工程熱力學(xué)1期末試題+答案

1、2012工程熱力學(xué)考題（A）一、簡(jiǎn)答題（共30分）圖11、圖1中循環(huán)1-2-3-a-1和循環(huán)1-b-3-4-1都是不可逆循環(huán)。有人判斷循環(huán)1-2-3-a-1的熱效率高于循環(huán)1-b-3-4-1的熱效率，你是否同意他的說法，為什么？（10分）2、有一種熱機(jī)，以水蒸氣為工質(zhì)，循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟葹?200 K，低溫?zé)嵩礈囟葹?00 K，循環(huán)的熱效率?，F(xiàn)將循環(huán)工質(zhì)改成理想氣體，則循環(huán)的熱效率與原循環(huán)熱效率比較將發(fā)生什么樣的變化？為什么？（10分）3、“水蒸氣的朗肯循環(huán)中乏汽在冷凝器中凝結(jié)釋放出大量熱量，有人提出將汽輪機(jī)排出的乏汽直接送回鍋爐可提高水蒸氣循環(huán)的熱效率。”請(qǐng)據(jù)熱力學(xué)基本定律出發(fā)評(píng)估這種觀點(diǎn)。

2、（10分）二、計(jì)算題（共70分）1、一種切割工具利用從噴嘴射出的高速水流切割材料，供水壓力為200kPa、溫度20，噴嘴內(nèi)徑為0.002m時(shí)，射出水流溫度20，壓力100kPa，流速1000m/s，已知在200kPa、20時(shí)，假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。（10分）2、某太陽能供暖的房屋用5×8×0.3m的大塊混凝土板作為蓄熱材料，該混凝土的密度為2300kg/m3，比熱容0.65kJ/(kg·K)。若混凝土板在晚上從23冷卻到18（室內(nèi)溫度），圖2求此過程的熵產(chǎn)。（10分）3、某活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)（圖2循環(huán)1-2-3-4-1），壓縮比 =1

3、0，壓縮沖程的起點(diǎn)狀態(tài)是t1=35 、p1=100kPa。加熱過程中氣體吸熱650kJ/kg。假定比熱容為定值，且cp =1.004kJ/（kg·K），=1.4，求：（1）循環(huán)中各點(diǎn)的溫度、壓力和循環(huán)熱效率；（2）若循環(huán)壓縮過程和膨脹過程均不可逆，兩過程的熵產(chǎn)分別為0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K)，求工質(zhì)經(jīng)循環(huán)后的熵變；（3）若膨脹過程持續(xù)到5（p5=p1），畫出循環(huán)T-s圖，并分析循環(huán)熱效率提高還是下降。（10+5+5分）4、空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為4.2，初終態(tài)溫度分別為30和227。若空氣作理想氣體，比熱容取定值, 氣體常

4、數(shù)=287； =1005。試計(jì)算（1）壓氣機(jī)的絕熱效率；（2）壓縮過程的熵變和作功能力損失（t0=20）（10+5分）。5、利用水蒸氣取暖，進(jìn)入散熱器的濕飽和水蒸氣溫度為100，流出時(shí)為飽和水，散熱器內(nèi)近似壓力不變。若為維持室內(nèi)溫度恒定為20需供熱72000kJ/h。求：（1）水蒸氣的流量()；（2）以散熱器為系統(tǒng)，求過程的熵變、熵流、熵產(chǎn)及損失，環(huán)境大氣溫度為0（7+8分）。飽和水和飽和水蒸氣表摘錄00.015152535701001100.00061120.00061170.00087250.00170530.00316870.00562630.0311780.1013250.143243

5、0.001000220.001000180.001000080.001000940.001003020.001006050.001022760.001043440.00105156206.154206.012147.04877.91043.36225.2225.04431.67361.2106-0.050.0021.0262.96104.77146.59293.01419.06461.332500.512500.532509.712528.072546.292564.382626.102675.712691.262500.62500.52488.72465.12441.52417.82333.

