工程熱力學習題集附答案

工程熱力學習題集

一、填空題

1.能源按使用程度和技術可分為能源和能源。

2,孤立系是與外界無任何和交換的熱力系。

3.單位質(zhì)量的廣延量參數(shù)具有參數(shù)的性質(zhì)，稱為比參數(shù)。

4.測得容器的真空度

pv=48KpQ

P

v

二48KPa

，大氣壓力

pb=0.102MPa

P

b

=0A02MPa

,則容器內(nèi)的絕對壓力為。

5.只有過程且過程中無任何效應的過程是可逆過程。

6.飽和水線和飽和蒸汽線將壓容圖和溫燧圖分成三個區(qū)域，

位于三區(qū)和二線上的水和水蒸氣呈現(xiàn)五種狀態(tài)：未飽和水飽和

水濕蒸氣、和。

7?在濕空氣溫度一定條件下，露點溫度越高說明濕空氣中水

蒸氣分壓力越、水蒸氣含量越，濕空氣越潮濕.（填高、低和

多、少）

8.克勞修斯積分

嫡Q/T

f3Q/T

為可逆循環(huán)。

9.炳流是由引起的。

10.多原子理想氣體的定值比熱容

11.能源按其有無加工、轉換可分為能源和能源。

12.絕熱系是與外界無交換的熱力系。

13.狀態(tài)公理指出，對于簡單可壓縮系，只要給定個相互獨

立的狀態(tài)參數(shù)就可以確定它的平衡狀態(tài)。

14.測得容器的表壓力

Pg=75KPa

P

二75KP〃

,大氣壓力

Pb=0.098MPa

P

b

=0,098MP”

