434# - 工程热力学

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工程热力学1

一、选择题

1、孤立系统是指（ D ）的热力系统。

A）具有活动边界； B）与外界没有功量交换；

C）与外界没热量交换； D）与外界没有物质交换和能量交换 2、在p—v图上，过程曲线与横坐标所围成的面积代表（ A ）。 A）功的大小； B）热量大小； C）循环净功； D）循环净热量 3、（ C ）的焓和热力学能是温度的单值函数。

A）水蒸汽； B）所有气体； C）理想气体； D）湿空气 4、公式q＝Δu＋w适用于闭口系中的（ C ）。

A）理想气体的可逆过程； B）实际气体的任意过程； C）任何工质的任意过程； D）任何工质的可逆过程

5、在两恒温热源之间工作的可逆热机，热效率高低取决于（ D ）。 A）热力循环包围的面积大小； B）高温热源温度； C）低温热源温度； D）高温热源及低温热源温度 6、工质完成一个不可逆循环后，其熵变化（ C ）。

A）增加； B）减少； C）为零； D）可能增加、减少或为零

7、在相同的温度变化区间内，理想气体经历一个定容过程时，其热力学能变化量比经历一个定压过程时（ B ） 。

A）大； B）大小相等； C）小； D）大或小不确定 8、能够引起开口系统熵变化的机理不包括（ ）。

A）作功； B）传热； C）质量交换； D）不可逆性 9、当含湿量不变时，温度升高相对湿度会（ B ）

A）增大； B）减小； C）不变； D）无法判断 10、闭口系统经历不可逆绝热过程后，系统的熵会( ).

A）减小 B）不变 C）增大 D）可能增加，也可能减小 二、 填空题 1、露点温度是湿空气在一定 水汽含量和气压都不改变 条件下冷却开始结出露珠时候的温度。

2、在稳定流动的开口系统中，技术功的计算式是_____________________________________。

3、提高郎肯循环热效率的措施有________________、_________________和________________。

4、压缩蒸汽制冷理想循环是由等熵压缩， ， 和定压吸热四个过程依次组成。

5、提高定容加热理想循环热效率的措施是______________________________。 6、使气流速度由亚声速提高到超声速应选用_________________________形状的喷管。

7、分压力定律的内容是______________________________________________。 三、简答题

1、有人说根据孤立系统熵增原理，系统内的熵只能增加或保持不变，请问这种说法对吗？为什么？

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2、一个闭口系统经历1-2-3-1循环回到初态，请填写下列表格： 过程 1－2 2－3 3－1 Q (KJ) 657 0 －507 W (KJ) 0 214 ΔU (KJ) 3、在200K和600K的热源之间工作的热机，最高效率可以达到多少？在这两个热源之间工作的制冷机，最大制冷系数可以达到多少？

4、请在p-v图和T-s图上画出水在0.1Mpa的压力下从30℃到200℃的定压加热过程，并写明经历的各个状态。

5、将满足下列要求的多变过程表示在P—v、T—s图上。设：工质为空气，过程中工质降温且n＝1.3，并分析该过程是对外做功还是消耗外界功（空气的比热容比k=1.4）。 参考答案：

1、不对。根据孤立系统熵增原理，系统和与之相关的外界构成的孤立系统的熵只能增加或保持不变，系统的熵可以增大也可以减小，只要与外界构成的孤立系统熵不减小就可以 2、按顺序填入：657，-214，-64，-443 3、最高热效率：?t?1?T2200?1??0.67 T1600最大制冷系数：?? 4、 P T

v

依次经历未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽5个状态。 5、

T2200??0.5

T1?T2600?200s

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如图所示，由于该过程是体积增大的过程，因此对外做功。

四、计算题 1、某理想气体动力循环，空气从初始参数P1＝0.101Mpa、t1 =15℃、V1＝0.014m3，绝热压缩到V2＝0.0028m3，再定容加热到P3＝1.85Mpa，然后绝热膨胀到P4＝0.101Mpa，最后定压放热到初始状态完成循环。试计算：(1)循环净功量 (2)循环热效率。已知：定比热，Rg＝287 J/(Kg?K)，cv＝0.717 KJ/(Kg?K)，k=1.4

p 3 2 2 1 4 1 v s 4 T 3 T 1 3（4） 2 s

2、在郎肯循环中，蒸汽的初压为5MPa，初温为420 oC。乏汽压力p2=0.005MPa，求循环净功和热效率。已知1点的参数为：h1=3243.6kJ/kg，s1=6.7161kJ/kg。2点的参数为：饱和水的焓：h2’=137.72kJ/kg，饱和蒸汽的焓：h2”=2560.55kJ/kg，饱和水的熵：s2’=0.4761kJ/(kgK)，饱和蒸汽的熵：s2”=8.393kJ/(kgK)。

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工程热力学2

一、选择题

1、与外界有质量交换的系统是开口系统，同时它可能是（ ） A 封闭系统； B 绝热系统； C 孤立系统； D B和C。 2、热力学平衡态是指系统同时处于（ ）平衡和（ ）平衡 A能量/压力； B温度/能量； C压力/质量； D温度/压力。 3、工质经过一个循环，又回到初态，其熵（ ）

