工程热力学试题题型

工 程 热 力 学 试 题(本科)

一：判断题

1． 没有容积变化的过程，就一定不能对外作功。（ ）

2． 当压力超过临界压力，温度低于临界温度时，H2O处于液态。（ ） 3． 容积比热就是容积保持不变时的比热。（ ）

4． 公式p1v1/T1=p2v2/T2不适合于理想气体的不可逆过程。（ ） 5. 提高蒸发温度，降低冷凝温度可提高制冷系数。（ ）

6. 系统经历一可逆定温过程，由于温度没有变化，故不能与外界交换热量。（7. 采用热电循环的主要目的在于提高其热效率。（ ） 8. 提高初压和降低终压，均可提高郎肯循环热效率。（ ） 9. 饱和空气的干球温度。露点温度，湿球温度均相等。（ ） 10. 准静态过程不一定是可逆过程。（ ）

11. 不论过程可逆与否，传热量均可用∫Tds表示。（ ） 12. 使系统熵减小的过程可以实现。（ ） 13 绝热节流过程即是等焓过程。（ ）

14．在冷却塔中，能够将水温降低到大气温度以下。（ ） 15．采用热电循环后，其循环热效率提高。（ ）

16．对于未饱和空气，干球温度≥湿球温度≥露点温度。（ ） 17．闭口系统水蒸汽的定温过程，水蒸汽的吸热量等于膨胀功。（ ） 18．系统吸热温度必然升高。（ ） 19．可逆过程一定是准静态过程。（ ）

20. 气体的比热可以从-∞变化到+∞的任何值。（ ） 21 流动功的大小仅于工质的状态有关，而于过程无关。（ ） 22．临界温度以上，工质始终处于气态。（ ） 23．工质经不可逆循环后∮ds=0.( )

24．.系统内质量保持不变，则一定是闭口系统。（ ） 25．绝热前后的焓相等，因此温度一定相等。（ ） 26．由于绝热的原因，绝热压缩耗功较定温压缩少。（ ） 27．气体膨胀则压力一定降低，吸热则温度一定升高。（ ）

28． 流动工质向绝热真空刚性容器充气，充气终了时容器內气体的温度大于充入气体温度。（ ）

29． 流动工质向绝热真空弹性容器充气，充气终了时容器內气体的温度大于充入气体温度。（ ）

30．容积效率的大小仅与余隙容积有关。（ ）

31．渐缩喷管中，当背压小于临界压力时，气流不能在管内达到充分膨胀。（ ） 32．定压反应热效应总是大于定容反应热效应。（ ） 33．热能可以全部转变成机械能。（ ）

34．系统的状态参数保持不变，则系统一定处于平衡状态。 35．均匀则一定平衡。反之平衡也一定均匀。

36．只有当比热为定值时，理想气体才存在cp?cv?R。

37．刚形容器内湿空气保持温度不变，若充入少量干空气，则容器内湿空气的含湿量和相对湿度都减小。

38、闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。

39、闭口绝热系统的熵不可能减少。 40、孤立系统的火用只能减小，不能增加。

41、理想气体可逆定温过程，工质的膨胀功等于技术功。 二：选择题

1．Pvk=常数（k=cp/cv）适用于：

A）一切绝热过程 。 B）理想气体绝热过程。 C）任何气体可逆绝热过程 D）理想气体可逆绝热过程

） 2．工质的熵增加，意味着工质的：

A）Q≤0。 B）Q≥0 C）Q=0。 D）Q不确定。 3．Q=⊿H+m⊿C2/2+mg⊿z+wS适用于：

A）开口系统任何过程。 B）稳定流动过程。

C）可逆稳定流动过程。 C）理想气体稳定流动过程。 4.湿空气处在一定温度及压力下，湿空气的密度越大，则： A）含湿量越大。 B）含湿量越小。

C）含湿量多少不一定。

5．Q=⊿U+∫PdV适用于：

A）闭口系统任何过程。 B）闭口系统理想气体可逆过程。 C）闭口系统任何工质可逆过程。

6．混合气体中容积较大的组分，其摩尔成分： A）较大。 B）较小。 C）不确定。

7．已知空气V=900 升，压力表读数为3bar，温度为 70 ℃ 则其质量为：m=Pv/RT=(3×105 ×0.9)/(8314×40)（kg），式中错误有：

A）一处。 B）两处。 C）三处。

8．⊿s=cvlnT2//T1+Rln（v2/v1）适用于：

A）理想气体可逆过程。 B）理想气体任何过程。 C）任何工质任何过程。

9．Δu=cvmΔT , Δh=cpmΔT适用于：

A）一切工质的定压过程。 B）一切工质的定容过程。 C）理想气体任何过程。 10．ηt=1-T2/T1适用于：

A）理想气体卡诺循环。 B）任何工质卡诺循环。

C）理想气体可逆热机循环。 11．系统的总储存能为：

A）U . B）U+PV . C）U+ mc2/2+mgz.

