工程熱力學(xué)期末試卷及答案

1、哈工大 年 秋 季學(xué)期班號姓名工程熱力學(xué)考試題 題號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濕度相等，則吸收水蒸汽的能力也相等。（ ）2閉口系統(tǒng)進行一放熱過程，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)也絕對不會改變。（ ）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式為 （ ）5對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)進行分析，其結(jié)果與所取系統(tǒng)的形式無關(guān)。 （ ）6工質(zhì)在相同的初、終態(tài)之間進行可逆與不可逆過程，則工質(zhì)熵的變化是一樣的。 （ ）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)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、流動功和技術(shù)功都是與過程的路徑有關(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如果熱機從熱源吸熱100kj，對外作功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)歷的過程；（c）（a）和（b）； （d）系統(tǒng)的熵變。 第 頁 （共 頁）試 題： 班號： 姓名：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理想氣體多變過程中，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理

4、想氣體的多變比熱公式為_ 5采用z級冷卻的壓氣機，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 （共 頁）試 題： 班號： 姓名：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hd圖定性的確定濕空氣狀態(tài)。六計算題（共54分）1質(zhì)量為2 kg的某理想氣體，在可逆多變過程中，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)，并將此多變過程表示在圖和圖上（圖上先畫出4個基本熱力

5、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、理想功量、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，如為不可逆絕熱壓縮，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：

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 （共 頁）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時，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、 相對濕度：濕空氣的絕對濕度與同溫度下飽和空氣的飽和絕對濕度的比值，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hd圖上，沿溫度值為的溫度線，與相對濕度線交于一點a，從a點沿等焓線與溫度

8、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/（kgk）和=0.9567kj/（kgk）2、背壓為 0.275mpa， 出口流速12526.3kg/s3、實際功量617.6 kj/kg, 理想功量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哈工大 年 秋 季學(xué)期 工程熱力學(xué) 考試題題號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)不隨時間而變化的狀態(tài)。（ ）2不管過程是否

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，可做擴壓管使用。 （ ）6對于過熱水蒸氣，干度 （ ） 7在研究熱力系統(tǒng)能量平衡時，存在下列關(guān)系式：= 恒量，ss y s+ss u r= 恒量。（ ）8對于漸縮噴管，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、流動功和技術(shù)功都是與過程路徑有關(guān)的過程量 （ ）10在管道內(nèi)定熵流動過程中，各點的滯止參數(shù)都

10、相同。（ ）二選擇題 （10分）1濕蒸汽經(jīng)定溫膨脹過程后其內(nèi)能變化_（a）u = 0 （b）u 0（c）u0 （d）u0或u 02壓氣機壓縮氣體所耗理論軸功為_（a） （b） （c）p1v1p2v2 第 頁 （共 頁）3多級（共z級）壓氣機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)熵減少的過程_（a） 不能進行（b）可以進行（c）必須伴隨自發(fā)過程才能進行5閉口系統(tǒng)功的計算式w = u1u2_（a） 適用于可逆與不可逆的絕熱過程。（b） 只適用于絕熱自

11、由膨脹過程。（c） 只適用于理想氣體的絕熱過程。（d） 只適用于可逆絕熱過程。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_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)表達式5相對濕度 第 頁 （共 頁）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20kjk，問這一過程

12、能否實現(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，求這兩種情況下的終態(tài)參數(shù)，過程熱量、功量以及內(nèi)能的變化，并畫出p-v圖，比較兩種壓縮過程功量的大小。（空氣：=1.004kj/(kgk)，r=0.287kj/(kgk)）（20分）2 某熱機在t1 = 1800 k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）如果工質(zhì)在吸熱過程中與高溫?zé)嵩吹臏夭顬?00k，在過程中與低

13、溫?zé)嵩吹臏夭顬?0k，則該熱量中能轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗌俟?？熱效率是多少？（c）如果循環(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） （計算題均答在下一頁） 第 頁 （共

14、 頁）、 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、定溫變化過程， 定熵變化3、小， 大， 04、對數(shù)曲線，對數(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：為簡化計算，將流動工質(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)說法：不可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化的循環(huán)發(fā)動機。8、 相對濕度：濕空氣的絕對濕度與同溫度下飽和空氣的飽和絕對濕度的比值，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hd圖上，沿溫度值為的溫度線，與相對濕度線交于一點a，從a點沿等焓線與溫度值為 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)理想氣體狀態(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)