工程热力学试卷(01)
一、问答题（每题5分，共25分）
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)=R g T 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？
二、计算题（共75分）
1. 人体热量的消耗率通常为356kJ/h,在作激烈运动时则达628kJ/h 。在热天皮肤经由汗的蒸发来散热,若汗的蒸发在定压且与皮肤相同温度(27℃)下进行,问运动时多余热量需每小时蒸发多少汗才能排出？（10分）
已知：t =26℃： h'=108.95 kJ/kg 、h "=2548.6 kJ/kg ； t =28℃：h'=117.31 kJ/kg 、h "=2552.3 kJ/kg
2. 容积V =0.5m 3
的空气初压=0.3MPa,
初温
=150℃,
经膨胀过程到终态
=0.08MPa,
=20℃,求过程中热力学能,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
=287J/(kg·K)；
=1005 J/(kg·K)
。（10分）
3. 刚性容器内有2kg,35℃,2MPa 的氮气,向容器内注入适量的氧气,使容器内压力达3MPa,若过程中温度维持不变,求加入氧气的质量。氧气比热容取定值, 气体常数
=260J/(kg·K)、
=917J/(kg·K)；氮气比热容取定值, 气体常数
=297J/(kg·K) ；
=1038J/(kg·K)
。(10分)
4. 利用热水取暖，进入取暖器的热水温度为90℃，流出时温度为50℃，若室内温度维持25℃，为维持室内温度恒定需供热36000kJ/h,求（1）热水流量(kg/s)；（2）以水为系统，求过程的熵流、熵产及作功能力损失；（3）若采用电加热器，加热器的功率多少？作功能力损失多少？已知，水的焓值近似为
；环境大气温度为0℃。假定空气作理想气体，比热容取定值，气体常数
=287J/(kg·K)、
=1005J/(kg·K)。（15分）
5. 活塞压缩机每分钟转速360转，从环境吸进21℃的空气14
将之压缩到0.52 MPa 输出。设压缩过程为可逆多变过程，多变指数为1.3,压缩机容积效率ηV =0.95。求:(1) 所需输入压缩机的功率；(2) 余隙容积比及活塞排量。空气作理想气体,比热容取定值；空气气体常数
=287J/(kg·K)、
=1005J/(kg·K)、环境大气压p b =0.1013
MPa 。（15分）
6.
输送管送来的空气，进入出口面积
=10cm 2
的喷管。进口处空气压力
=1.5
MPa
，温度=80℃，进口流速可忽略；喷管出口截面外背压 p b =0.6MPa ，设空气比热容取定值，
=1.004J/(kg·K)，=1.4。（1）设计喷管（形状、截面积）；（2）计算
喷管出口截面上空气的速度及流量。（15分）
工程热力学试卷（02）
1. 容积为0.2m3钢瓶内盛有氧气，初始状态时p
e1
=9.9MPa ，=17℃。由于气焊用去部分氧气，压力降至9.0MPa。假定氧气与外界无热量交换，试计算用去多少氧气？瓶内剩余氧气的温度为多少度？若瓶内氧气从周围环境吸热，其温度又恢复17℃，问
此时瓶内的压力为多少？p
b =0.1MPa；氧气比热容取定值，
=260J/（kg·K）、
=917J/（kg·K）。(10分)
2. 湿空气干球温度40℃，含湿量d=40g/kg干空气，若环境压力为p
b
=0.1MPa，求：(1)水蒸气的分压力；(2)相对湿度 ；(3)露点温度；(4)湿空气的焓h。(10分)
已知压力为0.1MPa时饱和湿空气表如下：
干球温度t℃353637383940455055
饱和分压力p s kPa 5.622 5.940 6.274 6.624 6.9917.3759.58212.33515.741饱和含湿量d g/kg干空气37.0539.2841.6444.1246.7549.5265.9287.52116.19
3. 直立放置的气缸活塞系统，活塞及其上重物总质量为10kg，活塞面积A为20cm2，
初态时气缸内空气温度t=20℃,容积V=140cm3，突然取走6kg重物，系统急速膨胀。
试求：(1)重新达到平衡状态时气缸内空气的温度；(2)过程作功能力损失。假定系统
与外界无热量交换，活塞与气缸之间无摩擦。已知大气压力为0.1MPa；空气作理想
气体，比热容取定值，
=287J/(kg·K)；=1005J/(kg·K)
；=20℃。(15分)
4. 10kg水起初与300K的大气处于热平衡状态，用热泵在水与大气之间工作使水定
压冷却到285K，求所需最小功是多少？水定压比热容取4.187kJ/(kg·K)。(15分)
5. 活塞式内燃机的定容加热循环其初始状态为p=0.1MPa，t=37℃，压缩比ε=12，
循环中对工质加入热量为700kJ/kg。工质可视为空气，比热容取定值，气体常数
=287J/(kg·K)；=1004J/(kg·K)。
⑴计算循环最高压力及最高温度；
⑵求循环热效率和净功量；
⑶分析提高循环热效率的热力学措施。
⑷若上述条件不变，但吸热和放热过程均不可逆，过程熵产分别为0.15 kJ/(kg·K)
和0.1kJ/(kg·K)，求工质循环的熵变。(20分)
6. 某蒸汽循环按基本朗肯循环运行,自过热器来的新蒸汽p
1
=17MPa,t
1
=550℃,进入汽
轮机可逆膨胀作功,然后排入维持在5kPa的冷凝器。若忽略水泵功,求:(1)1kg工质在锅
炉及过热器中的吸热量；(2)蒸汽在汽轮机内作的功；(3)循环效率。（15分）
已知：p=17MPa，t=550℃: h=3426.8kJ/kg；v=0.0199213m3/kg；s=6.4416kJ/(kg·K)
p=5kPa：t s=32.9℃；h'=137.72kJ/kg；h"=2560.55kJ/kg；s'=0.4761kJ/(kg·K)；
s"=8.3930kJ/(kg·K)
7. 用活塞式压气机将=1kg/s，5MPa、7℃的氧气加压到1.25MPa，（1）若采用一
级压缩，压气机的余容比σ=0.004，压缩过程的多变指数n=1.25，求压气机的容积效
率η
V
和消耗功率P（kW）；(2)若采用二级压缩，中间冷却，每级缸的余容比相等，即
σ
L
=σ
H
=0.004，多变指数也相等，n
L
=n
H
=1.25，再求压气机的容积效率η
V
和消耗功率
P(kW)。已知氧气可作理想气体，比热取定值，
=260J/(kg·K)。(15分)
工程热力学试卷（03）
1. 容器被分隔成A、B两室，如附图所示。已知当地大气压力
，气
压表2读数为
，气压表1读数为
。求气压表3的读
数。（10分）
2. 用一台水泵将井水从6m深的井里泵到比地面高30m的水塔中，水流量为25m3/h。水泵消耗功率为12kW。冬天井水的温度为
3.5℃。为防止结冰，要求进入水塔的水温不低于4℃。整个系统及管道均包有一定厚度的保温材料，问是否有必要在管道中设置加热器？如有必要的话，需加入多少热量？设管道中水进出口的动能差可忽略不
计；水的比热取定值c p=4.187 kJ/(kg·K),水的焓差；水的密度取1000kg/m3。（10分）
3. 在p-v图及T-s图上画出下列过程：
(1),；
(2)，；
(3)。（15分）
4. 100kg温度为0℃的冰，在大气环境中融化为0℃的水，已知冰的溶解热为335kJ/kg，设环境温度T0=293K，求冰化为水的熵变，过程中的熵流和熵产及作功能力损失。（15分）
5. 进入出口截面积A2=10cm2
的渐缩喷管的空气初参数为=2×106Pa ，=27℃，初速度很小，可以忽略不计。求空气经喷管射出时的速度、流量以及出口截面处空气的状态参数、。设喷管背压力为1MPa。空气取定压比热容，=1.005kJ/(kg·K)，κ=1.4。（15分）
6. 某活塞式内燃机定容加热理想循环，压缩比=10
，气体在压缩冲程的起点状态是
=100kPa