D) U+PV+mc2/2+mgz.

12．一流体流，在一稳流装置内经历一不可逆过程，加给装置的功是5KJ，从装置带走的热量是10KJ，该流体的熵变：

A）为正。 B）为负。 C）可正可负 13．Q=⊿U+W适用于：

A） 闭口系统任何工质任何过程。B）闭口系统理想气体任何过程。 B）闭口系统任何工质可逆过程。

14．一热机按某种循环工作，自温度T1=2000K的热源吸热1000KJ，向温度为T2=300K的冷源放热100KJ，则该热机为：

A）可逆。 B）不可逆。 C）不可能。 15．理想气体经历一不可逆绝热过程，该过程中工质的技术功为： A）wt=-∫vdp B) wt=u1-u2 . C)wt=h1-h2.. 16．湿空气压力一定时，其水蒸汽的分压力取决于： A）含湿量。 B）相对湿度。 C）干球温度。 17．判断后，选出正确答案。

A） 无约束的自由膨胀为一可逆过程。 B）混合过程是一不可逆过程。 C）准静态过程就是可逆过程。 18．ηt=1-q2/q1适用于：

A）理想气体卡诺循环。 B）任何工质热机循环。 D） 理想气体可逆热机循环。 19．采用热电循环的主要目的是：

A）提高热效率。 B）降低单位功率燃料的消耗量。

C）提高热能利用系数。

20．滞止压力为4bar的亚音速气流，流入1bar的环境中，为使其在喷管中 充分膨胀，宜采用：

A）渐缩喷管。 B）渐扩喷管。 C）缩放型喷管。

21．有一渐缩型喷管和缩放型喷管。如渐缩型喷管出口截面积与缩放型喷管的喉部截面积相等，进口滞止参数也相等，出口背压pb

A）流速相等，流量不相等。 B）流速，流量都相等。 C）流量相等，流速不相等。

三：填充题 1．可逆过程膨胀功的计算式?= ，可逆过程技术功的计算式?t= ，并将其表示在p—v图上。 （6分） p

v

2．氧气的平均定压比热c80p0?0.914kj/kg.k,c195p?0.933kj/kg.k,则： 0 c195c195p80? v80? 。

（4分） 3.在给出的水蒸汽h-s图上，标示下列水蒸汽状态点。 ．

h (1) 焓为h1的未饱和水． (2)焓为h2的饱和水． (3)焓为h2，t1的湿蒸汽．

S (4) 压力为p1的饱和蒸汽．

(5) 汽液性质相同的状态点．

（5分） 4．在给出的湿空气h-d图上，标示出下列热力过程。

h (1) Ａ－１：加热过程．

(2) Ａ－２：干燥冷却过程． (3) Ａ－３：绝热加湿过程． (4) Ａ－４：等温加湿过程． (4分)

d

5.在给出的Ｔ－Ｓ图及lnP-h图上示意性地画出一般蒸气压缩式制冷循环，并写

出制冷系数（ε1），制冷剂流量（m）,压缩机功率(N)的表示式。(制冷量为Q0)。

Ｔ lnp

S h ε1= m=

N= (12分)

6．在湿空气的焓湿图上表示出A点所对应的露点温度（tdew）湿球温度（tw）, 含湿量（d），并将Ａ－Ｂ的绝热加湿过程示意性地表示出来。

h A d

(共5分)

．在水蒸汽的Ｔ－Ｓ图，Ｐ－Ｖ图及h-S图上表示出朗肯蒸汽动力循环

，并写出其热效率表示式。

S v s

（共9分） 8．写出卡诺循环的热效率ηＣ＝ ；逆卡诺循环的制冷系 数ε

１c

= ;供热系数ε

２c

=

（共6分）

9．理想气体经历一不可逆绝热过程，由初态1变化至终态2则有： ΔS= Δu= ;

Δh= ; w= ;

Wt= . (共10分)

10．如下图所示，２－３为定容过程，１－３为定压过程，１－２为绝热过程

p T

v S

试求：（１）在Ｔ－Ｓ图上表示相应热力过程。 （２）判断下列各量的大小：

⊿u1-2 ⊿u2-3; ⊿h1-3 ⊿h2-3; ⊿s1-3 ⊿s2-3; q1-3 q2-3; w1-3 w2-3.

