工程熱力學(xué)試卷分析-武漢大學(xué)

試卷分析楊俊武漢大學(xué)動(dòng)機(jī)學(xué)院2011.08工程熱力學(xué)（以下各題四個(gè)備選答案至少有一個(gè)是正確的，不選、錯(cuò)選得零分，漏選得1分，選對(duì)得2分）一、選擇題(5題，每題2分，共10分)1.有一過程，如使熱力系從其終態(tài)沿原路徑反向進(jìn)行恢復(fù)至其初態(tài)，且消除了正向過程給外界留下全部影響，則此過程是BC

A．平衡過程

B．準(zhǔn)靜態(tài)過程

C．可逆過程

D．不可逆過程2.如圖所示，工質(zhì)在可逆過程1～2中所完成的技術(shù)功可以可用面積B

A．e+d B．a(chǎn)+b C．a(chǎn)+e D．b+d工程熱力學(xué)3.理想氣體的定壓比熱

工程熱力學(xué)4.工質(zhì)的最高溫度和最低溫度對(duì)應(yīng)相同的所有循環(huán)中，熱效率達(dá)到極限值的循環(huán)有BC

A．可逆循環(huán) B．卡諾循環(huán)

C．概括性卡諾循環(huán) D．回?zé)嵫h(huán)5.采用再熱能提高循環(huán)熱效率是因?yàn)镈

A．進(jìn)一步提高了循環(huán)初壓

B．提高了給水溫度

C．降低了平均放熱溫度

D．提高了平均吸熱溫度工程熱力學(xué)二、填空題(5題，每題4分，共20分)

6.封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)過程，過程中系統(tǒng)放熱9kJ，對(duì)外作功27kJ。然后，對(duì)它加熱6kJ、作功

30

kJ能使系統(tǒng)回到初態(tài)。

工程熱力學(xué)7．1kg雙原子理想氣體在定壓下吸熱700kJ，該氣體內(nèi)能變化Δu＝

500kJ

。

工程熱力學(xué)8．絕熱指數(shù)k=1.4的理想氣體在絕熱過程中輸出技術(shù)功4480kJ，該氣體內(nèi)能變化ΔU＝

－3200

kJ。工程熱力學(xué)9.一卡諾機(jī)在7℃下排熱1200KJ/min，而生產(chǎn)的功率為50Kw。則提供熱量的是溫度為

777

℃的恒溫?zé)嵩础９こ虩崃W(xué)t(℃)2223242526272829303132P(Pa)2644281029853169336335673781400742454495475710.30℃時(shí)，空氣中水蒸氣的分壓力為3kPa，根據(jù)蒸汽表可確定：其相對(duì)濕度為

70.67

％。飽和水蒸氣參數(shù)工程熱力學(xué)三、論述題(5題，每題6分，共30分)并解釋其原因。11.試述公式Δu＝的適用范圍，【解】1.理想氣體任意過程。因?yàn)槔硐霘怏w內(nèi)能只與溫度有關(guān)。2.實(shí)際氣體定容過程。根據(jù)能量方程容積功為零，內(nèi)能的變化等于吸收的熱量。工程熱力學(xué)12．分析為什么雙原子理想氣體在n＝0.8的多變膨脹過程中溫度是上升的？【解】理想氣體多變過程功熱比即在該過程中，吸收的熱量大于對(duì)外做功。根據(jù)能量守恒，其內(nèi)能必增加，理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以溫度必上升。工程熱力學(xué)13.溫度高于環(huán)境溫度的高溫?zé)崮芘c低溫?zé)崮艿钠焚|(zhì)有何不同？為什么說熱力學(xué)第二定律揭示了能量在品質(zhì)方面的變化規(guī)律？

