分，共8分) Tp,,111(卡诺定理: 5(对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其2((理想气体 结果与所取系统的形式无关。() 3(水蒸气的汽化潜热 6(工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样的。5(含湿量 () 五简答题(8分) x,17(对于过热水蒸气，干度() ttdwet、温度，试用H—d图定性的1.证明绝热过程方程式2.已知房间内湿空气的8(对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最确定湿空气状态。 多增大到临界流量。() 六( 计算题 一年级下册数学竖式计算题下载二年级余数竖式计算题 下载乘法计算题下载化工原理计算题下载三年级竖式计算题下载 (共54分) 9(膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量() 1(质量为2kg的某理想气体，在可逆多变过程中，压力从0.5MPa降至0.1MPa，温tdd10(已知露点温度、含湿量即能确定湿空气的状态。() 度从162?降至27?，作出膨胀功267kJ，从外界吸收热量66.8kJ。试求该理想气体c二(选择题(10分) cp,vpT,sV的定值比热容和[kJ/(kg?K)]，并将此多变过程表示在图和图上1(如果热机从热源吸热100kJ，对外作功100kJ，则()B。 (图上先画出4个基本热力过程线)。(14分) (A)违反热力学第一定律;(B)违反热力学第二定律; 2(某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13.5bar，t1=370?,汽轮机出口蒸汽(C)不违反第一、第二定律;(D)A和B。 参数为p2=0.08bar的干饱和蒸汽，设环境温度t0=20?,试求:汽轮机的实际功量、2(压力为10bar的气体通过渐缩喷管流入1bar的环境中，现将喷管尾部截去一小理想功量、相对内效率(15分) 段，其流速、流量变化为()。A 3(压气机产生压力为6bar，流量为20kg/s的压缩空气，已知压气机进口状态3(A流速减小，流量不变(B)流速不变，流量增加 pt11=1bar，=20?，如为不可逆绝热压缩，实际消耗功是理论轴功的1.15倍，求cC流速不变，流量不变(D)流速减小，流量增大 tp2压气机出口温度及实际消耗功率P。(已知:空气=1.004kJ/(kgK)，气体常数3(系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于()。A R=0.287kJ/(kgK))。(15分) (A)系统的初、终态;(B)系统所经历的过程; 4(一卡诺循环，已知两热源的温度t1=527?、T2=27?,循环吸热量Q1=2500KJ，试(C)(A)和(B);(D)系统的熵变。 求:(A)循环的作功量。(B)排放给冷源的热量及冷源熵的增加。(10分) 4(不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是()。A 一(是非题(10分) (A)全部水变成水蒸汽(B)部分水变成水蒸汽 1、×2、×3、×4、?5、?6、×7、×8、?9、×10、× (C)部分或全部水变成水蒸汽(D)不能确定 二(选择题(10分) 5(()过程是可逆过程。C (A).可以从终态回复到初态的(B).没有摩擦的 1、B2、A3、A4、A5、C (C).没有摩擦的准静态过程(D).没有温差的 三(填空题(10分) 1、大于0，小于; 2、湿蒸汽中含干蒸汽的质量/湿蒸汽的总质量 整理得出 3、小，大，0 n,,4、 cc,nv1n,1/Z5、β=(P/P) iZ+11 四、名词解释(每题2分，共8分) 卡诺定理:1(所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相上式即为绝热过程方程式。 等，与采用哪种工质无关。2(在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热twet的温度线，与相对2、答:在h—d图上，沿温度值为效率必小于可逆循环。 ,,100%湿度线交于一点a，从a点沿等焓线与温度理想气体:气体分子本身所具有的体积与其所活动的空间相比非常小，分子本身的t值为的温度线交于一点b，b点几位室内空气状态参数。体积可以忽略，而分子间平均距离很大，分子间相互吸引力小到可以忽略不计时，如右图所示。 这种状态的气体便基本符合理想气体模型。 六(计算题(共54分) 水蒸气的汽化潜热:将1kg饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需的热量。 ccpV,,1、=1.2437kJ/(kg•K)和=0.9567kJ/(kg•K) vs相对湿度:湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度的比值，,2、背压为0.275MPa，出口流速12526.3kg/s 称为相对湿度。 3、实际功量617.6kJ/kg,理想功量kJ/kg,相对内效率0.661 五简答题(8分) 4、功量:1562.5kJ,排放给冷源的热量937.5kJ,冷源熵的增加3.125kJ/K一(是非题(10 1、证明:据能量方程: 分) 1(系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下，不考虑外力场作用，宏观热力 性质 不随时间而变化的状态。() pv2(不管过程是否可逆，开口绝热稳流系统的技术功总是等于初、终态的焓差。 T,由于，代入上式得 R() 3(工质经历一可逆循环，其?ds=0，而工质经历一不可逆循环，其?ds,0。() 4(理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为 ,1k k即 ,,Tp22,,, ,,Tp11,,或 () 5(对一渐放型喷管，当进口流速为超音速时，可做扩压管使用。() 三(填空题(10分) x,1() 6(对于过热水蒸气，干度 1(理想气体多变指数n=1，系统与外界传热量q=_________;多变指数n=??， 7(在研究热力系统能量平衡时，存在下列关系式:=恒量， E，Esyssur系统与外界传热量q=_________。 2(卡诺循环包括两个_________过程和两个_________过程 ?S+?S=恒量。() syssur 3(水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________， 8(对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最在临界温度为__________。 