、=35℃。加热过程中气体吸热650kJ/kg。假定比热容为定值,
且
=1.005kJ/(kg·K)，κ=1.4，求：（1）循环中各点的温度、压力和比体积；（2）循环热效率；(3)若膨胀过程持续到5，画出循环T-s图，并分析循环热效率提高还是下降。（20分）
7. 空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初终态温度分别为27℃和200℃。若空气作理想气体，比热容取定值，气体常数
=287J/(kg·K)；
=1005J/(kg·K)。试计算压气机的绝热效率及压缩过程的熵变和作功能力损失(=20℃)。(15分)
工程热力学(04)
一 填充题（填入数据、文字或符号）（每题4分,共20分）
1）已知某种理想气体在30℃时c p =1.005kJ/(kg·K) ，c V =0.718 kJ/(kg·K) 。该气体在100℃时的气体常数R g = kJ/(kg·K)。
2）某种蒸汽经历不可逆吸热过程后，其熵变ΔS____0；过程的熵流S f ____0；过程的熵产S g ____0。
3）某工质在过程中内能增加15kJ ，对外界作功15kJ ，则此过程中工质与外界交换热量Q =____kJ 。
4）有一不可逆热机在高温热源T H =1000K 和低温热源T L =300K 之间工作。若循环中此不可逆热机在绝热压缩过程中熵变0.1kJ/K; 绝热膨胀过程中熵变0.8 kJ/K; 高温热源熵变-1.5kJ/K; 低温热源熵变 2.5kJ/K, 取高温热源、低温热源和热机为系统，则完成循环后此系统的熵变ΔS 系=______。
5）若密闭容器中液态水的温度t =100℃，则容器中压力p ____1atm 。
二 简答题（每题7分,共21分）
1）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？
2）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？ 3）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？
三 计算和作图题
1）某气体工质经历可逆等温吸热过程1-2，可逆多变膨胀过程2-3(κ>n>1),可逆等温放热过程3-4，等熵压缩过程4-1画出该循环的p-v 图和T-s 图。（14分）
2）汽油机定容加热理想循环进气参数为=20℃,
=0.09MPa,
=1×10-3
m 3
,若循
环压缩比=10,定容增压比=1.6,假设工质是空气，R g =287 J/(kg·K)，比热可取定值，
c p =1.005kJ/(kg·K), (1)画出循环p-v 图及T-s 图；(2)求循环的最高温度和最高压力；(3)计算循环的吸热量、循环净功及循环的热效率。（15分）
3）进入渐缩喷管的空气的参数为=0.5MPa ，=327℃，c f1=150m/s 。若喷管的背
压p b =270kPa , 出口截面积=3.0cm 2
，求空气在管内作定熵流动时，喷管出口截面
上气流的温度
；流速c f2及喷管的质量流量
。已知空气可作理想气体，比热取定
值，R g =287 J/(kg·K)，c p =1.005kJ/(kg·K)。（15分）
4）用质量流量为
=360kg/h ，t q1=500℃，p q1=0.1MPa 的废气资源定压加热t s1=27℃，
p s1= 0.1 MPa ，流量q m s =720kg/h 的未饱和水，若废气的终温为37℃，过程中废气压降可忽略不计,求:（1）水的终态温度t s2；（2）以废气为系统，过程的熵流和熵产；（3）过程作功能力损失（环境温度为27℃）。已知水的比热 c w =4.187 kJ/(kg·K); 废气可作理想气体处理，比热容取定值，R g =287 J/(kg·K)，c p =1.01kJ/(kg·K)。（15分）
工程热力学试卷（05）
一简答题（共3题，每题5分，共15分）
1. 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。
2. 试问：状态方程为p(v-b)=R g T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
）
3. 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？
二计算题（85分）
1. 某循环中，1-2为可逆等熵过程；2-3为可逆过程；3-4为可逆等熵；4-1为可逆定容过程。各过程部分参数如下表所示，填补表内空白并画出其p-v图和T-s图。（15分）
过程Q kJΔU kJ W kJ
1--20470.7
2--3574.3164.7
3--40
4--1-209.60
2. 燃气轮机定压加热理想循环的空气进气压力=0.095MPa,温度=37℃，循环压比π=5。若循环的最高温度为1200K，1)画出循环的p-v图和T-s图；2）求循环各点的温度和压力及循环热效率。已知：空气的比热容为c
V
=0.718 kJ/(kg·K), c
p
=1.005
kJ/(kg·K)；若压气机的绝热效率为0.90、燃气轮机的相对内效率为0.92，其它条件不变，求循环热效率。（20分）
3. 空气初态为=0.1MPa 、=20℃，经过三级活塞式压气机后，压力提高到
12.5MPa，假定各级压缩过程的多变指数n=1.3。试求：（1）以耗功最小为前提的各级压比；（2）生产1kg压缩空气理论上消耗的功；（3）各级气缸的出口温度；（4）
若采用单级压缩，压气机消耗的功及出口温度。已知：R g=287 J/(kg·K)，c
p
=1.01
kJ/(kg·K)。（15分）
4. 室内空气温度为=35℃，相对湿度=50%，开启空调后温度降到=28℃，若开启空调过程中无水滴出，求：降温后室内空气中水蒸汽的分压力，干空气的分压力
及相对湿度。已知：p
b
=100kPa；t=35℃,p
s
=5.6263kPa；t=28℃，p
s
=3.7814kPa 。（12分）
5. 某应急辅助发电装置主要由高压容器、调压阀及气轮机和发电机构成，见附图。压力容器中储有=13.8MPa ，=21℃，的氮气。工作时由于调压阀的作用，进入气轮机的氮气压力维持在= 0.7 MPa，氮气在气轮机内作绝热膨胀，从气轮机排出的氮气进入大气。若要求发电机在1小时内保持输出功率为75W，求容器的最小容积。假设容器内温度保持与环境温度一致，容器内压力为0.7MPa时,气轮机停止工作。已
知氮气R g=297 J/(kg·K)，c
p
=1038 J/(kg·K) ；=0.1MPa ，=21℃。某同学解题如下，试指出是否正确？若不正确请指出错误位置及原因和应该如何求解。（22分）
解：因过程绝热，所以
气轮机需输出功
所以需N2量为
终态（p=0.7MPa）时容器内残余N2量为
即得
所以，原有N2量为 1.2+8V kg，据Array
1.38×106Pa×V=(1.2+8V)×297kJ/(kg·K)×294K解得V=8×10-3m3
工程热力学试卷（06）
一 简答题（共5题，每小题6分，共30分）
1). 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。
2). 试证明理想气体混合气体中第i 种组元气体的分压力p i 与分容积 V i 之间满足p i V =pV i 其中p 、V 为混合气体总压力和总容积。
3). 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）？
4). 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。
5). 若已知O 2的临界参数 (p c ,T c )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。
二 计算题（共70分）
1.