,則容器內(nèi)的絕對壓力為。

15.如果系統(tǒng)完成某一熱力過程后，再沿原來路徑逆向進行

時，能使都返回原來狀態(tài)而不留下任何變化，則這一過程稱為可

逆過程。

16.卡諾循環(huán)是由兩個和兩個過程所構成。

17.相對濕度越，濕空氣越干燥，吸收水分的能力越。（填

大、?。?/p>

18.克勞修斯積分

州Q/T

§迎下

為不可逆循環(huán)。

19.嫡產(chǎn)是由引起的。

20.雙原子理想氣體的定值比熱容

21、基本熱力學狀態(tài)參數(shù)有；（）、（）、

（）0

22、理想氣體的熱力學能是溫度的（）函數(shù)。

23、熱力平衡的充要條件是：（）。

24、不可逆絕熱過程中，由于不可逆因素導致的嫡增量，叫

做（）。

25、卡諾循環(huán)由（）熱力學過程組

成。

26、烯增原理指出了熱力過程進行的（）、（）、

（）O

31.當熱力系與外界既沒有能量交換也沒有物質(zhì)交換時，該熱

力系為。

32.在國際單位制中溫度的單位是o

33.根據(jù)穩(wěn)定流動能量方程，風機、水泵的能量方程可簡化為

34.同樣大小的容器內(nèi)分別儲存了同樣溫度的氫氣和氧氣，若

二個容器內(nèi)氣體的壓力相等，則二種氣體質(zhì)量的大小為

%

m

H

2

m

0u2

m

o

2

35.已知理想氣體的比熱C隨溫度的升高而增大，當t2〉3時,

瑞城

C

C

的大小關系為。

36.已知混合氣體中各組元氣體的質(zhì)量分數(shù)31和摩爾質(zhì)量

Mi,則各組元氣體的摩爾分數(shù)X］為o

37.由熱力系與外界發(fā)生交換而引起的燃變化稱為嫡

流。

38,設有一卡諾熱機工作于600℃和30C熱源之間，則卡諾熱

機的效率為o

39.在蒸汽動力循環(huán)中，汽輪機排汽壓力的降低受溫

度的限制。

40.燃氣輪機裝置定壓加熱循環(huán)的是決定循環(huán)熱效率

的唯一的條件。

41.與外界既無能量交換也無物質(zhì)交換的熱力系稱為熱

力系。

42.熱力系的儲存能包括o

43.已知某雙原子氣體的氣體常數(shù)Rr=260J/(kg?k),則其定

值定體質(zhì)量比熱容Cy=J/(kg?k)o

44.已知1kg理想氣體定壓過程初、終態(tài)的基本狀態(tài)參數(shù)和其

比熱容，其熱力學能的變化量可求出為Au=_____o

45.定值比熱容為g的多變過程，初溫為3,終溫為t2,其燃

變量As=o

46.水蒸汽的臨界壓力為MPa。

47.流體流經(jīng)管道某處的流速與的比值稱為該處流體的

馬赫數(shù)。

48.汽輪機的排汽壓力越低，循環(huán)熱效率越高，但排汽壓力的

降低受到了____的限制，

49,壓氣機增壓比較大時，為了減少滯脹容積、提高容積效

率，除了盡可能減小余隙容積外，通常還采取____的措施。

50.未飽和濕空氣的相對濕度值在之間。

二、單項選擇題

L過程是可逆過程。（）

A.可以從終態(tài)回復到初態(tài)的B,沒有摩擦的

C,沒有摩擦的準平衡D.沒有溫差的

2,絕對壓力p,真空p”環(huán)境壓力P0間的關系為（）

A.Ppvpa=0B.PPa—Pv=OC.p—pa—

pv=0D.pa—pv-p=0

3.閉口系能量方程為（）

A,QAUW=0B,QAU-W=OCQ-AUW=0D,Q

-AU-W=O

4.氣體常量Rr（）

A.與氣體種類有關,與狀態(tài)無關B.與狀態(tài)有關，

與氣體種類無關

C.與氣體種類和狀態(tài)均有關D.與氣體種

類和狀態(tài)均無關

5.理想氣體的是兩個相互獨立的狀態(tài)參數(shù)°（）

A.溫度與熱力學能B.溫度與焰C.溫度與

端D.熱力學能與培

6,已知一理想氣體可逆過程中,WLW,此過程的特性為

)

A.定壓B.定溫C.定

體D.絕熱

7.卡諾循環(huán)如圖所示，其吸熱量QL()

A.RrTiln

Pi

Pi

B.RrTiln

2

C.「ZXS34D.LAS2I

8.在壓力為p時,飽和水的水為s，；干飽和蒸汽的汽為s〃。

當濕蒸汽的干度O〈x〈l時,其嫡為s,則（）

A.s"〉s〉s'B.s〉s"〉s'C.s<sz<s

〃D.s，〉s〉s〃

9.電廠熱力設備中，內(nèi)的熱力過程可視為定溫過程。

A.鍋爐B.汽輪機C.凝汽

器D.水泵

10.可逆絕熱穩(wěn)定流動過程中，氣流焰的變化與壓力變化的關

系為（）

A.dh=-vdpB.dh=vdpC,dh=—

pdvD.dh=pdv

11.水蒸汽動力循環(huán)的下列設備中,有效能損失最大的設備是

（）

A.鍋爐B.汽輪機C.凝汽

器D.水泵

12.活塞式壓氣機的余隙容積增大使（)

A.wJ曾大，k減小B.Wc不變,

k減小

C.Wc不變，不變D.Wc減小,

減小

13.已知燃氣輪機理想定壓加熱循環(huán)壓氣機進,出口空氣的溫

度為7、丁2；燃燒室出口燃氣溫度為T3,則其理想循環(huán)熱效率為

()

A.1-

r2

心

7

7

2

B.1-

7

2

7

1

C.1-

7

2

7

3

D.1-

7

3

2

14.飽和濕空氣的相對濕度（）

A.

。

0

>1B.

0

0

=1C.

0

0

<1D.0<

。

<1

15.濕空氣的焰h為（）

A.1kg濕空氣的焰

B.In?濕空氣的焰

C1kg干空氣與1kg水蒸汽焰之和

D.1kg干空氣的炮與1kg干空氣中所含水蒸汽的焰之和

16.若已知工質(zhì)的絕對壓力P=0.18MPa,環(huán)境壓力

Pa=O.IMPa,則測得的壓差為（）

A.真空

pv=0.08Mpa

B.表壓力pg=0.08MPa

C真空

pv=0.28Mpa

D.表壓力pg=0.28MPa

17,簡單可壓縮熱力系的準平衡過程中工質(zhì)壓力降低，則

（）

A,技術功為

正B.