【解】因?yàn)樵谙嗤沫h(huán)境下，高溫?zé)崮芾碚撋夏苻D(zhuǎn)變成機(jī)械能的比例高于低溫?zé)崮埽愿邷責(zé)崮艿钠焚|(zhì)高于低溫?zé)崮?。熱力學(xué)第二定律指出，在沒用其它幫助的情況下高溫?zé)崮芸梢宰园l(fā)的轉(zhuǎn)變成低溫?zé)崮埽聪蜣D(zhuǎn)換卻不可能實(shí)現(xiàn)。從根本上指出了高溫?zé)崮芘c低溫在本質(zhì)上差異。即，高品質(zhì)能量可以自發(fā)地轉(zhuǎn)變成低品質(zhì)的能量，而低品質(zhì)能量不可以自發(fā)地轉(zhuǎn)變成高品質(zhì)的能量。工程熱力學(xué)14.亞音速氣體流過漸縮管時(shí)，其流速為什么不可能超過當(dāng)?shù)匾羲?？【解】改變氣體的流速必須同時(shí)具備力學(xué)和幾何條件。即，要想將亞音速氣流轉(zhuǎn)變成超音速氣流，必須是縮放管。所以，流道是漸縮管時(shí)，最多能使流速達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲俟こ虩崃W(xué)15.在燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)中采取分級(jí)壓縮中間冷卻后減少了壓氣機(jī)耗功，為什么效率不升反降？【解】如圖所示，采取分級(jí)壓縮中間冷卻后的循環(huán)相當(dāng)于兩個(gè)理論定壓加熱循環(huán)（12341、67256）構(gòu)成的復(fù)合循環(huán)。因?yàn)槔碚摱▔杭訜嵫h(huán)的熱效率等于循環(huán)67256的增壓比小于循環(huán)12341的增壓比，其熱效率也小于循環(huán)12341。所以復(fù)合循環(huán)的總熱效率也小于循環(huán)12341.工程熱力學(xué)四、計(jì)算題(4題，每題10分，共40分)16.已知A、B、C三個(gè)熱源的溫度分別為500K、400K、300K，有可逆機(jī)在這三個(gè)熱源間工作。若可逆機(jī)從A熱源凈吸入3000kJ熱量，輸出凈功400kJ，求可逆機(jī)與B、C兩熱源的換熱量，并指明其方向?！窘狻吭O(shè)可逆機(jī)從A、B、C三個(gè)熱源分別吸熱則根據(jù)第一定律，工程熱力學(xué)而由于是可逆熱機(jī)，所以包括三個(gè)熱源和熱機(jī)在內(nèi)的孤立系統(tǒng)熵增為零，有代入已知條件，即可逆機(jī)向B熱源放出3200kJ熱量，從C熱源吸入600kJ熱量。工程熱力學(xué)17.空氣流經(jīng)漸縮噴管作定熵流動(dòng)。已知進(jìn)口截面參數(shù)p1＝0.6MPa，t1＝600℃，c1＝120m/s，出口處背壓力pb＝0.10135MPa，質(zhì)量流量＝5kg/s。求噴管出口截面上的流速c2以及出口截面積A2。

(已知cp＝1.004kJ/(kg·K)，k＝1.4。)【解】已知：工程熱力學(xué)工程熱力學(xué)確定滯止參數(shù)：確定臨界參數(shù)：由于是漸縮噴管，因此空氣在噴管出口最高只能達(dá)到臨界壓力，

出口流速：出口截面積：工程熱力學(xué)18.燃?xì)廨啓C(jī)定壓加熱循環(huán)中工質(zhì)視為空氣，進(jìn)入壓氣機(jī)的溫度為27℃、壓力為0.1MPa，循環(huán)增壓比π＝9，在燃燒室中加入熱量500KJ/kg。裝置中的壓氣機(jī)的絕熱效率為0.85，燃?xì)廨啓C(jī)的相對(duì)內(nèi)效率為0.90。求燃?xì)廨啓C(jī)裝置實(shí)際循環(huán)效率。(已知cp＝1.004kJ/(kg·K)，k＝1.4。)【解】（1）壓氣機(jī)定熵壓縮出口點(diǎn)2：工程熱力學(xué)工程熱力學(xué)由壓氣機(jī)的絕熱效率的定義故實(shí)際出口溫度（2）由2-3為定壓加熱過程，（3）燃?xì)廨啓C(jī)定熵膨脹出口點(diǎn)4：（4）循環(huán)放熱量由燃?xì)廨啓C(jī)的絕熱效率求得實(shí)際出口溫度（5）循環(huán)熱效率工程熱力學(xué)19.一次再熱循環(huán)，蒸汽的初壓力6MPa、初溫600℃，從高壓汽輪機(jī)排出的蒸汽壓力為0．5MPa，加熱到500℃后再進(jìn)入低壓汽輪機(jī)。冷凝器內(nèi)維持壓力10kPa，蒸汽質(zhì)量流量為80k/s。假定鍋爐內(nèi)傳熱過程是在1400K的熱源和水之間進(jìn)行，冷凝器內(nèi)冷卻水的平均溫度為25℃。忽略泵功,試求：（1）汽輪機(jī)產(chǎn)生的總功率；（2）循環(huán)熱效率；（3）各過程造成的作功能力損失。已知環(huán)境溫度為290.15K。工程熱力學(xué)MPa℃kJ/kgkJ/kgKkJ/kgkJ/kgkJ/kgKkJ/kgK6.060034216.88000.530926.88000.550034828.08000.0145.819225840.64908.1500工程熱力學(xué)【解】已知：（1）確定1點(diǎn)狀態(tài)：由p1、t1查蒸汽參數(shù)表，工程熱力學(xué)（2）確定再熱前a點(diǎn)狀態(tài)：由于1-a為定熵過程，（3）確定再熱后b點(diǎn)狀態(tài)：1kg蒸汽在高壓缸內(nèi)的作功量再熱過程a-b為定壓過程，查表，得到1kg蒸汽在再熱器中的吸熱量工程熱力學(xué)故乏汽為濕蒸汽。其干度和焓分別為（4）確定排汽2點(diǎn)狀態(tài)：由于b-2為定熵過程，查乏汽壓力下為飽和參數(shù)可知1kg蒸汽在中低壓缸內(nèi)的作功量工程熱力學(xué)（5）確定鍋爐給水3點(diǎn)狀態(tài)：3點(diǎn)為排汽壓力下的飽和水狀態(tài),查表得1kg新蒸汽在鍋爐中的吸熱量（6）計(jì)算再熱循環(huán)熱效率1k