6、12256.62229.9-0.00020.00000.07630.22480.36700.50500.95501.30691.41869.15449.15419.02368.77948.55608.35117.75407.35457.23860.0010.0030.0040.0050.010.020.050.10.20.56.949124.114228.953332.879345.798860.065081.338899.634120.240151.8670.00100010.00100280.00100410.00100530.00101030.00101720.00102990.0010

7、4320.00106050.0010925129.18545.66634.79628.19114.6737.64973.24091.69430.885850.3748629.21101.07121.30137.72191.76251.43340.55417.52504.78640.352513.292544.682553.462560.552583.722608.902645.312675.142706.532748.592484.12443.62432.22422.82392.02357.52304.82257.62201.72108.20.10560.35460.42210.47610.6

8、4900.83201.09121.30281.53031.86108.97358.57588.47258.38308.14817.90687.59287.35897.12726.82142012工程熱力學(xué)考題（B）一、簡(jiǎn)答題（共30分）圖11、圖1中循環(huán)1-2-3-a-1和循環(huán)1-b-3-4-1都是不可逆循環(huán)。有人判斷循環(huán)1-2-3-a-1的熱效率等于循環(huán)1-b-3-4-1的熱效率，你是否同意他的說法，為什么？（10分）2、有一種熱機(jī)，以空氣為工質(zhì)，循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟葹?000 K，低溫?zé)嵩礈囟葹?00 K，循環(huán)的熱效率?，F(xiàn)將循環(huán)工質(zhì)改成含大量惰性氣體的混合氣體，則循環(huán)的熱效率與原循環(huán)熱效率比

9、較將發(fā)生什么樣的變化？為什么？（10分）3、“水蒸氣的朗肯循環(huán)中乏汽在冷凝器中凝結(jié)釋放出大量熱量，有人提出改善蒸汽動(dòng)力循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的主攻方向是減少乏汽在冷凝器中放熱量?！闭?qǐng)據(jù)熱力學(xué)基本定律出發(fā)評(píng)估這種觀點(diǎn)。（10分）二、計(jì)算題（共70分）1、一種切割工具利用從噴嘴射出的高速水流切割材料，供水壓力為150kPa、溫度20，噴嘴內(nèi)徑為0.002m時(shí)，射出水流溫度20，壓力97kPa，流速1000m/s，已知在150kPa、20時(shí)，假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。（10分）2、某太陽能供暖的房屋用4×10×0.3m的大塊混凝土板作為蓄熱材料，該混凝土的密度為2300kg/

10、m3，比熱容0.65kJ/(kg·K)。若混凝土板在晚上從25冷卻到17（室內(nèi)溫度），圖2求此過程的熵產(chǎn)。（10分）3、某活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)（圖2循環(huán)1-2-3-4-1），壓縮比 =8，壓縮沖程的起點(diǎn)狀態(tài)是t1=55 、p1=100kPa。加熱過程中氣體吸熱600kJ/kg。假定比熱容為定值，且cp =1.004kJ/（kg·K），=1.4，求：（1）循環(huán)中各點(diǎn)的溫度、壓力和循環(huán)熱效率；（2）若循環(huán)壓縮過程和膨脹過程均不可逆，兩過程的熵產(chǎn)分別為0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K)，求工質(zhì)經(jīng)循環(huán)后的熵變；（3）若膨脹過程持續(xù)到5

11、（p5=p1），畫出循環(huán)T-s圖，并分析循環(huán)熱效率提高還是下降。（10+5+5分）4、空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為5.2，初終態(tài)溫度分別為27和230。若空氣作理想氣體，比熱容取定值, 氣體常數(shù)=287； =1005。試計(jì)算（1）壓氣機(jī)的絕熱效率；（2）壓縮過程的熵變和作功能力損失（t0=20）（10+5分）。5、利用水蒸氣取暖，進(jìn)入散熱器的濕飽和水蒸氣溫度為100，流出時(shí)為飽和水，散熱器內(nèi)近似壓力不變。若為維持室內(nèi)溫度恒定為20需供熱100000kJ/h。求：（1）水蒸氣的流量()；（2）以散熱器為系統(tǒng)，求過程的熵變、熵流、熵產(chǎn)及損失，環(huán)境大氣溫度為5（7+8分）。飽和水和飽和水蒸