技術功為負

C.體積功為

正D.

體積功為負

18.理想氣體可逆定溫過程的特點是（）

A.q=0

B.Wt=W

C.

Wt>W

D.WXW

19.若從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆兩條途徑到達同一終態(tài)，則

不可逆途徑的必（）可逆過程AS。

A.大于B.等

于C小于D.大于

等于

20.飽和蒸汽經(jīng)歷絕熱節(jié)流過程后（)

A.變?yōu)轱柡?/p>

水B.

變?yōu)闈裾羝?/p>

C.作功能力減

小D.

溫度不變

21.絕熱節(jié)流過程中節(jié)流前、后穩(wěn)定截面處的流體（）

A.?值增

加

B,焰值減少

C.嫡增

加

D.一減少

22空氣在漸縮噴管內(nèi)可逆絕熱穩(wěn)定流動，其滯止壓力為

0.8MPa,噴管后的壓力為0.2MPa,若噴管因出口磨損截去一段,

則噴管出口空氣的參數(shù)變化為（）

A.流速不變，流量不

變B.流速降低,

流量減小

C.流速不變，流量增

大D.流速降低,

流量不變

23,把同樣數(shù)量的氣體由同一初態(tài)壓縮到相同的終壓，經(jīng)

（）過程氣體終溫最高。

A.絕熱壓縮B,定溫壓

縮C.多變壓縮D.多級壓

縮

三、判斷題

1.處于平衡狀態(tài)的然力系，各處應具有均勻一致的溫度和壓

力。（）

2.穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，維持工質(zhì)流動的流動功和技術上可資利

用的技術功，均是由熱能轉換所得的工質(zhì)的體積功轉化而來

的。

（）

3.穩(wěn)定流動系統(tǒng)進出口工質(zhì)的狀態(tài)相

同。（

）

4.穩(wěn)定流動系統(tǒng)的能量方程可理解為控制質(zhì)量系統(tǒng)的能量方

程。（）

5.不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物

體。（

）

6.在相同溫度界線之間變溫熱源可逆循環(huán)的熱效率等于卡諾

循環(huán)的熱效率。（）

7.水蒸氣在定溫過程中

q=w

q=w

o

（）

8.濕空氣的相對濕度越高，吸收水分的能力越

強。（）

9.理想氣體的比定容熱容是比體積的單值函

數(shù)。（）

10.當氣流的MG時，要使流速增加，則需使用漸擴噴

管。（）

11.熱力系破壞平衡的速度要比恢復平衡的速度快得

多。（）

12.技術功為軸功和流動功之

和。

（）

13.穩(wěn)定流動系統(tǒng)與外界交換的功和熱量相等且不隨時間而

變。（）

14.熔是開口系統(tǒng)中流入（或流出）系統(tǒng)工質(zhì)所攜帶的取決

于熱力學狀態(tài)的總能量。（）

15.不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)?/p>

功。（

）

16.概括性卡諾循環(huán)的熱效率小于卡諾循環(huán)的熱效

率。（）

17.對任何溫度的氣體加壓都能使其液

化。（

）

18.由飽和水定壓加熱為干飽和蒸汽的過程，溫度不

變。（）

19.理想氣體的比定壓熱容是溫度的單值函

數(shù)。（）

20.工程上要求氣體從M〈1加速到M〉l,則應采用拉伐爾噴

管。（）

四、簡答題

L準平衡過程與可逆過程有何共同處?有何區(qū)別?有何聯(lián)系？

2,理想氣體狀態(tài)方程有哪些常見形式?方程中的常數(shù)項與物性

是否有關？

3.干飽和蒸汽與濕飽和蒸汽的狀態(tài)參數(shù)各有何特點?