A 增加； B 减少； C 不变； D 变化不定。 4、下面过程可能是可逆过程的是（ ）

A耗散效应； B有限温差下的热传递； C 自由膨胀； D 机械能传递。 5、δq=dh-vdp的适用范围是（ ）

A理想气体，闭口系统，任意过程； B任意工质，闭口系统，可逆过程； C理想气体，开口系统，任意过程； D任意工质，开口系统，可逆过程。

6、对空气而言，多变指数n=1.6的多变过程比热容是定容比热容的（ ）倍（绝热指数k=1.4）。

A 0.65； B 1.21； C 0.33； D ∞。 7、湿饱和蒸汽的状态由（ ）决定。

A 压力与温度； B 压力与干度； C 温度与汽化潜热； D 过冷度与温度。 8、为降低活塞式压气机的耗功，应尽量采用（ ）压缩过程 A 定容； B 绝热； C 等温； D 多变。 9、提高制冷剂的（ ）并降低其（ ），可以提高蒸汽压缩制冷理想循环的制冷系数。 A 蒸发温度、冷凝温度； B 冷凝温度、过冷度； C 蒸发温度、过冷度； D冷凝温度、蒸发温度

10、当湿空气定压降温时，若含湿量保持不变，则湿空气的相对湿度会（ ）。 A 增大； B 减少； C 不变； D 减少或不变。

二、 填空题

1、热力过程中系统工质的Δh取决于过程的 ，而与过程的路径无关。 2、若空气中氮气和氧气的摩尔分数分别为79%和21%，大气压为0.1MPa，则氧气的分压力为__________________。

3、定温过程中开口系统对外做的技术功wt= 。 4、某一种理想气体，绝热指数k=1.35，气体常数Rg=245 J/(kg·K)，则该气体的定容比热容cv=____________，定压比热容cp=_________________。

5、在朗肯循环的基础上采用再热措施的主要目的是______________________________________________________。

6、提高定容加热内燃机理想循环热效率的主要措施是___________________ _________________________________。

7、闭口系统经过可逆过程后熵减小，该系统与外界交换热量的情况是 。 8、在高温和低温热源相同的情况下，一切可逆循环的热效率都_____________不可逆循环。 9、制冷系数的通用表达式是 。

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三、简答题

1、证明卡诺循环的热效率?C?1?T2，其中T1、T2分别为高温热源和低温热源的温度。

T12、请推导出理想气体的定压比热容和定容比热容之间的关系。 3、请把（1）工质膨胀、吸热且降温；（2）工质压缩、吸热且升温这两个过程在p-v图和T-s图上表示出来（先画出4个基本热力过程）。

4、夏日冰箱开机工作，关好门窗与外面绝热，打开冰箱门，问室内是逐渐凉爽还是温度升高，为什么？

5、准平衡过程与可逆过程有何共同处？有何区别？有何联系？ 参考答案： 1

p T

a b a b

d c c d

v ?t?wnetq?1?2，(2分)q1?T1(sb?sa)，q2?T2(sc?sd)sb?sc,sa?sd，代入可证。 q1q1s dhdud(u?pv)dud(u?RgT)du??????Rg 2 cp?cv?dTdTdTdTdTdT3

4 温度身高。因为一个循环结束后的总体效果是电能转变为热能，而热量又释放到室内，因此温度升高。

5 准平衡过程要求系统内部平衡，过程进行当中内部的不平衡势很小；可逆过程除要求内部平衡外，还要求与外界作用时没有耗散。

四、计算题

1、汽轮机散热损失为14kW，进口蒸汽流量15kg/s，进口参数为h1=3150.3kJ/kg，cf1=30.48m/s，出口参数为h2=2211.8kJ/kg，cf2=274.3m/s，求汽轮机功率。 2、1kg的空气经历一个不可逆绝热过程，状态1的参数为：p1=0.5MPa，T1=1000K，状态2的参数为p2=0.1MPa，T2=680K，请问该过程的方向是从状态1变化到状

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态2还是从状态2变化到状态1，为什么？（k=1.4，cv=0.717 kJ/(kg·K)）。

3、一台压气机，空气进口处的压力为0.1MPa，温度为300k，经可逆压缩后，压力升为0.6MPa，若压缩为n=1.2的多变过程，求压缩过程中生产1kg高压空气需消耗的功以及工程中熵的变化量。（cp=1.004kJ/(kg·K)，Rg=0.287kJ/(kg·K)）

工程热力学3

一、选择题

1、下面的说法正确的是 ( )

A）系统经历不可逆过程后熵必然增加； B）系统经历可逆过程后熵保持不变；

C）系统经历一个循环后熵变为0； D） 系统经历不可逆循环后熵增大。 2、理想气体在某一过程中对外界的膨胀功为0，该过程可能是( )。

A）p=const. 定压过程 B）v=const.定容过程 C）T=cosnt.定温过程 D）s=const.绝热过程

3、P-v图中，过程曲线下面的面积表示 （ ） A) 作功量 B) 传热量 C) 净作功量 D)净吸热量 4、下面关于湿空气的说法正确的是（ ）。

A）水蒸气含量不变，则相对湿度不变； B）相对湿度不变，水蒸气含量也不变；

C）相对湿度大，则露点温度会提高； D）露点温度与相对湿度无关。 5、两个恒温热源间工作的热机A、B均是可逆循环，A机工质是理想气体，B机是水蒸汽，则其热效率ηA和ηB（ ）。

