工程熱力學(xué)試卷及答案

工程熱力學(xué)試卷及答案【篇一：工程熱力學(xué)1期末試題+答案】txt>一、簡(jiǎn)答題（共30分）1、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(shuō)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?200k，低溫?zé)嵩礈囟葹?00k，循環(huán)的熱效率?t?，F(xiàn)將循環(huán)工質(zhì)改成理想氣體，則循環(huán)的熱效率?t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）圖13、“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）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)，v?0.001002m3/kg，假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。（10分）圖2若膨脹過(guò)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,氣體常數(shù)rg=287j/(kg?k)；cp=1005j/(kg?k)。試計(jì)算（1）壓氣機(jī)的絕熱效率；（2）壓縮過(guò)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℃，x?0.85，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(kg/s)；（2）以散熱器為系統(tǒng)，求過(guò)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2012工程熱力學(xué)Ⅰ考題（b）一、簡(jiǎn)答題（共30分）1、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(shuō)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?000k，低溫?zé)嵩礈囟葹?00k，循環(huán)的熱效率?t。現(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?t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）圖1二、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)，v?0.0010018m3/kg，假定可近似認(rèn)為水的比體積不變，求水泵功率。（10分）圖2若膨脹過(guò)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)rg=287j/(kg?k)；cp=1005j/(kg?k)。試計(jì)算（1）壓氣機(jī)的絕熱效率；（2）壓縮過(guò)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℃，x?0.92，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(kg/s)；即14?23。四、計(jì)算題1、試確定圖中的循環(huán)是熱機(jī)循環(huán)還是制冷循環(huán)？是可逆的還是不可逆的？（15分）解：若為熱機(jī)循環(huán)，則q1?1000?4000?5000kj根據(jù)克勞修斯積分不等式則有???qt?05000(?4000)???2.86?0700400(?5000)4000??2.86?0，則不可能實(shí)現(xiàn)。700400故該循環(huán)為不可逆的熱機(jī)循環(huán)；若為制冷循環(huán)，則答略。k的高溫?zé)嵩春蛅2?300k的環(huán)境熱源之間，若熱機(jī)從高溫?zé)?、某熱機(jī)工作于t1?1000源吸取的1000kj熱量，求：（1）熱機(jī)中的工質(zhì)按照卡諾循環(huán)工作時(shí)，對(duì)外輸出的凈功和循環(huán)的熱效率各為多少？t?800kt?350k時(shí)定溫放熱，在絕熱膨脹和絕熱壓縮12（2）若工質(zhì)在時(shí)定溫吸熱，在過(guò)程中工質(zhì)的熵各自增加0.30kj/k，則對(duì)外輸出的凈功、實(shí)際循環(huán)的熱效率，吸熱和放熱過(guò)程引起的熵產(chǎn)以及由不可逆性所造成的總做功能力的損失各為多少？解：（1）??1?t2300?1??70%t11000w0??q1?0.7?1000?700kj（2）??1?350?56%800摩擦熵產(chǎn)：?sg??sg1??sg2?0.3?0.3?0.6kj/k摩擦用損：el?t0?sg?300?0.6?180kj摩擦功損：wl?t2?sg?350?0.6?210kj循環(huán)功：w?1000?056?210?350kj循環(huán)熱效率：??350?35%1000放熱量：q2?1000?350?650kj溫差吸熱用損：el?300?1000?(11?)?75kj800100011?)?0.25kj/k溫差吸熱熵產(chǎn)：?sg3?1000?(800100011?)?93kj溫差放熱用損：el?300?650?(30035011?)?0.31kj/k溫差吸熱熵產(chǎn)：?sg3?650?(300350總熵產(chǎn)：?sg??sg1??sg2??sg3??sg4?1.16kj/k做功能力的損失：el?t0?sg?300?1.16?348kj?！酒汗こ虩崃W(xué)試題及答案】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t2?p2?????t1??p1?k?1k（√）5．對(duì)所研究的各種熱力現(xiàn)象都可以按閉口系統(tǒng)、開(kāi)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)。（√）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。（√）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（b）。（a）（c）違反熱力學(xué)第一定律；（b）違反熱力學(xué)第二定律；不違反第一、第二定律；（d）a和b。2．壓力為10bar的氣體通過(guò)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、流量變化為（a）。（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，其數(shù)值大小取決于（a）。（a）（c）系統(tǒng)的初、終態(tài)；（b）系統(tǒng)所經(jīng)歷的過(guò)程；（a）和（b）；（d）系統(tǒng)的熵變。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）。（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．（c）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___大于0______2．蒸汽的干度定義為_(kāi)___濕蒸汽中含干蒸汽的質(zhì)量/濕蒸汽的總質(zhì)量_____。3．水蒸汽的汽化潛熱在低溫時(shí)較______小____，在高溫時(shí)較_____大_____，在臨界溫度為_(kāi)_0________。4．理想氣體的多變比熱公式為_(kāi)cn?n??cv________n?1四、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td、twet溫度，試用h—d圖定性的確定濕空氣狀態(tài)。六．計(jì)算題（共54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)p1=1bar，t1=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t2及實(shí)際消耗功率p。（已知：空氣cp=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)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)。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?v與同溫度下飽和空氣的飽和絕對(duì)濕度?s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t?pv，代入上式得r即或整理得出上式即為絕熱過(guò)程方程式。2、答：在h—d圖上，沿溫度值為twet的溫度線，與相對(duì)濕度線??100%交于一點(diǎn)