4.何謂汽流在噴管中的臨界狀態(tài)?何謂臨界壓力比?理想氣體

的臨界壓力比與哪些因素有關？

5.何謂汽耗率?何謂熱耗率?它們與熱效率有什么關系？

6.平衡狀態(tài)與穩(wěn)定態(tài)有什么聯(lián)系與區(qū)別？

7.能量方程q=Auw和q=CvAT

i^pdv

1

2

pdv

的適用條件有何不同？

8.夏天，自行車在被太陽曬得很熱的馬路上行駛時，為什么

容易引起輪胎爆破？

9.不可逆過程嫡的變化如何計算？

10.在工程實際中，常引用哪些參數(shù)來表示因摩擦對噴管流動

的影響?它們之間有何關系？

五、名詞解釋（每小題5分，共25分）

1.熱力系的儲存能

2.平均質(zhì)量熱容

3.嫡產(chǎn)

4,穩(wěn)定流動

5.濕空氣的焰

六、分析題

1、如圖1,某種理想氣體有兩任意過程a-b和a-c,已知b,

c在同一可逆絕熱線上，試分析：AtU和哪個大？

2、某理想氣體經(jīng)歷4個過程，如圖2所示。指出各過程加熱

或放熱，膨脹或壓縮。

3、請分析以下幾種說法正確嗎？為什么？

（1）燃增大的過程必為不可逆過程；

（2）一產(chǎn)

Sg>。

S

g

>0

的過程必為不可逆過程。

4、某循環(huán)在700K的熱源及400K的冷源之間工作，如圖3所

Zj>o

（1）用克勞修斯積分不等式判別循環(huán)是熱機循環(huán)還是制冷循

環(huán)，可逆還是不可逆？

(2)用卡諾定理判別循環(huán)是熱機循環(huán)還是制冷循環(huán)，可逆還

是不可逆？

圖3

七、計算題

1.某蒸汽動力裝置，蒸汽流量為40t/h,進口處壓力表讀數(shù)

為

9.0MPa

9.0MPa

，進口比焰為

3440

3440

kj/kg；出口真空表讀數(shù)為

95.06KP。

95.06K4

,比熔為

2240

2240

kj/kg,當時當?shù)卮髿鈮毫?/p>

98.66KPQ

98.66K為

,汽輪機對環(huán)境放熱為6.3X103kJ/h0試求：

(1)汽輪機進出匚蒸汽的絕對壓力各為多少？

(2)單位質(zhì)量蒸汽經(jīng)汽輪機對外輸出功為多少?

(3)汽輪機的功率為多大？

(4)若進出口蒸汽流速分別為60m/s和140m/s時，對汽輪

機輸出功有多大影響？

2.將0.8

kg

kg

溫度為1000C的碳鋼放入盛有6

kg

kg

溫度為18℃的水的絕熱容器中，最后達到熱平衡。試求此過

程中不可逆引起的嫡產(chǎn)。

碳鋼和水的比熱容分別為

cc=QA7k]/(kgK)

=0.47kJ/(kg?K)

和

Cw=4.187kJ/(kgK)

=4.187kJI(kg*K)

3、0.5kmol某種單原子理想氣體,由25℃,2m?可逆絕熱膨

脹到latm,然后在此狀態(tài)的溫度下定溫可逆壓縮回到2m：

(1)畫出各過程的P-V圖及T-$圖；(5分)

(2)計算整個過程的Q,N,AU,AH及AS。

4.系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱8kJ,對外作功26kjo為使其

返回原狀態(tài)，對系統(tǒng)加熱6kJ,問需對系統(tǒng)作功多少？

5.一卡諾機工作在800℃和20℃的兩熱源間，試求：

(1)卡諾機的熱效率；

(2)若卡諾機每分鐘從高溫熱源吸入1000kJ熱量，此卡

諾機凈輸出功率為多少kW?

(3)求每分鐘向低溫熱源排出的熱量。

6.

1kg

空氣從相同初態(tài)

Pi=0.2MPa

P

1

=0.2MPQ

、

t]=35

二35

七經(jīng)定容過程至終溫

"=180

t

2

=180

℃,試求吸熱量、膨脹功、技術功和初終態(tài)焰差。(空氣的

Cp=1.004k〃(kg?K)

c

p

二1.004。(依，/Q

9

?=0.717垃/(kgK)

v

=0.717kJ/(kg,K)

Rg=0287kJ/(kg?K)

R

=0.2870/(依為

°)

8、封閉氣缸中氣體初態(tài)p尸8MPa,t^l300℃,經(jīng)過可逆多變

膨脹過程變化到終態(tài)P2=0.4MPa,t2=400℃。已知該氣體的氣體常

數(shù)Rg=0.287kJ/(kg?K),比熱容為常數(shù)，cv=0.716kJ/(kg?K)o

(1)求多變過程的多變指數(shù);