A）相等 B）ηA>ηB C)ηA<ηB D)无法判断 6、对于一种确定的理想气体，在不同温度下（Cp-CV）是（ ）。

A）总是同一定值； B）不是同一定值； C）不能确定； D）随温度变化。 7、如果热机从热源吸热100kJ，对外作功100kJ，则（ ）。

A 违反热力学第一定律； B 违反热力学第二定律；C 不违反第一、第二定律； D A和B。

8、欲使闭口系统的工质在过程中熵减小，该过程肯定是( )

A）可逆过程； B）不可逆过程； C）放热过程； D.不可能实现的

9、一个橡皮气球在太阳下被照晒热，气球内的压力反比于气球的容积，则气球内的气体进行的是（ ）

A）定压过程 B）绝热过程 C）定温过程 D）定容过程

10、提高卡诺循环热效率的措施有（ ）

A）增大吸热量； B）增大高温热源和低温热源的温差；C）t增大循环净功； D）减小放热量。

二、填空题 1、若气流速度在合适的条件下从音速变化为超音速，应选用 形状的

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喷管。 2、平衡状态的定义是_________________________________________________________。

3、多变指数为n(n≠1)的过程中，系统从温度T1升到T2，工质的绝热指数为k，定容比热容为cV，则在此工程中系统吸收的热量为 。

4、热力学第二定律的开尔文说法是 。

5、汽油机定容加热理想循环由绝热压缩、 、 和定容放热四个过程组成。

6、干度是指 ，

相对湿度是指

7、在开口系统的稳定流动过程中，若入口焓值为100 kJ/kg，出口焓值为200 kJ/kg，吸热100kJ/kg，入口流速为40m/s，出口流速为12m/s，入口与出口的势能差忽略，则该系统对外的做功量为_______________。

8、孤立系统是____________________________________________________

三、简答题 1、什么是准平衡过程和可逆过程？二者之间有何区别和联系？

2、闭口系统经历一个绝热过程，过程中有两个状态点，状态1的参数是p1=0.1MPa，T1=297K，状态2的参数p2=0.2MPa，T2=397K，工质的绝热指数k=1.4，cV=0.717 kJ/(Kg?K)，Rg＝0.287k J/(Kg?K)，请问该过程是从状态1变化到状态2还是由状态2变化到状态1，为什么？

3、请把下列两个过程画在P—v和T—s图上：（1）升温、消耗外界功、放热；（2）吸热、膨胀并升压。

4、在T—s图上画出朗肯循环，写明各个过程，给出热效率表达式，并列出提高热效率的措施。

5、某热机工作于T1=2000K，T2=300K的两个热源之间，分析下列两种情况是否可以实现？是否是可逆循环？（1）从高温热源吸热1kJ，循环净功为0.9kJ；（2）从高温热源吸热4kJ，向低温热源放热0.6kJ。 参考答案：

1 准平衡过程：过程进行时偏离平衡态无穷小，随时恢复平衡的状态变化过程。可逆过程：一个过程完成后，系统可经原途径逆向返回原来状态，与之相关的外界也能回到初始状态不留下任何变化的过程。

区别和联系：准平衡过程只要求系统内部的平衡，不考虑系统和外界的作用。可逆过程既要求内部平衡，也要求系统与外界之间不存在耗散效应。可逆过程必然是准平衡过程。 2绝热过程中的熵不能减小，假设过程为1—>2，则过程中的熵变为：

?s?cpln3

T2p?Rgln2=0.092kj/(kg.k)，熵增加，因此过程即为从1至2。 T1p1

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1 2 1 2

4

T 1 1-2 绝热膨胀 2-3 定压放热 3-4 绝热压缩

4-1 定压吸热（3分）

?t?wnetq?h?h???h4?h3??1 ?2?12q1q1h1?h4

3（4） 2 s 5 两个热源之间热效率的最大值为：?t,max?1?0.9，故不可能（2）热效率为0.85，故为可逆循环。

T2 =1-300/2000=0.85。（1）热效率为T1

四、计算题

1、1 kg 空气, 初态p1 = 1 .0 MPa , t1 = 500 ℃ ,可逆定容放热到p2 =0 .5 MPa , 然后可逆绝热压缩到t3 = 500 ℃ , 再经可逆定温过程回到初始状态1。在p- v 图和T-s 图上画出这3 个过程，并计算循环的热效率。

2、容积V=0.5m3的空气初压p1=0.3MPa,初温t1=150℃,经膨胀过程到终态

p2=0.08MPa,t2 =20℃,求该过程的多方指数以及过程中热力学能,焓及熵的变化量。空气作为理想气体,其比热容可取定值, 气体常数 Rg=287J/(kg·K)； cp=1005 J/(kg·K)。

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