12、氣表摘錄00.015152535701001100.00061120.00061170.00087250.00170530.00316870.00562630.0311780.1013250.1432430.001000220.001000180.001000080.001000940.001003020.001006050.001022760.001043440.00105156206.154206.012147.04877.91043.36225.2225.04431.67361.2106-0.050.0021.0262.96104.77146.59293.01419.06461.3325

13、00.512500.532509.712528.072546.292564.382626.102675.712691.262500.62500.52488.72465.12441.52417.82333.12256.62229.9-0.00020.00000.07630.22480.36700.50500.95501.30691.41869.15449.15419.02368.77948.55608.35117.75407.35457.23860.0010.0030.0040.0050.010.020.050.10.20.56.949124.114228.953332.879345.79886

14、0.065081.338899.634120.240151.8670.00100010.00100280.00100410.00100530.00101030.00101720.00102990.00104320.00106050.0010925129.18545.66634.79628.19114.6737.64973.24091.69430.885850.3748629.21101.07121.30137.72191.76251.43340.55417.52504.78640.352513.292544.682553.462560.552583.722608.902645.312675.1

15、42706.532748.592484.12443.62432.22422.82392.02357.52304.82257.62201.72108.20.10560.35460.42210.47610.64900.83201.09121.30281.53031.86108.97358.57588.47258.38308.14817.90687.59287.35897.12726.82142012工程熱力學(xué)考題(A)參考題解一、簡(jiǎn)答題（共30分）圖11、圖1中循環(huán)1-2-3-a-1和循環(huán)1-b-3-4-1都是不可逆循環(huán)。有人判斷循環(huán)1-2-3-a-1的熱效率高于循環(huán)1-b-3-4-1的熱效率，你

16、是否同意他的說法，為什么？（5分）答題要點(diǎn)：無法判斷。因過程3-a-1和1-b-3均為不可逆，所以無法比較兩個(gè)循環(huán)各自的q1和q2。2、有一種熱機(jī)，以水蒸氣為工質(zhì)，循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟葹?200 K，低溫?zé)嵩礈囟葹?00 K，循環(huán)的熱效率?，F(xiàn)將循環(huán)工質(zhì)改成理想氣體，則循環(huán)的熱效率與原循環(huán)熱效率比較將發(fā)生什么樣的變化？為什么？（5分）答題要點(diǎn)：，據(jù)卡諾定理相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g可逆循環(huán)熱效率相同，與采用的工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)。3、“水蒸氣的朗肯循環(huán)中乏汽在冷凝器中凝結(jié)釋放出大量熱量，有人提出將汽輪機(jī)排出的乏汽直接送回鍋爐可提高水蒸氣循環(huán)的熱效率?！闭?qǐng)據(jù)熱力學(xué)基本定律出發(fā)評(píng)估這種觀點(diǎn)。（10分）答題要點(diǎn)：

17、將汽輪機(jī)排出的乏汽直接送回鍋爐在熱力學(xué)理論上沒有向冷源放熱，只從熱源吸熱而將其轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臒釞C(jī)違反熱力學(xué)第二定律；從工程上看，乏汽壓力遠(yuǎn)低于鍋爐壓力而壓縮乏汽不僅壓縮設(shè)備耗功巨大而且生產(chǎn)困難，無法實(shí)現(xiàn)。二、計(jì)算題（共70分）1、一種切割工具利用從噴嘴射出的高速水流切割材料，供水壓力為200kPa、溫度20，噴嘴內(nèi)徑為0.002m時(shí)，射出水流溫度20，壓力100kPa，流速1000m/s，已知在200kPa、20時(shí)，假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。（10分）解 能量方程據(jù)題意，所以2、某太陽能供暖的房屋用5×8×0.3m的大塊混凝土板作為蓄熱材料，該混凝土的密度為23

18、00kg/m3，比熱容0.65kJ/(kg·K)。若混凝土板在晚上從23冷卻到18（室內(nèi)溫度），求此過程的熵產(chǎn)。（10分）解 混凝土板的質(zhì)量混凝土板的釋熱量混凝土的熵變環(huán)境介質(zhì)的熵變3、某活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)（圖2循環(huán)1-2-3-4-1），壓縮比 =10，壓縮沖程的起點(diǎn)狀態(tài)是t1=35 、p1=100kPa。加熱過程中氣體吸熱650kJ/kg。假定比熱容為定值，且cp =1.004kJ/（kg·K），=1.4，求：（1）循環(huán)中各點(diǎn)的溫度、壓力和循環(huán)熱效率；（2）若循環(huán)壓縮過程和膨脹過程均不可逆，兩過程的熵產(chǎn)分別為0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(