多 4(在T—S图上，定压线的斜率是_________;定容线的斜率是_________ 增大到临界流量。() 5(理想气体音速的计算式:_________，马赫数的定义式为:_________ 9(膨胀功、流动功和技术功都是与过程路径有关的过程量() 四、名词解释(每题2分，共8分) 10(在管道内定熵流动过程中，各点的滞止参数都相同。() 1(孤立系统 二(选择题(10分) 2(焓 1(湿蒸汽经定温膨胀过程后其内能变化_________ (A)?U=0(B)?U,0 3(热力学第二定律及数学表达式 (C)?U,0(D)?U,0或?U,0 5(相对湿度 2(压气机压缩气体所耗理论轴功为_________ 五简答题(8分) 2221.闭口系统从温度为300K的热源中取热500kJ，系统熵增加20kJ,K，问这一过程 pdvdpv()pdu(A)(B)(C)，pv,pv 能否实现，为什么 112,,,111 twett3(多级(共Z级)压气机压力比的分配原则应是_________ 、温度，试用H—d图定性的确定湿空气状态。 2.已知房间内湿空气的(A)βi=(PZ+1+P1)/Z(B)βi=(PZ+1/P1)1/Z 六(计算题(共54分) (C)βi=PZ+1/P1(D)βi=(PZ+1/P1)/Z 4(工质熵减少的过程_________ 1(A)不能进行(B)可以进行 41(空气的初态为p1=150kPa，t1=27?，今压缩2kg空气，使其容积为原来的。(C)必须伴随自发过程才能进行 若分别进 5(闭口系统功的计算式W=U1,U2_________ 行可逆定温压缩和可逆绝热压缩，求这两种情况下的终态参数，过程热量、功量以适用于可逆与不可逆的绝热过程。 及内能的变化，并画出p-v图，比较两种压缩过程功量的大小。(空气:只适用于绝热自由膨胀过程。 只适用于理想气体的绝热过程。 cp=1.004kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK))(20分) 只适用于可逆绝热过程。 1、答:能实现 2(某热机在T1=1800K和T2=450K的热源间进行卡诺循环，若工质从热源吸热 1000KJ，试计算:(A)循环的最大功,(B)如果工质在吸热过程中与高温热源的,q，则系统从热源取热时的可能达到的最小熵增为:对于可逆过程的熵有:,ds温差为100K，在过程中与低温热源的温差为50K，则该热量中能转变为多少功,T热效率是多少,(C)如果循环过程中，不仅存在传热温差，并由于摩擦使循环功500kJ,,,skJkkJk20/1.67/，，因此该过程是可dskJk, 1.67/减小10KJ，则热机的热效率是多少,(14分) 300K3(已知气体燃烧产物的cp=1.089kJ/kg?K和k=1.36，并以流量m=45kg/s流经一喷以实现的。 管，进口p1=1bar、T1=1100K、c1=1800m/s。喷管出口气体的压力p2=0.343bar，喷2、答:在h—d图上，沿温度值为的温度线，与相对湿度线交于一t,,100%wet管的流量系数cd=0.96;喷管效率为,=0.88。求合适的喉部截面积、喷管出口的截点a，从a点沿等焓线与温度值为的温度线交于一点b，b点几位室内空气状态参tcp面积和出口温度。(空气:=1.004kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK))(20分) 数。如右图所示。 一(是非题(10分) 六(计算题(共54分) 1、?2、?3、×4、×5、?6、×7、×8、?9、×10、? 二(选择题(10分) 1(解:1、定温压缩过程时: 1、B2、C3、B4、B5、A 三(填空题(10分) 据理想气体状态方程:pVmRT,1、功W;内能U 2、定温变化过程，定熵变化 可知初状态下体积:3、小，大，0 4、对数曲线，对数曲线 cM, akpvkRT,,a5、， mRT20.287(27273)，，，3 Vm,,,11481,3p15010，四、名词解释(每题2分，共8分) 孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。 焓:为简化计算，将流动工质传递的总能量中，取决于工质的热力状态的那部分能1pVpV31122VVm,,287TT,，定温过程，即，且，因此有 据:,量，写在一起，引入一新的物理量，称为焓。 21214TT12热力学第二定律:克劳修斯(Clausius)说法:不可能把热量从低温物体传到高温物 体而不引起其他变化。开尔文一浦朗克(Kelvin—Plank)说法:不可能制造只从一个热 源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。 V1pppkPa,,,，,44150600 211,Vv2,相对湿度:湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度的比s ,值，称为相对湿度。 3TK,300pkPa,600Vm,287即定温压缩终态参数为:，， 222五简答题(8分) ,,UkJ0 等温过程，内能变化为零，即:vk1.41 ()15041044.7ppkPa,,，,21vp15021压缩功: WmRTkJ,,，，，,,ln20.287300ln238.7p6002k,1k,,11.41Tvv211kk1.4据:，可知: ,(),,，，,()(27273)4445.8TTK21Tvv据热力学第一定律: QUW,,，122 3即可逆绝热压缩终态参数为:，， pkPa,1044.7TK,445.8Vm,287该过程放出热量: QWkJ,,,238.72222、可逆绝热压缩过程: 因为该过程为可逆绝热压缩，因此:kJ Q,0 13同样可知:VVm,,287 内能变化为:214 kk据绝热过程方程式: pvpv,1122 ,,,,,，,,UcTTkJ()(1.0040.287)(445.8300)104.5v21 WT45050，2 ,,,,,,,1170.6%WUkJ,,,,,104.5过程的压缩功为: QT1800100,11 2(解:(A)按照卡诺循环时，热效率为: 转变的功为: WT4502,,,,,,, 1175%WQkJ,,，,,100070.6%706 1QT180011 22能够达到的最大的功为: f,0.321f,0.4383(答案:喉部截面积m，喷管出口的截面积m，出口截c2 面处气体的温度为828.67KWQkJ,,，,,100075%750 1 (B)工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K，在过程中与低温热源的温差为50K 的情况下: