工程熱力學(xué)期末試卷及答案

/一．是非題1．兩種濕空氣的相對濕度相等，則吸取水蒸汽的實力也相等。（）2．閉口系統(tǒng)進行一放熱過程，其熵確定削減（）3．容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)也確定不會變更。（）4．志向氣體在絕熱容器中作自由膨脹，則氣體溫度和壓力的表達式為（）5．對所探討的各種熱力現(xiàn)象都可以按閉口系統(tǒng)、開口系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)進行分析，其結(jié)果和所取系統(tǒng)的形式無關(guān)。（）6．工質(zhì)在相同的初、終態(tài)之間進行可逆和不行逆過程，則工質(zhì)熵的變更是一樣的。（）7．對于過熱水蒸氣，干度（）8．對于漸縮噴管，若氣流的初參數(shù)確定，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、流淌功和技術(shù)功都是和過程的路徑有關(guān)的過程量（）10．已知露點溫度、含濕量即能確定濕空氣的狀態(tài)。（）二．選擇題（10分）1．假如熱機從熱源吸熱100kJ，對外作功100kJ，則（）。（A）違反熱力學(xué)第確定律；（B）違反熱力學(xué)其次定律；（C）不違反第一、其次定律；（D）A和B。2．壓力為10bar的氣體通過漸縮噴管流入1bar的環(huán)境中，現(xiàn)將噴管尾部截去一小段，其流速、流量變更為（）。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)在可逆過程中和外界傳遞的熱量，其數(shù)值大小取決于（）。（A）系統(tǒng)的初、終態(tài)；（B）系統(tǒng)所閱歷的過程；（C）（A）和（B）；（D）系統(tǒng)的熵變。4．不斷對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．（）過程是可逆過程。（A）.可以從終態(tài)回復(fù)到初態(tài)的（B）.沒有摩擦的（C）.沒有摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過程（D）.沒有溫差的三．填空題（10分）1．志向氣體多變過程中，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較__________，在高溫時較__________，在臨界溫度為__________。4．志向氣體的多變比熱公式為_________5．接受Z級冷卻的壓氣機，其最佳壓力比公式為_________四、名詞說明（每題2分，共8分）1．卡諾定理：2．．志向氣體3．水蒸氣的汽化潛熱5．含濕量五簡答題（8分）1.證明絕熱過程方程式2.已知房間內(nèi)濕空氣的、溫度，試用H—d圖定性的確定濕空氣狀態(tài)。六．計算題（共54分）1．質(zhì)量為2kg的某志向氣體，在可逆多變過程中，壓力從0.5MPa降至0.1MPa，溫度從162℃降至27℃，作出膨脹功267kJ，從外界吸取熱量66.8kJ。試求該志向氣體的定值比熱容和[kJ/(kg·K)]，并將此多變過程表示在圖和圖上（圖上先畫出4個基本熱力過程線）。（14分）2．某蒸汽動力循環(huán)。汽輪機進口蒸汽參數(shù)為p1=13.5bar，t1=370℃,汽輪機出口蒸汽參數(shù)為p2=0.08bar的干飽和蒸汽，設(shè)環(huán)境溫度t0=20℃,試求：汽輪機的實際功量、志向功量、相對內(nèi)效率（15分）3．壓氣機產(chǎn)生壓力為6bar，流量為20kg/s的壓縮空氣，已知壓氣機進口狀態(tài)=1bar，=20℃，如為不行逆絕熱壓縮，實際消耗功是理論軸功的1.15倍，求壓氣機出口溫度及實際消耗功率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：（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)一．是非題（10分）1、×2、×3、×4、√5、√6、×7、×8、√9、×10、×二．選擇題（10分）1、B2、A3、A4、A5、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、βi=（PZ+1/P1）1/Z四、名詞說明（每題2分，共8分）卡諾定理：1．全部工作于同溫?zé)嵩春屯瑴乩湓粗g的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，和接受哪種工質(zhì)無關(guān)。2．在同溫?zé)嵩春屯瑴乩湓粗g的一切不行逆循環(huán)，其熱效率必小于可逆循環(huán)。志向氣體：氣體分子本身所具有的體積和其所活動的空間相比特殊小，分子本身的體積可以忽視，而分子間平均距離很大，分子間相互吸引力小到可以忽視不計時，這種狀態(tài)的氣體便基本符合志向氣體模型。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。相對濕度：濕空氣的確定濕度和同溫度下飽和空氣的飽和確定濕度的比值，稱為相對濕度。五簡答題（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程方程式。2、答：在h—d圖上，沿溫度值為的溫度線，和相對濕度線交于一點a，從a點沿等焓線和溫度值為的溫度線交于一點b，b點幾位室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù)。如右圖所示。六．計算題（共54分）1、=1.2437kJ/（kg?K）和=0.9567kJ/（kg?K）2、背壓為0.275MPa，出口流速12526.3kg/s3、實際功量617.6kJ/kg,志向功量kJ/kg,相對內(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一．是非題（10分）1．系統(tǒng)的平衡狀態(tài)是指系統(tǒng)在無外界影響的條件下，不考慮外力場作用，宏觀熱力性質(zhì)不隨時間而變更的狀態(tài)。