工程熱力學(xué)期末試卷及答案

1、哈工大 年 秋 季學(xué)期班號(hào)姓名工程熱力學(xué)考試題 題號(hào)一二三四五六七八九十總分分?jǐn)?shù)一是非題 （10分）1兩種濕空氣的相對(duì)濕度相等，則吸收水蒸汽的能力也相等。（ ）2閉口系統(tǒng)進(jìn)行一放熱過(guò)程，其熵一定減少（ ）3容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)也絕對(duì)不會(huì)改變。（ ）4理想氣體在絕熱容器中作自由膨脹，則氣體溫度與壓力的表達(dá)式為 （ ）5對(duì)所研究的各種熱力現(xiàn)象都可以按閉口系統(tǒng)、開口系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)進(jìn)行分析，其結(jié)果與所取系統(tǒng)的形式無(wú)關(guān)。 （ ）6工質(zhì)在相同的初、終態(tài)之間進(jìn)行可逆與不可逆過(guò)程，則工質(zhì)熵的變化是一樣的。 （ ）7對(duì)于過(guò)熱水蒸氣，干度 （ ） 8對(duì)于漸縮噴管，若氣流的初參數(shù)一定，那么隨著背壓的

2、降低，流量將增大，但最多增大到臨界流量。（ ）9膨脹功、流動(dòng)功和技術(shù)功都是與過(guò)程的路徑有關(guān)的過(guò)程量 （ ）10已知露點(diǎn)溫度、含濕量即能確定濕空氣的狀態(tài)。 （ ）二選擇題 （10分）1如果熱機(jī)從熱源吸熱100kj，對(duì)外作功100kj，則（ ）。 （a）違反熱力學(xué)第一定律； （b）違反熱力學(xué)第二定律； （c）不違反第一、第二定律；（d）a和b。2壓力為10 bar的氣體通過(guò)漸縮噴管流入1 bar的環(huán)境中，現(xiàn)將噴管尾部截去一小段，其流速、流量變化為（ ）。（a） 流速減小，流量不變 （b）流速不變，流量增加 （c） 流速不變，流量不變 （d） 流速減小，流量增大3系統(tǒng)在可逆過(guò)程中與外界傳遞的熱量，其

3、數(shù)值大小取決于（ ）。（a）系統(tǒng)的初、終態(tài)； （b）系統(tǒng)所經(jīng)歷的過(guò)程；（c）（a）和（b）； （d）系統(tǒng)的熵變。 第 頁(yè) （共 頁(yè)）試 題： 班號(hào)： 姓名：4不斷對(duì)密閉剛性容器中的汽水混合物加熱之后，其結(jié)果只能是（ ）。（a）全部水變成水蒸汽 （b）部分水變成水蒸汽（c）部分或全部水變成水蒸汽 （d）不能確定5（ ）過(guò)程是可逆過(guò)程。（a）.可以從終態(tài)回復(fù)到初態(tài)的 （b）.沒(méi)有摩擦的（c）.沒(méi)有摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 （d）.沒(méi)有溫差的三填空題 （10分）1理想氣體多變過(guò)程中，工質(zhì)放熱壓縮升溫的多變指數(shù)的范圍_ 2蒸汽的干度定義為_。 3水蒸汽的汽化潛熱在低溫時(shí)較_，在高溫時(shí)較_，在臨界溫度為_。4理

4、想氣體的多變比熱公式為_ 5采用z級(jí)冷卻的壓氣機(jī)，其最佳壓力比公式為_四、名詞解釋（每題2分，共8分）1卡諾定理： 2理想氣體3水蒸氣的汽化潛熱5含濕量 第 頁(yè) （共 頁(yè)）試 題： 班號(hào)： 姓名：五 簡(jiǎn)答題（8分）1. 證明絕熱過(guò)程方程式。2. 已知房間內(nèi)濕空氣的、溫度，試用hd圖定性的確定濕空氣狀態(tài)。六計(jì)算題（共54分）1質(zhì)量為2 kg的某理想氣體，在可逆多變過(guò)程中，壓力從0.5 mpa降至0.1 mpa，溫度從162降至27，作出膨脹功267 kj，從外界吸收熱量66.8 kj。試求該理想氣體的定值比熱容和 kj/(kg·k)，并將此多變過(guò)程表示在圖和圖上（圖上先畫出4個(gè)基本熱力