(2)求多變過程的膨脹功;

(3)試判斷氣體在該過程中各是放熱還是吸熱的？

9.m=2.26kg理想氣體的氣體常數(shù)Rr=430J/(kg?k),比熱比

k=l.35?初溫T產(chǎn)477K,經(jīng)可逆定體過程后終溫丁2二591上求Q、

△U、MASo

10.設爐膛中火焰的溫度恒為tr=1500℃,汽鍋內(nèi)蒸汽的溫度

恒為七二500℃,環(huán)境溫度為

to=25℃,求火焰每傳出lOOOkJ熱量引起的燧產(chǎn)和作功能力損

失。

1L空氣可逆絕熱流過一噴管，入口壓力p尸0.7MPa,溫度

t尸800c,出口壓力p2=0.15MPa,此噴管是什么外型的噴管?入口

空氣流速忽略不計，比熱容和比熱比取定值，分別為

cP=1.004kJ/(kg*K),k=L4,求噴管出口空氣的溫度、流速、馬

赫數(shù)。

12.m=l.5kg空氣按可逆定溫過程由初態(tài)

66

Ti=328K,Pi=0.25X10Pa變化到終態(tài)P2=0.15X10Pa,空氣的

Rr=0.287KJ/(kg?k),試求此定溫過程的Q、W、AU.△H。

13.空氣在漸縮噴管進口截面上的壓力PLL5X106pa,比

體積V】=0.065ni3/kg,VG七0：噴管出口截面上的壓力

62

P2=0.8X10Pa出口截面積A2=14cm；設空氣的Rr=287J/(kg?k),

比熱容比K=L4。

試求：(1)噴管出口截面上的比體積V2,溫度

(2)空氣流經(jīng)出口截面時的速度VC2

14.某燃氣輪機排氣1.20kg/s,溫度為T產(chǎn)576K,定壓排入

溫度To二283K的環(huán)境；設排氣的Cp=1.021KJ/(kg,k)。試求每小時

燃氣輪機的排氣熱量中的有效能和無效能。

15.設爐膛中火焰的溫度恒為tr=1500℃,汽鍋內(nèi)蒸汽的溫度

恒為h二500℃,環(huán)境溫度為

to二25℃,求火焰每傳出lOOOkJ熱量引起的焙產(chǎn)和作功能力損

失。

16.wL5kg空氣按可逆定溫過程由初態(tài)

66

T尸328K,P尸0.25X10Pa變化到終態(tài)P2=0.15X10Pa,空氣的

Rr=0.287KJ/(kg-k),試求此定溫過程的Q、W、△[1、AH.

17.某蒸汽動力裝置，蒸汽流量為40t/h,進口處壓力表讀

數(shù)為

9.0MPa

9.0MPa

，進口比焰為

3440

3440

kj/kg；出口真空表讀數(shù)為

95.06KPQ

95.06KPa

,比焰為

2240

2240

kj/kg,當時當?shù)卮髿鈮毫?/p>

98,66KPQ

98.66K尸〃

,汽輪機對環(huán)境放熱為6.3X103kJ/h。試求：

（1）汽輪機進出口蒸汽的絕對壓力各為多少？

（2）單位質(zhì)量蒸汽經(jīng)汽輪機對外輸出功為多少？

（3）汽輪機的功率為多大？

（4）若進出口蒸汽流速分別為60m/s和140m/s時，對汽輪

機輸出功有多大影響？

工程熱力學習題集答案

一、填空題

1.常規(guī)新2.能量物質(zhì)3.強度量4.54

KPa

KPa

5.準平衡耗散

6.干飽和蒸汽過熱蒸汽7.高多8.等于零9.

與外界熱交換10.

2

7

R

g

11.一次二次12.熱量13.兩14.173

KPa

KPa

15.系統(tǒng)和外界16.定溫絕熱可

逆

17.小大18.小于零19.不可逆因素20.

2

7

R

g

21、（壓力）、（溫度）、（體積）。

22、（單值）。23、（系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界之間各種不平

衡的熱力勢差為零）。24、（