19、kg·K)，求圖2工質(zhì)經(jīng)循環(huán)后的熵變；（3）若膨脹過程持續(xù)到5（p5=p1），畫出循環(huán)T-s圖，并分析循環(huán)熱效率提高還是下降。（10+5+5分）解 （1）各點(diǎn)的溫度和壓力循環(huán)熱效率或（2）據(jù)熵的特性狀態(tài)參數(shù)，循環(huán)后恢復(fù)原值s = 0。（3）循環(huán)T-s圖如右，由于循環(huán)吸熱量不變，放熱量減少，故循環(huán)熱效率提高。4、空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為4.2，初終態(tài)溫度分別為30和227。若空氣作理想氣體，比熱容取定值, 氣體常數(shù)=287； =1005。試計(jì)算（1）壓氣機(jī)的絕熱效率；（2）壓縮過程的熵變和作功能力損失（t0=20）（10+5分）。解：（1）據(jù)題意，、（2）考慮到熵是狀態(tài)參

20、數(shù)，而過程1-2s熵變?yōu)榱慵?s-2 在同一條等壓線上，故因過程絕熱，所以由熵方程得 5、利用水蒸氣取暖，進(jìn)入散熱器的濕飽和水蒸氣溫度為100，流出時(shí)為飽和水，散熱器內(nèi)近似壓力不變。若為維持室內(nèi)溫度恒定為20需供熱72000kJ/h。求：（1）水蒸氣的流量()；（2）以散熱器為系統(tǒng)，求過程的熵變、熵流、熵產(chǎn)及損失，環(huán)境大氣溫度為0（7+8分）。飽和水和飽和水蒸氣表摘錄00.015152535701001100.00061120.00061170.00087250.00170530.00316870.00562630.0311780.1013250.1432430.001000220.00100

21、0180.001000080.001000940.001003020.001006050.001022760.001043440.00105156206.154206.012147.04877.91043.36225.2225.04431.67361.2106-0.050.0021.0262.96104.77146.59293.01419.06461.332500.512500.532509.712528.072546.292564.382626.102675.712691.262500.62500.52488.72465.12441.52417.82333.12256.62229.9-0.0

22、0020.00000.07630.22480.36700.50500.95501.30691.41869.15449.15419.02368.77948.55608.35117.75407.35457.23860.0010.0030.0040.0050.010.020.050.10.20.56.949124.114228.953332.879345.798860.065081.338899.634120.240151.8670.00100010.00100280.00100410.00100530.00101030.00101720.00102990.00104320.00106050.001

23、0925129.18545.66634.79628.19114.6737.64973.24091.69430.885850.3748629.21101.07121.30137.72191.76251.43340.55417.52504.78640.352513.292544.682553.462560.552583.722608.902645.312675.142706.532748.592484.12443.62432.22422.82392.02357.52304.82257.62201.72108.20.10560.35460.42210.47610.64900.83201.09121.

24、30281.53031.86108.97358.57588.47258.38308.14817.90687.59287.35897.12726.8214解：（1）（2）2012工程熱力學(xué)考題（B）一、簡(jiǎn)答題（共30分）圖11、圖1中循環(huán)1-2-3-a-1和循環(huán)1-b-3-4-1都是不可逆循環(huán)。有人判斷循環(huán)1-2-3-a-1的熱效率等于循環(huán)1-b-3-4-1的熱效率，你是否同意他的說法，為什么？（10分）答題要點(diǎn)：無法判斷。因過程3-a-1和1-b-3均為不可逆，所以無法比較兩個(gè)循環(huán)各自的wnet及循環(huán)1-2-3-a-1的q1和循環(huán)1-b-3-4-1 q2。2、有一種熱機(jī)，以空氣為工質(zhì)，循環(huán)的高