5、過(guò)程線）。（14分）2某蒸汽動(dòng)力循環(huán)。汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽參數(shù)為p1=13.5bar，t1=370,汽輪機(jī)出口蒸汽參數(shù)為p2=0.08bar的干飽和蒸汽，設(shè)環(huán)境溫度t0=20,試求：汽輪機(jī)的實(shí)際功量、理想功量、相對(duì)內(nèi)效率（15分）3壓氣機(jī)產(chǎn)生壓力為6bar，流量為20kg/s的壓縮空氣，已知壓氣機(jī)進(jìn)口狀態(tài)=1bar，=20，如為不可逆絕熱壓縮，實(shí)際消耗功是理論軸功的1.15倍，求壓氣機(jī)出口溫度及實(shí)際消耗功率p。（已知：空氣=1.004kj/(kgk)，氣體常數(shù)r=0.287kj/(kgk)）。（15分）4一卡諾循環(huán)，已知兩熱源的溫度t1= 527、t2= 27,循環(huán)吸熱量q1 =2500kj，試求：

6、（a）循環(huán)的作功量。（b）排放給冷源的熱量及冷源熵的增加。(10分) 第 頁(yè) （共 頁(yè)）試題答案一是非題 （10分）1、× 2、× 3、× 4、 5、 6、× 7、× 8、 9、× 10、×二選擇題 （10分）1、b 2、a 3、a 4、a 5、c三填空題 （10分）1、大于0，小于 ; 2、濕蒸汽中含干蒸汽的質(zhì)量/濕蒸汽的總質(zhì)量3、小， 大， 04、5、i = （pz+1 / p1）1 / z四、名詞解釋（每題2分，共8分）1、 卡諾定理：1所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，與采用哪種工質(zhì)無(wú)關(guān)

7、。2在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切不可逆循環(huán)，其熱效率必小于可逆循環(huán)。2、 理想氣體：氣體分子本身所具有的體積與其所活動(dòng)的空間相比非常小，分子本身的體積可以忽略，而分子間平均距離很大，分子間相互吸引力小到可以忽略不計(jì)時(shí)，這種狀態(tài)的氣體便基本符合理想氣體模型。3、 水蒸氣的汽化潛熱：將1kg飽和液體轉(zhuǎn)變成同溫度的干飽和蒸汽所需的熱量。4、 相對(duì)濕度：濕空氣的絕對(duì)濕度與同溫度下飽和空氣的飽和絕對(duì)濕度的比值，稱為相對(duì)濕度。五 簡(jiǎn)答題（8分）1、證明：據(jù)能量方程：由于，代入上式得即或 整理得出 上式即為絕熱過(guò)程方程式。2、答：在hd圖上，沿溫度值為的溫度線，與相對(duì)濕度線交于一點(diǎn)a，從a點(diǎn)沿等焓線與溫度

8、值為 的溫度線交于一點(diǎn)b，b點(diǎn)幾位室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù)。如右圖所示。六計(jì)算題（共54分）1、=1.2437kj/（kgk）和=0.9567kj/（kgk）2、背壓為 0.275mpa， 出口流速12526.3kg/s3、實(shí)際功量617.6 kj/kg, 理想功量kj/kg, 相對(duì)內(nèi)效率0.6614、功量：1562.5kj , 排放給冷源的熱量937.5kj, 冷源熵的增加3.125kj/k哈工大 年 秋 季學(xué)期 工程熱力學(xué) 考試題題號(hào)一二三四五六七八九十總分分?jǐn)?shù)一是非題 （10分）1系統(tǒng)的平衡狀態(tài)是指系統(tǒng)在無(wú)外界影響的條件下，不考慮外力場(chǎng)作用，宏觀熱力性質(zhì)不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。（ ）2不管過(guò)程是否