空气压缩机的进气为环境大气，
=21
℃，
=0.1MPa ，储气筒上压力表读数为
0.8MPa ，该压缩机分二级压缩，中间完全冷却，在耗功最小前提下，确定该压缩机第
一级排气压力和第二级进气温度。（10分）
2. 1kg 某种理想气体经历可逆多变过程从初态=900℃，=8.5MPa 膨胀到终态
=217℃，
=1.27m 3
/kg 。
(1)求出此过程的多变指数n ；
(2)在p-v 图和T-s 图上画出该过程,并标明过程功及过程热量可分别用p-v 图及T-s 图上哪块面积表示？
(3)计算过程的Δs 。已知：气体R g =0.287 kJ/(kg·K),比热可取定值c p =1.005 kJ/(kg·K)。（15分）
3. 有一台空气压缩制冷装置，冷库温度为-10℃,空气冷却器中冷却水的温度为15℃,空气的最高压力0.5MPa,最低压力为0.1MPa.试求循环制冷系数、1kg 空气每循环的制冷能力以及消耗的功。（15分）
4. 一个良好隔热的容器，其容积为3m 3
，内装有200℃和0.5MPa 的过热蒸汽，打开阀门让蒸汽流出，直至容器内压力降到0.1MPa ，过程进行足够快，以致容器壁与蒸汽之间没有换热发生。试计算容器内蒸汽终了温度和流出的蒸汽量。（15分）已知：t =200℃，p =0.5MPa 时，
s = 7.0603 kJ/(kg·K)；v =424.9×10-3 m 3
/kg ；p =0.1MPa 时，t s =100℃，s '=1.3027 kJ/(kg·K)；s "=7.3608 kJ/(kg·K)；v'=0.0010434 m 3
/kg ；v "=1.6946 m 3
/kg 。
5. 有一热机循环，其低温热源温度为27℃，热机从高温热源吸热120,000kJ/h ，向低温热源放热66,000kJ/h ，(1)求循环热效率和输出功率；(2)若已知热源熵变为ΔS =-123.33kJ/(K·h)，问此循环是否可逆？（15分）
工程热力学试卷（07）
一下列说法是否正确，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。 3）经不可逆循环，系统与外界均无法完全恢复原态。
4）理想气体由初态经不可逆过程后达终态，若按定值比热，其过程
的熵变可按下式计算：
。
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。二计算题（共60分）
1）柴油机定压加热理想循环进气参数为=27℃，=0.09MPa，
，
若循环压缩比=16, 定压预胀比=1.46, 循环加热量为920kJ/kg。假设工质是空气，
比热容可取定值，c
p
=1.005 kJ/(kg·K)，R g=287J/(kg·K)，(1)画出循环的p-v图T-s图；
(2)求循环的最高温度和最高压力；(3)计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。（15分）
2）某蒸汽动力装置循环，蒸汽消耗量D=10t/h，
已知汽轮机进口蒸汽状态=16.5MPa
，=550℃；出口乏汽的=0.007MPa。不计水泵耗功，
试求：
（1）画出p-v图和T-s图；（2）汽轮机的理论功率kW；（3）循环热效
。已知：
=16.5MPa ，=550℃时=3435kJ/kg、s1=6.460 kJ/(kg·K)；
乏汽焓=2003kJ/kg ；
=0.007MPa，时t s=39.0℃、h'=163.31 kJ/kg 。（15分）
3）5g
空气从=0.2MPa ，=400K
绝热膨胀到=0.1MPa ，=280K，已知环境温度=300K，试求：（1）过程中空气的ΔU和ΔS；（2）过程功W；（3）过程中空气的熵变和熵流、熵产；（4）过程作功能力损失I。（15分）
4）空气流经出口截面积为6.45cm2的收缩喷管，其出口压力为=101.3kPa，出口截
面上流速达Ma=1，已知空气流滞止温度为527℃，试求：喷管出口截面上的流速及质量流量。假定空气为理想气体，比热容取定值，R g=287J/(kg·K)，
。（15分）
工程热力学试卷（08）
一选择题（每题3分，共30分）
1）容积为1m3的容器中充满氮气（R g=0.297 kJ/(kg·K)），其温度为20℃，表压力为1000 mmHg，为确定其质量，下列四种计算中哪个是正确的。
(p
b
=1 atm)？
(a)
(b)
(c)
(d)
2）设空气的体积成分为21％的氧和79％氮，已知1atm，25℃时氧和氮的摩尔熵分别
为S m,O
2=205.17J/(mol·K)，Sm,Ｎ
２
=191.63J/(mol·K)，为了求1atm，25℃时空气的摩
尔熵下列四式中哪一个是正确的？
(a)S m=ΣS m,i=(S m,O
2+ Sm,Ｎ
２
)=205.17 J/(mol·K)+191.23 J/(mol·K)=396.80
J/(mol·K)
(b)S m=Σx i S i=0.21×205.17 J/(mol·K) +0.79×191.63 J/(mol·K) =194.47 J/(mol·K)
(c)S m=ΔS混= –Rx i ln x i= –8.3145 J/(mol·K)×(0.21×ln0.21+0.79×ln0.79)=4.2732 J/(mol·K)
(d)S m=Σx i S i+ΔS混=194.47 J/(mol·K) +4.2732 J/(mol·K) =198.74 J/(mol.K)
3）已知氮气可作为理想气体，压力较高的常温氮气绝热节流后，其温度
(a)升高；(b)降低；(c)不变；(d) (a)，(b)，(c)都有可能4）活塞式压气机因余隙容积的存在
(a)使压缩每kg气体的理论耗功增大，压气机生产量下降；
(b)使压缩每kg气体的理论耗功增大，压气机生产量不变；
(c)使压缩每kg气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量下降；
(d)使压缩每kg气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量不变
5）绝热过程的状态方程式=常数(其中
)适用于
(a)理想气体绝热过程；(b)理想气体可逆绝热过程；
(c)理想气体定比热可逆绝热过程；(d)任意气体定比热可逆绝热过程
6）工质绝热节流后，
(a)焓不变，压力下降，温度不变,熵增大；(b)焓不变，压力下降，温度不变,熵不变；
(c)焓不变,压力不变，温度不定，熵增大；(d)焓不变，压力下降，温度不定，熵增大
7)压力=1MPa
，温度=473K的空气流可逆绝热流经缩放喷管，已知喷管喉管截面上温度T cr=394K ，出口截面上温度=245K，则喷管各截面上最大流速
为：
(a) ；
(b) ；
(c) ；
(d)
8) 缩放喷管进口参数，和背压p
b
(p
b
cr )一定时，切去一段管长，因而出口面积较原来稍为减小，这时： (a) 出口流速 不变，流量不变； (b) 不变，减小； (c) 减小，不变； (d) 增大，减小 9) 某绝热蒸汽轮机相对内效率ηT =0.91，蒸汽在该汽轮机内膨胀过程中 (a)熵不变；(b)熵增大；(c)熵减小；(d)熵如何变化不定 10) 理想热泵循环的供暖系数ε' (a)大于等于1；(b)小于等于1；(c)小于1；(d)大于1 二 计算题（共70分） 1. 某锅炉燃煤需要空气折合6600m 3 /h （标准状态）,实际送风温度为250℃，表压力1500Pa ，当地大气压=101kPa ，求鼓风机实际送风量 (m 3 /h)。（10分） 2. 已知朗肯循环的蒸汽初压力 =5MPa ，初温=450℃，乏汽压力 =0.005MPa 。 试求1kg 蒸汽(1)在循环中吸热量和放热量；(2)循环加热过程的平均加热温度；(3)循 环净功和循环热效率。（忽略水泵功）（15分） 已知： =5MPa ， =450 ℃； =3312kJ/kg ，s 1=6.810 kJ/(kg·K) ； =0.005MPa ， t s =32.9℃；=137.72 kJ/kg ，s '=0.4761 k J/(kg·K)； =2560.55 kJ/kg ， s "=8.3930 k J/(kg·K) ；=0.005MPa ，s 2=6.810 kJ/(kg·K) ； =2092 kJ/kg ， =0.80 3. 有一台气体发动机，工质从初态 ，出发按下列过程工作：（1）绝热压缩过程 1-2，压缩比为ε；（2）定容加热过程2-3，压力升高比为λ；（3）绝热膨胀过程3-4，膨胀终了压力 ；（4）定压放热过程4-1，工质回复初态。设气体比热为定值， 绝热指数为κ。 (1)试把该循环表示在p-v 图和T-s 图上；(2)推导用ε、λ和κ等参数表示的该循环热效率表达式。(15分) 4. 一燃气轮机装置，按等压加热理想循环工作。压缩机进口参数为=27 ℃，= 0.1MPa ，压缩机增压比π=6，燃气轮机进口燃气温度为 =800℃。（1）求该装置的热 效率；（2）指出提高装置热效率的热力学途径。 （燃气R g =0.287kJ/(kg·K)，比热取定值，c p = 1.005 k J/(kg·K)。）（10分） 5. 某位发明家研制了一种可兼作制冷和热泵用的机器，声称若环境温度 =283K ， 压力 p b =0.1013MPa ，该装置耗电功率7.5kW ，每小时可将100kg0℃的水制成0℃的冰，同时使散热率为5× kJ/h 的房间保持恒温t =25℃，请评价其发明的可能性。（设 水0℃时凝固热335kJ/kg 。）（20分） 工程热力学试卷（09） 一 选择题（每题3分） 1）均质等截面杆两端的温度由分别维持 的两热源保持和 不变，取此杆为系 统，则系统处于： (a)平衡状态，因其各截面温度不随时间而改变； (b)非平衡状态，因其各截面温度不等； (c)平衡状态,因其各截面温度不随时间而改变,且流入系统的热量等于流出系统的热量 (d)非平衡状态，因其处于重力场。 2）等量空气从相同的初态出发分别经过不可逆绝热过程A 和任意可逆过程B 到达相同的终态，若空气的热力学能能变化分别用和 表示，则 (a) ； (b) ； (c) ； (d) 3）稳态稳流装置中工质流体经历可逆变化，系统对外作功20kJ ，与外界换热-15kJ,则出口截面上流体的熵与进口截面上的熵相比： (a)增加；(b)减少；(c)不变；(d)不能确定 二 简答题(每题6分) 1. 