11．定质量理想气体经历由四个可逆过程组成的循环，1-2为可逆绝热过程；2-3为多变过程；3-4为可逆绝热过程；4-1为定容过程。试

求： （1）填充表内所缺数据。

（2）将该循环表示在p-v 图及T-s图上。 （3）判断是热机还是制冷机，并求出ηt或ε

１

。

（共10分）

过程 Q kj △U kj W KJ 1-2 0 470.7 2-3 547.3 164.2 3-4 0 4-1 -209.6 0

7（不忽略泵功） T P h

12．下图所示为一蒸气压缩式制冷循环，试求：（1）将其表示在lgp-h图上。 （2）指出进行各热力过程相应设备的名称。（3）写出制冷量，耗功量和制冷系数的计算式。 T lgp h S (共6分)

13．绝热容器中间用隔板分开，两侧分别有1kg N2和O2，其p1，T1相同，若将隔板抽出，则混合前后的温度和熵有T2 T1，S2 S1。 （5分）

O2 N2

14．如图所示，已知工质从状态A沿路径A-C-B变化到状态B时，吸热84kj，对

外作功32kj。问

（1）系统从A经D到B，若对外作功10kj，则吸收热量QADB= 。 （2）系统从B经任意过程返回A，若外界对系统作功20kj，则QBA= ，其方

向为 。

（3）设UA=0，UD=42kj，则QAD= ，QDB= 。

p

C B

A D

V

15．稳定流动能量方程为： ； 若用于气轮机可简化为： ；若用于压气机可简化为： ；若用于换热器可简化为： 。

3． 如下图所示。p?v图上OA，OB为理想气体多变过程，在给出的下表中填写上这2个过程中△T，W，Q的“+”，“-”号；并在p?v图上表示出OC过程。

过程 △T W Q OA 0B 0C - + -

5．稳定流动能量方程可写成 ，它应用于绝热节流的简化形式为 ，应用于换热器时可简化为： （5分）

6．某工厂锅炉压力表的读数为1.25Mpa，水泵吸入口真空表的读数为90kpa。若大气压力B=101.325kpa,试求锅炉及水泵入口处的绝对压力(kpa).

四：计算题。

1．某一刚性绝热容器中有一隔板将容器分为容积相等的两部分，每一部分的容积均为0.1m3.如容器一边是温度为４０℃，压力为４bar的空气，另一边是温度为１７℃，压力为３bar的空气。当抽掉隔板后，两部分空气均匀混合达到平衡，求混合后空气的温度，压力及混合过程中空气熵的变化。

（13分）

2．下图所示为一测量液体比热（c）的装置。该装置为一绝热刚性容器，测出输入轴功Ｗs和液体温升即可求得比热c。为了估算该装置的测量误差，用10mol 苯做实验。已知苯的摩尔比热Mc=133.1j/mol. K，测得Ws=6256j

的温升⊿T=4K，试计算该装置的测 量误差，并定性分析产生误差的原因。

3.两质量相等，比热相同，温度不同的物体Ａ和Ｂ。Ａ物体的温度为１２００Ｋ，Ｂ物体的温度为６００Ｋ。利用Ａ，Ｂ物体做为热源和冷源，使可逆热机在其间工作，直至Ａ，Ｂ两物体温度相等时为止。试求： （１） 平衡时的温度Ｔm及两物体总熵的变化。

（２） 若两物体直接进行热交换直到温度相等，求平衡时的温度并写出其总熵

变化的表示式。 （共10分）

4.下图所示为一蒸汽加热的热水器。其中加热蒸汽为p1 =2bar,x1=0.9的湿蒸汽，冷水温度t2=15℃。若每小时需温度t3=60℃的热水m3=600kg,试求： （１） 每小时所需的蒸汽量（m1）

（２） 每小时所需的冷水量（m2）

注： p=2bar时，h’=504.7kj/kg,h’’=2706.9kj/kg (共13分)

t2 2 1 t1,x1 3,t3,m3

5.如图所示。空调回水送入蒸发器进行减压蒸发，产生的湿蒸汽由容器上部引出，未蒸发的水由下部引出。进口参数如图中所示，试求： 空调回水流量m1=? Kg/min. (2) 蒸汽流量m3=? Kg/min

t ℃ P kpa h Kj/kg h Kj/kg 7 1.002 29.42 2513.62 15 1.71 62.97 2528.26

6．下图所示为用于生产冷空气的设计方案，热/冷源及空气参数如图中所示。试求生产1㎏冷空气至少要加给装置多少热量Qhmax。空气定压比热：cp=1.01kj/㎏℃。（共8分）