（）2．不管過程是否可逆，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)閱歷一可逆循環(huán)，其∮ds=0，而工質(zhì)閱歷一不行逆循環(huán)，其∮ds＞0。（）4．志向氣體在絕熱容器中作自由膨脹，則氣體溫度和壓力的表達式為（）5．對一漸放型噴管，當(dāng)進口流速為超音速時，可做擴壓管運用。（）6．對于過熱水蒸氣，干度（）7．在探討熱力系統(tǒng)能量平衡時，存在下列關(guān)系式：=恒量，△Ssys+△Ssur=恒量。（）8．對于漸縮噴管，若氣流的初參數(shù)確定，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、流淌功和技術(shù)功都是和過程路徑有關(guān)的過程量（）10．在管道內(nèi)定熵流淌過程中，各點的滯止參數(shù)都相同。（）二．選擇題（10分）1．濕蒸汽經(jīng)定溫膨脹過程后其內(nèi)能變更_________（A）△U=0（B）△U＞0（C）△U＜0（D）△U＜0或△U＞02．壓氣機壓縮氣體所耗理論軸功為_________（A）（B）（C）＋p1v1－p2v3．多級（共Z級）壓氣機壓力比的支配原則應(yīng)是_________（A）βi=（PZ+1+P1）/Z（B）βi=（PZ+1/P1）1/Z（C）βi=PZ+1/P1（D）βi=（PZ+1/P1）/Z4．工質(zhì)熵削減的過程_________（A）不能進行（B）可以進行（C）必需伴隨自發(fā)過程才能進行5．閉口系統(tǒng)功的計算式W=U1－U2_________適用于可逆和不行逆的絕熱過程。只適用于絕熱自由膨脹過程。只適用于志向氣體的絕熱過程。只適用于可逆絕熱過程。三．填空題（10分）1．志向氣體多變指數(shù)n=1，系統(tǒng)和外界傳熱量q=_________；多變指數(shù)n=±∞，系統(tǒng)和外界傳熱量q=_________。2．卡諾循環(huán)包括兩個_________過程和兩個_________過程3．水蒸汽的汽化潛熱在低溫時較__________，在高溫時較__________，在臨界溫度為__________。4．在T—S圖上，定壓線的斜率是_________；定容線的斜率是_________5．志向氣體音速的計算式：_________，馬赫數(shù)的定義式為：_________四、名詞說明（每題2分，共8分）1．孤立系統(tǒng)2．焓3．熱力學(xué)其次定律及數(shù)學(xué)表達式5．相對濕度五簡答題（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20kJ／K，問這一過程能否實現(xiàn)，為什么2.已知房間內(nèi)濕空氣的、溫度，試用H—d圖定性的確定濕空氣狀態(tài)。六．計算題（共54分）1．空氣的初態(tài)為p1=150kPa，t1=27℃，今壓縮2kg空氣，使其容積為原來的。若分別進行可逆定溫壓縮和可逆絕熱壓縮，求這兩種狀況下的終態(tài)參數(shù)，過程熱量、功量以及內(nèi)能的變更，并畫出p-v圖，比較兩種壓縮過程功量的大小。（空氣：=1.004kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK)）（20分）2．某熱機在T1=1800K和T2=450K的熱源間進行卡諾循環(huán)，若工質(zhì)從熱源吸熱1000KJ，試計算：（A）循環(huán)的最大功？（B）假如工質(zhì)在吸熱過程中和高溫?zé)嵩吹臏夭顬?00K，在過程中和低溫?zé)嵩吹臏夭顬?0K，則該熱量中能轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗌俟?？熱效率是多少？（C）假如循環(huán)過程中，不僅存在傳熱溫差，并由于摩擦使循環(huán)功減小10KJ，則熱機的熱效率是多少？（14分）3．已知氣體燃燒產(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=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）一．是非題（10分）1、√2、√3、×4、×5、√6、×7、×8、√9、×10、√二．選擇題（10分）1、B2、C3、B4、B5、A三．填空題（10分）1、功W;內(nèi)能U2、定溫變更過程，定熵變更3、小，大，04、對數(shù)曲線，對數(shù)曲線5、，四、名詞說明（每題2分，共8分）孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)和外界之間不發(fā)生任何能量傳遞和物質(zhì)交換的系統(tǒng)。焓：為簡化計算，將流淌工質(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。熱力學(xué)其次定律：克勞修斯(Clausius)說法：不行能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變更。開爾文一浦朗克(Kelvin—Plank)說法：不行能制造只從一個熱源取熱使之完全變成機械能而不引起其他變更的循環(huán)發(fā)動機。相對濕度：濕空氣的確定濕度和同溫度下飽和空氣的飽和確定濕度的比值，稱為相對濕度。五簡答題（8分）1、答：能實現(xiàn)對于可逆過程的熵有：，則系統(tǒng)從熱源取熱時的可能達到的最小熵增為：，，因此該過程是可以實現(xiàn)的。2、答：在h—d圖上，沿溫度值為的溫度線，和相對濕度線交于一點a，從a點沿等焓線和溫度值為的溫度線交于一點b，b點幾位室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù)。如右圖所示。六．計算題（共54分）1．解：1、定溫壓縮過程時：據(jù)志向氣體狀態(tài)方程：可知初狀態(tài)下體積：據(jù)：，定溫過程，即，且，因此有即定溫壓縮終態(tài)參數(shù)為：，，等溫過程，內(nèi)能變更