试分别说明理想气体的比定压热容及比定容热容的关系和理想气体混合气体的总压力与组分气体分压力的关系。 2. 举例说明孤立系统熵增与系统内过程进行方向的联系。 3. 压缩空气制冷循环的制冷系数ε和制冷量与循环的压比有什么关系？ 4. 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？ 三 计算题（共67分） 1. 某建筑物利用蒸汽供暖，该建筑物通过墙壁等向外界散热3,600,000 kJ/h ，假设蒸 汽压降可忽略不计，问需供蒸汽量。已知蒸汽进入建筑物=2870 kJ/kg ，流出时 =504.78kJ/kg 。（7分） 2. 有一压缩机将空气由0.1MPa ，27℃绝热压缩到0.9MPa ，627.5K 。试问该压缩过 程是否可逆，为什么？若不可逆求该压缩机的绝热效率。设空气比热取定值R g =0.287kJ/(kg·K)， c p = 1.005 k J/(kg·K)。(15分) 3. 某次，在风洞试验中采用水银温度计测量气流的温度，测得空气的绝对压力p =0.2MPa ，比体积v =0.5m 3 /kg ，气流的马赫数Ma =0.7。试求此项测量的绝对误差Δt 。设空气可作理想气体处理，比热容取定值，且R g =0.287kJ/(kg·K)，c p = 1.005 k J/(kg·K)。(15分) 4. 某换热器，用4500kg/h 冷水冷却热油，水进口温度为20℃，水的比热容为4.187k J/(kg·K)。2250kg 的热油进口温度为150℃，离开时为65℃，其平均比热2.51 k J/(kg·K)，假设忽略换热器热损失及压降，试求：(a)冷却水的出口温度；(b) 换热过程的熵产；(c)利用冷却热油过程的油和冷却水为热源和冷源，运行热机，问可得最大功率是多少？（15分） 5. 家用手提式干发器出口空气温度 =83℃，速度 =9.1m/s ，出口截面积 =18.7cm 2，进入干发器的空气温度=22℃，速度 =3.7m/s ，压力0.1MPa 。忽略空 气进出口的动能差和位能差及干发器向环境的散热，（1）求此干发器的功率；（2）分析干发器的工作原理。（15分） 工程热力学试卷（10） 1. 2kg 氧气和5kg 某种未知气体混合,混合后的容积为 2.943m 3 ，压力p=0.3MPa ，温度283.69K ，试求该气体的气体常数及分子量。已知氧气R g =260J/(kg·K)。（10分） 2. 若一礼堂的容积是800m 3 ，室温为10℃，今欲使室温升高到20℃，需加热多少？设礼堂墙壁保温良好,空气比热可取定值，定压比热c p =1.005 kJ/(kg·K)， R g =287J/(kg·K)，当地大气压760 mmHg 。(10分) 3. 某空调中心需要供空气折合3300m 3 /h （标准状态），实际送风温度为20℃，表压力1500Pa ，当地大气压=100kPa,试确定送风机实际送风量为每小时多少立方米？风管直径多少米？（已知:空气R g =287J/(kg·K)） （10分） 4. 1kg 某种双原子理想气体经历一可逆多变过程从初态=727℃, p e,1=7.9MPa 膨胀到终态=217℃ , =0.3636MPa 。(1) 求和；(2)求出此过程的多变指数n 并在p-v 图和T-s 图上画出该过程；(3)计算过程的Δu 、Δs 及过程功w 和热量q 。已知：当地大气压=0.1MPa ，气体R g =287 J/(kg·K)，比热可取定值c V =0.718kJ/(kg·K)。（15分） 5. 汽油机定容加热理想循环进气参数为=27℃ , =0.09MPa ，V 1=1×10-3 m 3 ，若循 环压缩比ε=16，定容增压比λ=1.6，循环加热量为920kJ/kg 。假设工质是空气，比热可取定值，c p =1.005 kJ/(kg·K)，R g =287 J/(kg·K)，(1)画出循环p-v 图及T-s 图；(2)求循环的最高温度和最高压力；(3)计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。（15分） 6. 有一建筑物取暖用电加热器为维持室内温度为25℃，需供热120000kJ/h ， (1)求电加热器的电功率；(2)若改用供暖系数为ε'=3.5的热泵供暖，需要多少电功率？(3)室内空气熵变多少？大气环境熵变多少？供暖过程的作功能力各为损失多少？( 已知=0℃) （15分） 7. 新蒸汽流人蒸汽轮机时的焓=3232kJ/kg ，流速c f1=50m/s ；乏汽流出汽轮机时 的焓 =2302kJ/kg ，流速c f2=120m/s ，散热损失和位能差可忽略不计。试求：（1）每 kg 蒸汽流经蒸汽轮机时对外界所作的功；（2）若不计动能差每kg 蒸汽流经蒸汽轮机 时对外界所作的功；（3）若蒸汽流量为10t/h ，求汽轮机的功率。（15分） 8. 在两个恒温热源间工作的某动力循环系统，其高温热源温度=1000K 低温热源 温度 =300K 。循环中工质吸热过程的熵变Δs 1=1.0kJ/(kg·K) ，吸热量 =980kJ/kg ；工质放热过程的熵变Δs 2= –1.02kJ/(kg·K), 放热量 =600kJ/kg 。环境温度 =300K ， 试求：（1）循环的热效率（2）吸热过程和放热过程的熵流和熵产；（3）判断该过程 能否实现。（10分） 例题5-1 证明物质的体积变化与体积膨胀系数、等温压缩率的关系为。 证明因v=f(p,T) 则 讨论 因为 可由实验直接测定，因而本章导出的包含偏导数 的所有方程都可用的形式给出。另外，由实验测定系数后，再积分求取状态方程式，也是由实验得出状态方程式的一种基本方法，如同焦－汤系数一样。对于固体和液体，其一般可由文献查得。 例题5－2 一空调制冷装置，采用氟里昂22作为制冷剂。氟里昂22进入蒸发器时，=5℃，＝0.2；出口状态2为干饱和蒸气。自蒸发器出来，状态2的干饱和蒸气被吸入压缩机绝热压缩到压力＝1.6×Pa时，排向一冷凝器，如图6－12所示。用p－h图求：（1）在蒸发器中吸收的热量；（2）若压缩是可逆绝热的，压缩1kg 氟里昂22所需的技术功以及氟里昂22 的压缩终温 。解工质在蒸发器中的等压吸热过程1－2和在压缩机中的可逆绝热过程2－3表示在p －h图上，如图6－13所示。等压吸热过程1－2已知在湿饱和蒸气区，是一条等压、等温的水平线。其中，状态1位于=5℃的等温线与＝0.2的等干度线的交点。状态2位于==5℃的等温线与x＝1的等干度线的交点。状态3位于＝l.6×Pa 的等压线与=的等熵线的交点。状态点确定后，从图上可读得 ＝247kJ/kg ，＝407kJ/kg ，＝432kJ/kg ，＝58℃ 由此可得蒸发器中的吸热:=(407-247)kJ/kg=160kJ/kg 技术功 =-=(407-432)kJ/kg=-25kJ/kg 压缩终温 ＝58℃ 例题5－3 当地当时大气压力为0.1MPa，空气温度为30℃，相对湿度为60％，试分别用解析法和焓湿图求湿空气的露点，含湿量d ，水蒸气分压力及焓h。 解（1）解析法 水蒸气分压力＝ φ 查饱和蒸汽表得：t ＝30℃时，＝4.246kPa 因而=0.6×4.246kPa=2.548kPa 露点温度是与相应的饱和温度，查饱和蒸汽表得 =()=21.3℃ 含湿量d=0.622=0.622×=1.626×kg/kg(干空气） 湿空气的焓 h=1.005t+d(2501+1.86t)=1.005×30+1.626× (2501+1.86×30)=71.72kJ/(kg.K)(干空气） （2）图解法 如右图所示，由φ＝60％及t＝30℃，在h－d图上找到的交点1，即为湿空气的状态。从图中可读得 d=16.2g/kg（干空气） h=717.7kJ/kg（干空气） 由1点作等d线向下与φ=100%线相交，交点的温度即为=21.5℃；由1点作等d 线向下与＝f(d)相交，即为水蒸气分压力，通过此交点向右侧纵坐标读得＝ 25kPa。 例题 5－4 压力＝100kPa ，温度＝27℃的空气，流经扩压管时压力提高到＝180kPa。问空气进入扩压管时至少有多大流速？这时进口马赫数是多少？应设计成什么形状的扩压管？ 解（1）依题意＝0，根据稳流能量方程 （2） （3）因＜1，所以应设计成渐扩扩压管。 ?2002 东华大学环境学院《工程热力学》网上教学组版权所有 例题5-1 证明物质的体积变化与体积膨胀系数、等温压缩率的关系为。 证明因v=f(p,T) 则 讨论 因为可由实验直接测定，因而本章导出的包含偏导数 的所有方程都可用的形式给出。另外，由实验测定系数后，再积分求取状态方程式，也是由实验得出状态方程式的一种基本方法，如同焦－汤系数一样。对于固体和液体，其一般可由文献查得。 例题5－2 一空调制冷装置，采用氟里昂22作为制冷剂。氟里昂22进入蒸发器时，=5℃，＝0.2；出口状态2为干饱和蒸气。自蒸发器出来，状态2的干饱和蒸气被吸入压缩机绝热压缩到压力＝1.6×Pa时，排向一冷凝器，如图6－12所示。 用p－h图求：（1）在蒸发器中吸收的热量；（2）若压缩是可逆绝热的，压缩1kg 氟里昂22所需的技术功以及氟里昂22的压缩终温。 解工质在蒸发器中的等压吸热过程1－2和在压缩机中的可逆绝热过程2－3表示在p－h图上，如图6－13所示。等压吸热过程1－2已知在湿饱和蒸气 区，是一条等压、等温的水平线。其中，状态1 位于 =5℃的等温线与＝0.2的等干度线的交点。状态2位于==5℃的等温线与x＝1的等干度线的交点。状态3位于＝l.6×Pa 的等压线与=的等熵线的交点。状态点确定后，从图上可读得 ＝247kJ/kg ，＝407kJ/kg， ＝432kJ/kg ，＝58℃ 由此可得蒸发器中的吸热 =(407-247)kJ/kg=160kJ/kg 技术功 =-=(407-432)kJ/kg=-25kJ/kg 压缩终温 ＝58℃例题5－3 当地当时大气压力为0.1MPa，空气温度为30℃，相对湿度为60％，试分别用解析法和焓湿图求湿空气的露点，含湿量d ，水蒸气分压力及焓h。 