9、可逆，開口絕熱穩(wěn)流系統(tǒng)的技術(shù)功總是等于初、終態(tài)的焓差。 （ ）3工質(zhì)經(jīng)歷一可逆循環(huán)，其d s =0，而工質(zhì)經(jīng)歷一不可逆循環(huán)，其d s0。（ ）4理想氣體在絕熱容器中作自由膨脹，則氣體溫度與壓力的表達(dá)式為 （ ）5對(duì)一漸放型噴管，當(dāng)進(jìn)口流速為超音速時(shí)，可做擴(kuò)壓管使用。 （ ）6對(duì)于過(guò)熱水蒸氣，干度 （ ） 7在研究熱力系統(tǒng)能量平衡時(shí)，存在下列關(guān)系式：= 恒量，ss y s+ss u r= 恒量。（ ）8對(duì)于漸縮噴管，若氣流的初參數(shù)一定，那么隨著背壓的降低，流量將增大，但最多增大到臨界流量。（ ）9膨脹功、流動(dòng)功和技術(shù)功都是與過(guò)程路徑有關(guān)的過(guò)程量 （ ）10在管道內(nèi)定熵流動(dòng)過(guò)程中，各點(diǎn)的滯止參數(shù)都

10、相同。（ ）二選擇題 （10分）1濕蒸汽經(jīng)定溫膨脹過(guò)程后其內(nèi)能變化_（a）u = 0 （b）u 0（c）u0 （d）u0或u 02壓氣機(jī)壓縮氣體所耗理論軸功為_（a） （b） （c）p1v1p2v2 第 頁(yè) （共 頁(yè)）3多級(jí)（共z級(jí)）壓氣機(jī)壓力比的分配原則應(yīng)是_（a）i = （pz+1 +p1）/ z （b）i = （pz+1 / p1）1 / z（c）i = pz+1/p1 （d）i =（pz+1 / p1）/ z4 工質(zhì)熵減少的過(guò)程_（a） 不能進(jìn)行（b）可以進(jìn)行（c）必須伴隨自發(fā)過(guò)程才能進(jìn)行5閉口系統(tǒng)功的計(jì)算式w = u1u2_（a） 適用于可逆與不可逆的絕熱過(guò)程。（b） 只適用于絕熱自

11、由膨脹過(guò)程。（c） 只適用于理想氣體的絕熱過(guò)程。（d） 只適用于可逆絕熱過(guò)程。三填空題 （10分）1理想氣體多變指數(shù)n=1，系統(tǒng)與外界傳熱量q=_；多變指數(shù)n=±，系統(tǒng)與外界傳熱量q=_。2卡諾循環(huán)包括兩個(gè)_過(guò)程和兩個(gè)_過(guò)程3水蒸汽的汽化潛熱在低溫時(shí)較_，在高溫時(shí)較_，在臨界溫度為_。4在ts圖上，定壓線的斜率是_；定容線的斜率是_5理想氣體音速的計(jì)算式：_，馬赫數(shù)的定義式為：_四、名詞解釋（每題2分，共8分）1孤立系統(tǒng)2焓3熱力學(xué)第二定律及數(shù)學(xué)表達(dá)式5相對(duì)濕度 第 頁(yè) （共 頁(yè)）五 簡(jiǎn)答題（8分）1. 閉口系統(tǒng)從溫度為300k的熱源中取熱500kj，系統(tǒng)熵增加20kjk，問(wèn)這一過(guò)程