7．两质量相等，比热相同，温度不同的物体Ａ和Ｂ。Ａ物体的温度为１２００Ｋ，Ｂ物体的温度为６００Ｋ。利用Ａ，Ｂ物体做为热源和冷源，使可逆热机在其间工作，直至Ａ，Ｂ两物体温度相等时为止。试求： (1)平衡时的温度Ｔm及两物体总熵的变化。

(2)若两物体直接进行热交换直到温度相等，求平衡时的温度并写出其总熵变化的表示式。 （共10分）

8.有一压气机将压力为1bar,温度为27℃的10kg空气压缩到压力为6bar，试按

(1)

多变指数n=1.2的多变过程求出下列各值。

（１）所需理论压缩功。 （２）压缩过程中交换的热量。

（３）将上述功和热量表示在p-V图及T-S图上。 P T

V S (共15分) 9.有两个比热为常数的同样物体，初始温度均为TI,若有一台制冷机在这两个物体之间工作，直到其中一个物体的温度降为T2，若这两个物体的压力不变，也未发生相变，试证所需功的极小值为：

Wmin=mcp(T2I/TI+T2-2TI) （共10分）

10．在下图所示的绝热容器A，B中，装有相同的理想气体。已知：TA，pA，VA

和TB，PB，VB，比热容CV可看作常量，比热力学能与温度的关系为u=cvT。若管路，阀门均绝热，求打开阀门后，A，B容器中气体的终温与终压。

A B A

11．一水冷式的油冷却器，已知油进入冷却器的温度为88℃，流量为43㎏/min，流出冷却器的温度为38℃；冷却水进入和离开冷却器的温度各为15℃和26.5℃,此冷却器在绝热的同时,可忽略动能的变化。油和水两者的焓可用△h=c△t计算，c=4.19kj/kg℃ c=1.89kj/kg℃，求冷却水的质量流量。

12．开水房烧开水，用p=95kpa，x1=0.9的蒸汽与t2=20℃,p=95kpa的水混合。试问欲得2×103kg开水，需要多少蒸汽和水？

．一制冷装置,进入蒸发器内的氨为-15℃的湿蒸汽,其干度x1=0.15，出口为干饱和蒸

汽。若冷藏室内温度为-10℃,环境温度为27℃,试求(1)每千克氨在蒸发器中的吸热量;(2)冷藏室内不等温传热引起的能量损失。

14．有一冷却塔如图所示，进水流量mw1=216t/h，进口水温为t1=38℃，被冷却至t2=21℃；进入冷却塔的空气温度为t3=20℃，相对湿度φ3=50%，并在t4=30℃,φ

4=100%时排出冷却塔。设大气压力为，试求：

（1） 列出冷却过程的质量和能量守恒方程； （2） 求每小时需供给的干空气量； （3） 求每小时水的蒸发量。

15．为了检查船舶制冷装置是否漏气，在充入制冷剂前，先进行压力实验，即将氮气充入该装置中，然后关闭所有通大气的阀门，使装置相当于一个密封的容器。充气结束时，装置内氮气的表压力为1Mpa，温度为27℃。24h后，环境温度下降为17℃（装置中氮气温度也下降为17℃），氮气的表压力为934.5Kpa。设大气压力为0.1Mpa,试问该装置是否漏气?

16．湿空气的温度为30℃，压力为0.9807×105，相对湿度为70％，试求： （1）含湿量；

（2）水蒸气分压力： （3）湿空气焓值；

（4）如果将其冷却到10℃，在这个过程中会析出多少水分？放出多少热量？ 17．将温度t1?20℃，?1=60％的湿空气200kg，加热到温度t2?25℃，然后送入干燥器，空气在干燥器中在于外界绝热的情况下吸收物料中的水分，离开干燥器时相对湿度增至?3=90％。

B=0.1013Mpa。试求：

（1）湿空气在加热器中的吸热量； （2）湿空气在干燥器中吸收的水分。

18．用电炉加热2kg空气，使其温度从20℃定压升高到90℃，试求电炉提供的能量和加热过程引起的作功能力的损失（不可逆损失或有效能损失），并分别表示在T—S

13图上。空气的定压比热cp=1.004kj/kg.k，环境大气温度t0=15℃，设电炉保持1100K的温度。（10分）

19．某热泵机组用R22作制冷剂。压缩机进口为蒸发温度下的干饱和蒸气，出口为2.2Mpa,105℃的过热蒸气，冷凝器出口为饱和液体，蒸发温度为-10℃。当夏季室外温度为35℃时给房间制冷，当冬季室外温度为0℃时供暖，均要求室温能维持20℃。若室内外温差每1℃时，通过墙壁等的传热量为1100kj/h。求： （1）将该循环示意图表示在lnp-h图上； （2）求制冷系数；