解（1）解析法 水蒸气分压力＝ φ 查饱和蒸汽表得：t ＝30℃时，＝4.246kPa 因而=0.6×4.246kPa=2.548kPa 露点温度是与相应的饱和温度，查饱和蒸汽表得 =()=21.3℃ 含湿量d=0.622=0.622×=1.626×kg/kg(干空气） 湿空气的焓 h=1.005t+d(2501+1.86t)=1.005×30+1.626× (2501+1.86×30)=71.72kJ/(kg.K)(干空气） （2）图解法 如右图所示，由φ＝60％及t＝30℃，在h－d图上找到的交点1，即为湿空气的状态。从图中可读得 d=16.2g/kg（干空气） h=717.7kJ/kg（干空气） 由1点作等d线向下与φ=100%线相交，交点的温度即为=21.5℃；由1点作等d 线向下与＝f(d)相交，即为水蒸气分压力，通过此交点向右侧纵坐标读得＝25kPa。 例题 5－4 压力＝100kPa ，温度＝27℃的空气，流经扩压管时压力提高到＝180kPa。问空气进入扩压管时至少有多大流速？这时进口马赫数是多少？应设计成什么形状的扩压管？ 解（1）依题意＝0，根据稳流能量方程 （2） （3）因＜1，所以应设计成渐扩扩压管。 1. 判断过程的方向性，求极值 例题4－1欲设计一热机，使之能从温度为973K的高温热源吸热2000kJ，并向温度为303K的冷源放热800kJ。（1）问此循环能否实现？（2）若把此热机当制冷机用，从冷源吸热800kJ，能否可能向热源放热2000kJ？欲使之从冷源吸热800KJ，至少需耗多少功？ 解: （1）方法1：利用克劳修斯积分式来判断循环是否可行。如图4－5a所示 所以此循环能实现，且为不可逆循环。 方法2：利用孤立系熵增原理来判断循环是否可行。如图4－5a所示，孤立系由热源、冷源及热机组成，因此 （a） 式中：ΔSH和ΔSL分别为热源T1及冷源T2的熵变；ΔSE为循环的熵变，即工质的熵变。因为工质经循环恢复到原来状态，所以 ΔSE＝0 （b） 而热源放热，所以 冷源吸热，则 将式（b）、（c）、（d）代入式（a），得 所以此循环能实现。 方法3：利用卡诺定理来判断循环是否可行。若在T1和T2之间是一卡诺循环，则循环效率为 而欲设计循环的热效率为 即欲设计循环的热效率比同温限问卡诺循环的低，所以循环可行。 （2） 若将此热机当制冷机用，使其逆行，显然不可能进行，因为根据上面的分析，此热机循环是不可逆循环。当然也可再用上述3种方法中的任一种，重新判断。 欲使制冷循环能从冷源吸热800N，假设至少耗功Wmin，根据孤立系熵增原理，此时西Δsiso=0，参见图4－5b 于是解得Wmin＝1769kJ 讨论 （1）对于循环方向性的判断可用例题中3种方法的任一种。但需注意的是：克劳修斯积分式适用于循环，即针对工质，所以热量、功的方向都以工质作为对象考虑；而熵增原理表达式适用于孤立系统，所以计算熵的变化时，热量的方向以构成孤立系统的有关物体为对象，它们吸热为正，放热为负。千万不要把方向搞错，以免得出相反的结论。 （2）在例题所列的3种方法中，建议重点掌握孤立系熵增原理方法，因为该方法无论对循环还是对过程都适用。而克劳修斯积分式和卡诺定理仅适用于循环方向性的判断。 2. 典型不可逆过程有效能损失的计算 有温差传热的不可逆过程 例题4－2 将=0.1MPa 、＝250 ℃的空气定压冷却到 =80℃，求单位质量空气放出热量中的有效能为多少？环境温度为27℃，若将比热量全部放给环境，则有效能损失为多少？将热量的有效能及有效能损失表示在T－s图上。解（1）放出热量中的有效能 （2）将此热量全部放给环境，则热量中的有效能全部损失，即 或取空气和环境组成孤立系，则 于是有效能损失为 （3）如图4－12所示，热量的有效能为面积1－2－a－b－1所示。有效能损失为面积b－d－e－f－b所示。 Ⅱ.扩散、混合过程 工质向真空的扩散，不同工质的混合或不同状态的同一工质的混合等都是不可逆过程，要它们恢复原状都要付出代价。 3. 有关 的题型大致有以下几类： 1. 的计算与性质； 2.判断过程方向性，求极值； 3.计算 损失； 4.确定 效率。 前面用熵法计算的问题都可采用 析法求解。 例题4－3试用 分析法求解下题，并求燃气轮机的 效率。 1kg 空气经绝热节流，由状态＝0.6MPa ，＝127℃变化到状态＝0.1 MPa。试确定有效能损失（大气温度＝300K）。 解以第二组数据为例，根据，≤0，判断过程可能性。 取燃气、功源为孤立系 对于1kg的燃气， 其中 于是 所以第二组参数是正确的。对于燃气轮机，因绝热，其拥平衡方程式为 效率 ?2002 东华大学环境学院《工程热力学》网上教学组版权所有 工程热力学试题 一：判断（每题1分，共8分） 1．统熵增加的过程必为不可逆过程。（）2．湿空气的含湿量表示1kg湿空气中水蒸汽的含量。（）3．热能可以全部转化为机械能。（）4．当温度高于临界温度时工质永远处于气态。（）5．对气体加热温度一定升高。（）6．不可逆循环过程工质的熵变等于零。（）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。（） 1. 某循环中，1-2为可逆等熵过程；2-3为可逆过程；3-4为可逆等熵；4-1为可逆定容过程。各过程部分参数如下表所示，填补表内空白并画出其p-v图和T-s图。（15分） 过程Q kJΔU kJ W kJ 1--20470.7 2--3574.3164.7 3--40 4--1-209.60 5. 某位发明家研制了一种可兼作制冷和热泵用的机器，声称若环境温度=283K， 压力p b =0.1013MPa，该装置耗电功率7.5kW，每小时可将100kg0℃的水制成0℃的冰，同时使散热率为5×kJ/h的房间保持恒温t=25℃，请评价其发明的可能性。（设水0℃时凝固热335kJ/kg。）（20分） 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? 4. 利用热水取暖，进入取暖器的热水温度为90℃，流出时温度为50℃，若室内温度维持25℃，为维持室内温度恒定需供热36000kJ/h,求（1）热水流量(kg/s)；（2）以水为系统，求过程的熵流、熵产及作功能力损失；（3）若采用电加热器，加热器的功率多少？作功能力损失多少？已知，水的焓值近似为 ；环境大气温度为0℃。假定空气作理想气体，比热容取定值，气体常数 =287J/(kg·K)、 =1005J/(kg·K)。（15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; 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。 一、1.若已知工质的绝对压力P=，环境压力Pa=，则测得的压差为(B)A.真空pv= B.表压力pg=.真空pv= D.表压力p g= 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则(A) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是(B)=0 =>W 页脚内容1 页脚内容2 1 n c n κ - = - R =，代入上式得 页脚内容3 页脚内容4 页脚内容 6 及内能的变化，并画出p-v 图，比较两种压缩过程功量的大小。（空气： p c =1.004kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK)）（20分） 2．某热机在T1=1800K 和T2=450K 的热源间进行卡诺循环，若工质从热源吸热1000KJ ，试计算：（A ）循环的最大功？（B ）如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K ，在过程中与低温热源的温差为50K ，则该热量中能转变为多少功？热效率是多少？（C ）如果循环过程中，不仅存在传热温差，并由于摩擦使循环功减小10KJ ，则热机的热效率是多少？（14分） 3．已知气体燃烧产物的cp=1.089kJ/kg ·K 和k=1.36，并以流量m=45kg/s 流经一喷管，进口p1=1bar 、T1=1100K 、c1=1800m/s 。喷管出口气体的压力p2=0.343bar ，喷管的流量系数cd=0.96；喷管效率为 =0.88。求合适的喉部截 面积、喷管出口的截面积和出口温度。（空气：p c =1.004kJ/(kgK)， R=0.287kJ/(kgK)）（20分） 一．是非题（10分） 1、√ 2、√ 3、× 4、× 5、√ 6、× 7、× 8、√ 9、×10、√ 二．选择题（10分） 1、B2、C3、B4、B5、A 三．填空题（10分） 1、功W;内能U 2、定温变化过程，定熵变化 3、小，大，0 4、对数曲线，对数曲线 5、 a kpv kRT ==， c M a = 四、名词解释（每题2分，共8分） 孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。 焓：为简化计算，将流动工质传递的总能量中，取决于工质的热力状态的那部分能量，写在一起，引入一新的物理量，称为焓。 热力学第二定律：克劳修斯(Clausius)说法：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文一浦朗克(Kelvin —Plank)说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。 相对湿度：湿空气的绝对湿度v ρ与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s ρ的比值， 称为相对湿度?。 五简答题（8分） 1．湿蒸汽的状态参数p,t,v,x 中，不相互独立的一对是（D ）D ．(p,t)2．在不可逆循环中（B ）A ． ??>?ds T q B ． ??t w >t C ．t DP =t w =t D ．t w > t DP >t 6．如果孤系内发生的过程都是可逆过程，则系统的熵（C ） A ．增大 B ．减小 C ．不变 D ．可能增大，也可能减小21．理想气体的可逆过程方程式=n pv 常数，当n ＝ ∞ 时，即为等体过程。 7．pdv dT c q v +=δ适用于（A ）A ．可逆过程，理想气体 B ．不可逆过程，理想气体 C ．可逆过程，实际气体 D ．不可逆过程，实际气体 8．电厂蒸汽动力循环回热是为了（C ）A ．提高循环初参数 B ．降低循环终参数C ．提高平均吸热温度 D ．