12、能否實(shí)現(xiàn)，為什么2. 已知房間內(nèi)濕空氣的、溫度，試用hd圖定性的確定濕空氣狀態(tài)。六計(jì)算題（共54分）1空氣的初態(tài)為p1=150kpa，t1=27，今壓縮2kg空氣，使其容積為原來(lái)的。若分別進(jìn)行可逆定溫壓縮和可逆絕熱壓縮，求這兩種情況下的終態(tài)參數(shù)，過(guò)程熱量、功量以及內(nèi)能的變化，并畫出p-v圖，比較兩種壓縮過(guò)程功量的大小。（空氣：=1.004kj/(kgk)，r=0.287kj/(kgk)）（20分）2 某熱機(jī)在t1 = 1800 k和t2 = 450k的熱源間進(jìn)行卡諾循環(huán)，若工質(zhì)從熱源吸熱1000kj，試計(jì)算：（a）循環(huán)的最大功？（b）如果工質(zhì)在吸熱過(guò)程中與高溫?zé)嵩吹臏夭顬?00k，在過(guò)程中與低

13、溫?zé)嵩吹臏夭顬?0k，則該熱量中能轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗌俟Γ繜嵝适嵌嗌?？（c）如果循環(huán)過(guò)程中，不僅存在傳熱溫差，并由于摩擦使循環(huán)功減小10kj，則熱機(jī)的熱效率是多少？（14分）3已知?dú)怏w燃燒產(chǎn)物的cp=1.089kj/kg·k和k=1.36，并以流量m=45kg/s流經(jīng)一噴管，進(jìn)口p1=1bar、t1=1100k、c1=1800m/s。噴管出口氣體的壓力p2=0.343bar，噴管的流量系數(shù)cd=0.96；噴管效率為h=0.88。求合適的喉部截面積、噴管出口的截面積和出口溫度。（空氣：=1.004kj/(kgk)，r=0.287kj/(kgk)）（20分） （計(jì)算題均答在下一頁(yè)） 第 頁(yè) （共

14、 頁(yè)）、 草 紙（草紙內(nèi)不得答題） 試題答案一是非題 （10分）1、 2、 3、× 4、× 5、 6、× 7、× 8、 9、× 10、二選擇題 （10分）1、b 2、c 3、b 4、 b 5、a三填空題 （10分）1、功w ; 內(nèi)能u2、定溫變化過(guò)程， 定熵變化3、小， 大， 04、對(duì)數(shù)曲線，對(duì)數(shù)曲線5、 ， 四、名詞解釋（每題2分，共8分）5、 孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間不發(fā)生任何能量傳遞和物質(zhì)交換的系統(tǒng)。6、 焓：為簡(jiǎn)化計(jì)算，將流動(dòng)工質(zhì)傳遞的總能量中，取決于工質(zhì)的熱力狀態(tài)的那部分能量，寫在一起，引入一新的物理量，稱為焓。7、 熱力學(xué)第二定律：

15、克勞修斯(clausius)說(shuō)法：不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。開爾文一浦朗克(kelvinplank)說(shuō)法：不可能制造只從一個(gè)熱源取熱使之完全變成機(jī)械能而不引起其他變化的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。8、 相對(duì)濕度：濕空氣的絕對(duì)濕度與同溫度下飽和空氣的飽和絕對(duì)濕度的比值，稱為相對(duì)濕度。五 簡(jiǎn)答題（8分）1、答：能實(shí)現(xiàn) 對(duì)于可逆過(guò)程的熵有：，則系統(tǒng)從熱源取熱時(shí)的可能達(dá)到的最小熵增為：，因此該過(guò)程是可以實(shí)現(xiàn)的。2、答：在hd圖上，沿溫度值為的溫度線，與相對(duì)濕度線交于一點(diǎn)a，從a點(diǎn)沿等焓線與溫度值為 的溫度線交于一點(diǎn)b，b點(diǎn)幾位室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù)。如右圖所示。六計(jì)算題（共54分）1解：1、定溫壓縮過(guò)程時(shí)：據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：可知初狀態(tài)下體積：據(jù)： ，定溫過(guò)程，即，且， 因此有即定溫壓縮終態(tài)參數(shù)