（3）室外温度为35℃时，制冷所需的制冷剂流量； （4）供暖系数;

（5）室外温度为0℃时，供暖所需制冷剂流量。 已知R22的物性参数如下：

t=-10时：饱和液h’

=188.7kj/kg，饱和气h’’

=398.7kj/kg； p=2.2Mpa时：饱和液h’

=270.5kj/kg，饱和气h’’

=414.1kj/kg； p=2.2Mpa,t=105℃时：h=485.7kj/kg

20．某换热器用蒸汽加热流体。已知蒸汽进入换热器时h1=2870kj/kg，流出换热器时干度x=0.85,h’=504.78kj/kg, h’’=2706.6kj/kg，求： （1）若加热量为3600000kj/h，求所需供蒸汽量；

（2）若被加热流体为水，却水吸热后温度升高15℃，求被加热水流量； （3）若环境温度为15℃，求该过程引起的熵增和作功能力损失。

五、简答题

1. 在p-v图及T-s图上画出空气的n=1.2的膨胀过程1-2和n=1.6的压缩过程1-3，

并确定过程1-2和1-3中功和热量的正负号及初终态热力学能的大小。

2. 若分别以某种服从p(v-b)=RgT的气体（其中b为物性常数）和理想气体为工质在两个恒温热源和之间进行卡诺循环，试比较哪个循环的热效率大一些，为什么？

3. 下面的说法是否正确，为什么？ “若从某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的ΔS'必大于可逆途径ΔS”

4. 空气在气缸内经历不可逆过程,内能减少12kJ,对外作功10kJ,试分析空气的熵变有哪几种可能性？为什么？

5. 提高活塞式内燃机循环热效率

的热力学措施有哪些？其热力学依据是什么？

6.活塞式内燃机定压加热理想循环热效率ηt随压缩比下降，增大还是减小？为什么？

7.压缩空气制冷循环的制冷系数和制冷量与循环的压比有什么关系？ 8.湿空气的吸湿能力是否必定随空气温度升高而升高？为什么？

9.试举例说明热力学原理对生产活动和日常生活的指导作用。 10.试问：状态方程为p(v-b)=RgT的气体，当b为正值时，经绝热节流后温度是否降低？为什么？

（提示焦—汤系数

）

11. 有人提出一循环1-3-2-1，其中1-3是可逆定温吸热过程、3-2是可逆绝热过程、2-1为不可逆绝热过程，如图所示，图中1,2,3分别为三个平衡状态点。试问此循环能否实现，为什么？

12.如图所示的电加热装置，容器中盛有空气，并设有电阻丝，试问取什么为系统，系统与外界交换的是热量；取什么为系统,系统与外界交换的是电功；取什么为系统，系统与外界没有任何能量交换。

13.试证明理想气体混合气体中第i种组元气体的分压力pi与分容积 Vi之间满足piV=pVi其中p、V为混合气体总压力和总容积。

14.一个门窗打开的房间，若房内空气温度上升而压力不变，则房内空气的总内能如何变化（空气比热容按定值计）？

15.在内燃机混合加热理想循环、定容加热理想循环及定压加热理想循环中，提高压缩比都可使循环热效率提高，试从第二定律分析其原因。

16.若已知O2的临界参数 (pc,Tc)及状态参数 (p，T)，简述利用通用压缩因子图确定比容的过程。

17.下列说法是否正确，为什么？（每题4分，共40分） 1） 工质的绝对压力可表达为表压力和当场大气压之和。 2） 系统的平均吸热温度

，其中

、

分别是工质初温和终温。

，若按定值比热，其过程。

3） 经不可逆循环，系统与外界均无法完全恢复原态。 4） 理想气体由初态的熵变可按下式计算：

经不可逆过程后达终态

5） 在T-s图上，理想气体的定压线比定容线陡。 6） 热力系统绝热过程中系统熵变大于等于零。 7） 理想气体只有取定比热时，才能满足迈耶公式

。

8）实际过程中能量会被浪费而减少，所以要节能。

9） 内燃机理论循环中，压缩比愈大，其理论热效率愈高。

10）余隙容积的存在对压气机生产每kg压缩气体的理论耗功无影响，所以是无害的

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