提高汽轮机的相对内效率 9．活塞式压气机采取分级压缩（ C ）A ．能省功 B ．不能省功 C ．不一定省功 D ．增压比大时省功 10．理想情况下活塞式压气机余隙体积的增大，将使生产1kg 压缩空气的耗功量（C ）A 增大 B ．减小C ．不变 D ．的变化视具体压缩空气的耗功量 11．下列各项中，不影响燃烧过程热效应的是（C ）A ．反应物的种类 B ．反应温度C ．反应速度D ．反应压力 12．欲使亚声速气流加速到超声速气流应采用（C ）A ．渐缩喷管B ．渐扩喷管C ．缩放喷管D ．前后压差较大直管 13．水蒸汽h －s 图上定压线（C ．在湿蒸汽区是直线，在过热蒸汽区是曲线 14．为提高空气压缩制冷循环的制冷系数，可以采取的措施是（D ） A ．增大空气流量 B ．提高增压比C ．减小空气流量 D ．降低增压比 15．在范德瓦尔方程中，常数b 为考虑气体 而引入的修 正项。（C ）A 分子间内位能 B ．分子运动动能C ．分子本身体积D ．分子间相互作用力 二、多项选择题16．理想气体可逆等温过程的体积变化功w 等于（AC ）A ．2 1 p p RT ln B ．1 2p p RT ln C ．1 2v v RT ln D ．2 1v v RT ln E ．(p 2v 2－p 1v 1) 17．vdp dh q －=δ适用于 AC A ．可逆过程，理想气体 B ．不可逆过程，理想气体 C ．可逆过程，实际气体D ．不可逆过程，实际气体 E ．任意过程，任意气体 18．再热压力若选得合适，将使（BCDE ） A ．汽耗率提高 B ．热耗率提高 C ．循环热效率提高 D ．排汽干度提高 E ．平均吸热温度提高 19．马赫数小于1的气流可逆绝热地流过缩放管时，如果把喷管的渐扩段尾部切去一段，在其他条件不变的情况下，其（BDE ）A ．流量变小B ．流量不变 C ．流量变大 D ．出口压力变大E ．出口速度变大 20．不可逆循环的热效率（BE ） A ．低于可逆循环的热效率 B ．在相同的高温热源和低温热源间低于可逆循环的热效率 C ．高于可逆循环的热效率 D ．在相同的高温热源和低温热源间高于可逆循环的热效率 E ．可能高于，也可能低于可逆循环的热效率 三、填空题 22．在一定的压力下，当液体温度达到 饱和 时，继续加热，立即出现强烈的汽化现象。 23．湿空气的绝对温度是指lm 3湿空气中所含水蒸汽的 质 量 。 24．火电厂常用的加热器有表面式和 混合 式。 25．可逆绝热地压缩空气时，无论是活塞式压气机还是叶轮式压气机，气体在压气机内的 状态变化 规律是相同的。 26．理想气体的绝热节流效应是 零效应 。 27．利用平均比热表计算任意体积气体在定压过程中的吸热量时，应使用公式 Q ＝V 0 )t |c -t |(c 1t 0'p 2t 0'p 1 2?? 。 28．图示通用压缩子图上一状态点A ，其位置表明： 在该状态下气体分子之间的相互作用力 主要表现为 排斥 力。 一、分析说明题： 1、水汽化过程的P-V 与T-S 图上：1点、2线、3区、5态，分别指的是什么？ 答：1点：临界点2线：上界线（干饱和蒸汽线）、下界线（饱和水线）3区：过冷区（液相区或未饱和区）、湿蒸汽区（汽液两相区）、过热蒸汽区（气相区）5态：未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽 2、什么样的的气体可以看成是理想气体？ 答：①分子之间的平均距离相当大，分子的体积与气体的总体积相比可以忽略。②分子之间没有相互的作用力。 ③分子之间的相互碰撞及分子与器壁之间的碰撞均为弹性碰撞。 3、画图分析蒸汽初温及初压的变化对郎肯循环的影响。 ①蒸汽初温的影响： 保持p 1、p 2不变，将t 1提高，2t 1 T 1T η=- 则有：1T ↑，2T 不变?t η↑ 且乏汽干度：2'2x x > ②蒸汽初压的影响： 保持t 1、 p 2不变，提高p 1，2t 1 T 1T η=- 则有：1T ↑，2T 不变?t η↑ 但是乏汽干度：2'2x x < 4、什么叫逆向循环或制冷循环？逆向循环的经济性用什么衡量？其表达式是什么？ 答：在循环中消耗机械能，把热量从低温热源传向高温热源的循环称为逆向循环或制冷循环。或者在P-V 图和T-S 图上以顺时针方向进行的循环。 逆向循环的经济性评价指标有：制冷系数；ε =q 2/W net ；热泵系数：ε ′ =q 1/W net 5、简述绝对压强、相对压强及真空度之间的关系。 答：①当绝对压强大于当地大气压时： 相对压强（表压强）=绝对压强-当地大气压 或 当地绝表P P P -= ②当绝对压强小于当地大气压时：真空度=当地大气压-绝对压强 或 绝当地真空P P P -= 6、绝热刚性容器中间用隔板分开，两侧分别有1kg N 2和O 2，其p 1、T 1相同。若将隔板抽出，则混合前后的温度和熵有什么变化，为什么？ 答: ①因为是刚性绝热容器，所以系统与外界之间既没有热量交换也没有功量交换。②系统内部的隔板抽出后，温度保持不变。③绝热过程系统熵流为零，系统内部为不可逆变化，熵产大于零，因此总熵变大于零。 7、表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否 可能变化？ 答：①表压力或真空度不能作为状态参数进行热力计算，因为表压力或真空度只是一个相对压力。 ②若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 工程热力学考试试卷 All rights reserved. 判断题 1.流动功是系统维持流动所花费的代价，所以流动功不能为0。（×） 2.质量保持不变的系统就是闭口系。（×） 3.处于稳定状态的系统一定处于平衡状态（×） 4.（×） 5.等温过程的膨胀功与与吸收的热量相等。（×） 线比等容线陡。（×） 7.绝热系可以是开口系。（√） 8.可以从单一热源中取热并使之完全转换为功。（√） 9.定容过程对湿蒸汽进行加热，干度一定增大。（×） 10.可逆循环的热效率一定大于不可逆循环的热效率。（×） 任何过程。（×） 分析、简答题 1.“系统经某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，则经不可逆途径系统的熵变必大于可逆途径的熵变。”，这种说法是否正确，为什么？答：不正确。因为熵是状态参数，不论过程是否可逆，只要初终态相同，其熵变均相同，故系统从某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，经不可逆途径系统的熵与可逆途径的熵变相等。 2. 答：通过2点作等温线，分别与过1点的等容线和等压线相交于2v 及2p 点；由于理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数，p v T T T 222==，可以得到p v h h u u 2222,==。 等容过程的吸热量与相同温限下的热力学能的变化相等，可以得到 12u u q v v -=。 等压过程的吸热量与相同温度下的焓的变化相等，可以得到 12h h q p p -=。s T -图上过程线下方的面积表示热量，所以 11212s s q v v v 面积=；11212s s q p p p 面积=。从而可以得到，1121212s s q u u v v v 面积==-；1121212s s q h h p p p 面积==-。 3.某理想气体在v p -图上的两种过程如下图所示，试在s T -图上画出相应的两个过程，指出过程多变指数n 的围，并说明各过程中工质是膨胀还是压缩，吸热还是放热，升温还是降温，降压还是升压。 工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 （闭卷，150分钟） 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分，共40分) 1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？ 答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： = ??? ? ? ++-?=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ 3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分 1分 根据卡诺定理及推论： 1 4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ）如何变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 1212 00ISO Q Q S T T -?= +++R 0S ?=iso 0 S ?= 5. 试由开口系能量方程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计） 答：开口系一般能量方程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程，因此有如下简化条件 ， 则上式可以简化为： 根据质量守恒，有 代入能量方程，有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力？试按分压力给出第i 组元的状态方程。 答：在混合气体的温度之下，当i 组元单独占有整个混合气体的容积（中容积）时对容器壁面所形成的压力，称为该组元的分压力；若表为P i ，则该组元的状态方程可写成：P i V = m i R i T 。 7. 高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈有利？试证明你的结论。 答：否，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。（2分） 证明：T T w q T T T R ?==-= 2 2212ε，当 2q 不变，T ?↑时，↑w 、↓R ε。即在同样2q 下(说明 得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界有用功量，制冷系数下降。