25、溫?zé)嵩礈囟葹?000 K，低溫?zé)嵩礈囟葹?00 K，循環(huán)的熱效率?，F(xiàn)將循環(huán)工質(zhì)改成含大量惰性氣體的混合氣體，則循環(huán)的熱效率與原循環(huán)熱效率比較將發(fā)生什么樣的變化？為什么？（10分）答題要點(diǎn)：，據(jù)卡諾定理相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g可逆循環(huán)熱效率相同，與采用的工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)。3、“水蒸氣的朗肯循環(huán)中乏汽在冷凝器中凝結(jié)釋放出大量熱量，有人提出改善蒸汽動(dòng)力循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的主攻方向是減少乏汽在冷凝器中放熱量。”請(qǐng)據(jù)熱力學(xué)基本定律出發(fā)評(píng)估這種觀點(diǎn)。（10分）答題要點(diǎn)：乏汽在冷凝器中放熱數(shù)量雖然巨大，但其含的可用能比例很低，減少乏汽在冷凝器中放熱量雖在一定程度上可以提高循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，但從熱力學(xué)第二定律觀點(diǎn)看作為主攻方

26、向有很大的局限性。二、計(jì)算題（共70分）1、一種切割工具利用從噴嘴射出的高速水流切割材料，供水壓力為150kPa、溫度20，噴嘴內(nèi)徑為0.002m時(shí)，射出水流溫度20，壓力97kPa，流速1000m/s，已知在150kPa、20時(shí)，假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。（10分）解 能量方程據(jù)題意，所以2、某太陽能供暖的房屋用4×10×0.3m的大塊混凝土板作為蓄熱材料，該混凝土的密度為2300kg/m3，比熱容0.65kJ/(kg·K)。若混凝土板在晚上從25冷卻到17（室內(nèi)溫度），求此過程的熵產(chǎn)。（10分）解 混凝土板的質(zhì)量混凝土板的釋熱量混凝土的熵變環(huán)境

27、介質(zhì)的熵變3、某活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)（圖2循環(huán)1-2-3-4-1），壓縮比 =8，壓縮沖程的起點(diǎn)狀態(tài)是t1=55 、p1=100kPa。加熱過程中氣體吸熱600kJ/kg。假定比熱容為定值，且cp =1.004kJ/（kg·K），=1.4，求：（1）循環(huán)中各點(diǎn)的溫度、壓力和循環(huán)熱效率；（2）若循環(huán)圖2壓縮過程和膨脹過程均不可逆，兩過程的熵產(chǎn)分別為0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K)，求工質(zhì)經(jīng)循環(huán)后的熵變；（3）若膨脹過程持續(xù)到5（p5=p1），畫出循環(huán)T-s圖，并分析循環(huán)熱效率提高還是下降。（10+5+5分）解 （1）各點(diǎn)的溫度和壓力循環(huán)

28、熱效率或（2）據(jù)熵的特性狀態(tài)參數(shù)，循環(huán)后恢復(fù)原值s = 0。（3）循環(huán)T-s圖如右，由于循環(huán)吸熱量不變，放熱量減少，故循環(huán)熱效率提高。4、空氣在軸流壓縮機(jī)中被絕熱壓縮，壓力比為5.2，初終態(tài)溫度分別為27和230。若空氣作理想氣體，比熱容取定值, 氣體常數(shù)=287； =1005。試計(jì)算（1）壓氣機(jī)的絕熱效率；（2）壓縮過程的熵變和作功能力損失（t0=20）（10+5分）。解：（1）據(jù)題意，、（2）考慮到熵是狀態(tài)參數(shù)，而過程1-2s熵變?yōu)榱慵?s-2 在同一條等壓線上，故因過程絕熱，所以由熵方程得 5、利用水蒸氣取暖，進(jìn)入散熱器的濕飽和水蒸氣溫度為100，流出時(shí)為飽和水，散熱器內(nèi)近似壓力不變。若為維持室內(nèi)溫度恒定為20需供熱100000kJ/h。求：（1）水蒸氣的流量()；（2）以散熱器為系統(tǒng)，求過程的熵變、熵流、熵產(chǎn)及損失，環(huán)境大氣溫度為5（7+8分）。飽和水和飽和水蒸氣表摘錄00.015152535701001100.00061120.00061170.00087250.00170530.00316870.00562630.0311780.1013250.1432430.001000220.001000180.001000080.001000940.