（3分） 8. 一个控制质量由初始状态A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态B ，若两过程中热源温度均为 r T 。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。 1．可逆过程一定是准静态过程； 对，因为一个可逆过程，首先应该是准平衡过程。 2．工质经一不可逆循环后其熵一定增加； 错，工质经一不可逆循环后其熵是不变的。 3．第二类永动机违反了热力学第一和第二定律； 错，第二类永动机并不违背热力学第一定律。 4．节流过程是一个等焓过程； 错，节流过程中，流体在孔口附近产生严重的扰动及涡流，处于不稳定状态，因而不能确定各截面的焓值，所以，尽管节流前后焓不变，但不能把节流过程理解为等焓过程。 5．制冷系数是大于1的数； 错，制冷系数是指制冷循环中制冷量与消耗功的比值，可能大于1，也可能小于1。 6．压缩机的余隙容积对压缩机压缩每公斤工质的理论功没有影响； 对，有余隙容积后，如生产增压比相同、质量相同的同种压缩气体，理论上所消耗的功与无余隙容积时相同。 7．熵减少的过程是可以发生的； 对，只对于孤立系统，熵必定增加或不变，但是对于其他非孤立系统，不一定熵增。 8．孤立热力系熵减少的过程是无法实现的； 对，根据熵增原理，孤立系统熵必定增加或不变。 9．热量不可能从低温热源传向高温热源； 错，根据热力学第二定律，热不可能自发的从低温物体转向高温物体。 10．当蒸汽的温度高于饱和温度时，称该蒸汽为过热蒸汽； 错，当蒸汽温度高于对应压力下的饱和温度时，该蒸汽为过热蒸汽。二．名二、名词解释：（15分，每题3分） 1. 混合气体的分压力； 答：在与混合气体温度相同的情况下，每一种组成气体都独自占据体积V时，组成气体的压力成为分压力。 2. “焓”； 答：在有关热工计算中时常有U出现，为了简化公式和简化计算，把它定义为焓，用符号H表示。pV+ 3. 第二类永动机； 答：从环境大气或海水吸收热量不断转化为机械功，这种单一热源下做功的动力机械称为第二类永动机。 4. 孤立热力系； 答：任何一个热力系（闭口系、开口系、绝热系、非绝热系），总可以将它连同与其相互作用的一切物体组成一个复合系统，该复合系统不再与外界有任何形式的能量交换和质量交换，我们称该复合系统为孤立系统。 5. 理想气体； 答：理想气体是一种实际上不存在的假想气体，其分子是些弹性的、不具体积的质点，分子间相互没有作用力。 三．（15分） 空气由初态压力为0.1MPa，温度20℃，经2级压缩机压缩后，压力提高到2MPa。若空气进入各级气缸的温度相同，且各级压缩过程的多变指数均为1.2，求最佳的中间压力为多少？并求生产1kg质量的压缩空气所消耗的理论功？求各级气缸的排气温度为多少？ 解：最佳中间压力MPa p p p447 .0 2 1.0 2 1 2 = ? = =； 理论比功：() KJ p p p p T R n n w n n n n g c 21 . 286 2 1.0 447 .0 2 20 15 . 273 10 06 . 287 1 2.1 2.1 2 1 2.1 1 2.1 3 1 2 3 1 1 2 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? - ? ? ? ? ? ? + ? ? ? - = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? - ?? ? ? ? ? + ?? ? ? ? ? - = - - - - 一．是非题三．填空题（10 分） 1．两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。（） 1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2．闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少（）2．蒸汽的干度定义为_________。 3．容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（）3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________，在临界温度 为__________。 4．理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为 T 2 p 2 k 1 k （） 4．理想气体的多变比热公式为_________ 5．采用Z级冷却的压气机，其最佳压力比公式为_________ 四、名词解释（每题 2 分，共8 分） T 1 p 1 1．卡诺定理： 5．对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。（） 6．工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样的。 （） 7．对于过热水蒸气，干度x 1（） 8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最 多增大到临界流量。（） 9．膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量（） 10．已知露点温度t d 、含湿量 d 即能确定湿空气的状态。（） 二．选择题（10 分） 1．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。 2．压力为10bar 的气体通过渐缩喷管流入1bar 的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（）。 A 流速减小，流量不变（B）流速不变，流量增加 C流速不变，流量不变（D）流速减小，流量增大 3．系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（）。 （A）系统的初、终态；（B）系统所经历的过程； （C）（A）和（B）；（D）系统的熵变。 4．不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（）。 （A）全部水变成水蒸汽（B）部分水变成水蒸汽2．．理想气体 3．水蒸气的汽化潜热 5．含湿量 五简答题（8 分） t t wet 、温度，试用H d —图定性的 d 1.证明绝热过程方程式 2.已知房间内湿空气的 确定湿空气状态。 六．计算题（共54 分） 1．质量为2kg 的某理想气体，在可逆多变过程中，压力从0.5MPa 降至0.1MPa，温度从162℃降至27℃，作出膨胀功267kJ，从外界吸收热量66.8kJ。试求该理想气体的定值比热容c p 和c V p v 图和T s 图上 [kJ/(kg·K)]，并将此多变过程表示在 （图上先画出 4 个基本热力过程线）。（14 分） 2．某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13.5bar，t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0.08bar 的干饱和蒸汽，设环境温度t0=20℃,试求：汽轮机的实际功量、 理想功量、相对内效率（15 分） 3．压气机产生压力为6bar，流量为20kg/s 的压缩空气，已知压气机进口状态 p =1bar，t1 =20℃，如为不可逆绝热压缩，实际消耗功是理论轴功的 1.15 倍，求1 c 压气机出口温度t2 及实际消耗功率P。（已知：空气 p =1.004kJ/(kgK)，气体常数R=0.287kJ/(kgK)）。（15 分） 工程热力学习题集 一、填空题 1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。 2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。 3．单位质量的广延量参数具有 参数的性质，称为比参数。 4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 。 5．只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。 6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。 7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为可逆循环。 9．熵流是由 引起的。 10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。 11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。 12．绝热系是与外界无 交换的热力系。 13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 。 15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 16．卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。 17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。（填大、小） 18．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为不可逆循环。 19．熵产是由 引起的。 20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。 21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。 22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。 23、热力平衡的充要条件是：（ ）。 24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。 25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。 26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。 32.在国际单位制中温度的单位是_______。 一.就是非题 1.两种湿空气的相对湿度相等,则吸收水蒸汽的能力也相等。() 2.闭口系统进行一放热过程,其熵一定减少() 3.容器中气体的压力不变,则压力表的读数也绝对不会改变。() 4.理想气体在绝热容器中作自由膨胀,则气体温度与压力的表达式为 k k p p T T 11212-??? ? ??=() 5.对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析,其结果与所取系统的形式无关。() 6.工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程,则工质熵的变化就是一样的。() 7.对于过热水蒸气,干度1>x () 8.对于渐缩喷管,若气流的初参数一定,那么随着背压的降低,流量将增大,但最多增大到临界流量。() 9.膨胀功、流动功与技术功都就是与过程的路径有关的过程量() 10.已知露点温度d t 、含湿量d 即能确定湿空气的状态。() 二.选择题(10分) 1.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 与B 。 2.压力为10bar 的气体通过渐缩喷管流入1bar 的环境中,现将喷管尾部截去一小段,其流速、流量变化为()。 A 流速减小,流量不变(B)流速不变,流量增加 C 流速不变,流量不变(D)流速减小,流量增大 3.系统在可逆过程中与外界传递的热量,其数值大小取决于()。 (A)系统的初、终态;(B)系统所经历的过程; (C)(A)与(B);(D)系统的熵变。 4.不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后,其结果只能就是()。 (A)全部水变成水蒸汽(B)部分水变成水蒸汽 (C)部分或全部水变成水蒸汽(D)不能确定 5.()过程就是可逆过程。 (A)、可以从终态回复到初态的(B)、没有摩擦的 (C)、没有摩擦的准静态过程(D)、没有温差的 三.填空题(10分) 1.理想气体多变过程中,工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2.蒸汽的干度定义为_________。 3.水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________,在高温时较__________,在临界温度为__________。 4.理想气体的多变比热公式为_________ 5.采用Z 级冷却的压气机,其最佳压力比公式为_________ 四、名词解释(每题2分,共8分) 1.卡诺定理: 2..理想气体 3.水蒸气的汽化潜热 5.含湿量 五简答题(8分) 1、证明绝热过程方程式 2、已知房间内湿空气的d t 、wet t 温度,试用H —d 图定性的确定湿空气状态。 六.计算题(共54分) 1.质量为2kg 的某理想气体,在可逆多变过程中,压力从0、5MPa 降至0、1MPa,温度从162℃降至27℃,作出膨胀功267kJ,从外界吸收热量66、8kJ 。试求该理想气体的定 值比热容p c 与V c [kJ/(kg ·K)],并将此多变过程表示在v p -图与s T -图上(图上 先画出4个基本热力过程线)。(14分) 2.某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13、5bar,t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0、08bar 的干饱与蒸汽,设环境温度t0=20℃,试求:汽轮机的实际功量、理想功量、相对内效率(15分) 3.压气机产生压力为6bar,流量为20kg/s 的压缩空气,已知压气机进口状态1p =1bar,1t =20℃,如为不可逆绝热压缩,实际消耗功就是理论轴功的1、 15倍,求压气 机出口温度2t 及实际消耗功率P 。(已知:空气p c =1、004kJ/(kgK),气体常数R=0、287kJ/(kgK))。(15分) 4.一卡诺循环,已知两热源的温度t1=527℃、T2=27℃,循环吸热量Q1=2500KJ,试求:(A)循环的作功量。(B)排放给冷源的热量及冷源熵的增加。(10分) 一.就是非题(10分) 1、× 2、× 3、× 4、√ 5、√ 6、× 7、× 8、√ 9、×10、× 二.选择题(10分) 1、B 2、A3、A4、A5、C 三.填空题(10分) 一．是非题 1．两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。（ ） 2．闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少（ ） 3．容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（ ） 4．理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为 k k p p T T 11212-??? ? ??= （ ） 5．对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。 （ ） 6．工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样的。 （ ） 7．对于过热水蒸气，干度1>x （ ） 8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。（ ） 9．膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量 （ ） # 10．已知露点温度d t 、含湿量d 即能确定湿空气的状态。 （ ） 二．选择题 （10分） 1．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 。 2．压力为10 bar 的气体通过渐缩喷管流入1 bar 的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（ ）。 （A ） 流速减小，流量不变 （B ）流速不变，流量增加 （C ） 流速不变，流量不变 （D ） 流速减小，流量增大 3．系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（ ）。 （A ） 系统的初、终态； （B ） 系统所经历的过程； [ （C ） （A ）和（B ）； （ D ） 系统的熵变。 4．不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（ ）。 （A ）全部水变成水蒸汽 （B ）部分水变成水蒸汽 （C ）部分或全部水变成水蒸汽 （D ）不能确定 5．（ ）过程是可逆过程。 （A ）.可以从终态回复到初态的 （B ）.没有摩擦的 （C ）.没有摩擦的准静态过程 （D ）.没有温差的 三．填空题 （10分） 1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 工程热力学试题 （本试题的答案必须全部写在答题纸上，写在试题及草稿纸上无效） 说明： 1）答题前请考生务必认真阅读说明； 2）考生允许携带计算器； 3）重力加速度g＝9.80m/s2； 4）本套试题中所用到的双原子理想气体绝热指数K＝； 5）理想气体通用气体常数R＝(mol·k)； 6）标准大气压Pa＝； 7）氧原子量取16，氢原子量取1，碳原子量取12，N原子量取14； 8）空气分子量取29，空气的定压比热Cp=(kg·K)。 一、是非题（每题2分，共20分；正确的打√，错误的打×。） 1、系统从同一始态出发，分别经历可逆过程和不可逆过程到达同一终态，则两个过程该系统的熵变相同。（） 2、循环功越大，热效率越高。（） 3、对于由单相物质组成的系统而言，均匀必平衡，平衡必均匀。（） 4、系统经历不可逆过程后，熵一定增大。（） 5、湿空气相对湿度越高，含湿量越大。（） 6、理想气体绝热节流前后温度不变。（） 7、系统吸热，熵一定增大；系统放热，熵一定减小。（） 8、对于具有活塞的封闭系统，气体膨胀时一定对外做功。（） 9、可逆过程必是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。（） 10、对于实际气体，由焓和温度可以确定其状态。（） 二、填空题（每题5分，共50分） 1、某气体的分子量为44，则该气体的气体常数为。 2、某甲烷与氮的混合气，两组分的体积百分含量分别为70％和30％，则该混气的平均分子量为。 3、300k对应的华氏温度为。 4、卡诺循环热机，从200℃热源吸热，向30℃冷源放热，若吸热率是10kw，则输出功率为。 5、自动升降机每分钟把50kg的砖块升高12m，则升降机的功率为。 6、、30℃的氦气经节流阀后压力降至100kpa，若节流前后速度相等，则节流前管径与节流后管径的比值为。 7、某双原子理想气体的定压比热为，则其定容比热可近似认为等于。 8、容积2m3的空气由、40℃被可逆压缩到1MPa、0.6m3，则该过程的多变指数为。 9、空气可逆绝热地流经某收缩喷管，若进口压力为2MPa，出口 一、判断命题是否正确，错误的加以改正 1、孤立系统的热力状态不能发生变化。 2、答：×，只要孤立系统发生热力过程，其热力状态就会发生变化。 2、工质从同一初态出发，经过一可逆过程和一不可逆过程到达相同的终态，则两种过程中 S g不可逆S g可逆、S f不可逆S f可逆、S不可逆S可逆。 答：×，S f 不可逆S f可逆 3、热力过程中，系统向外界放热，其温度必然降低。 4、答：×，热力过程中，系统向外界放热，其温度不一定降低。 5、一切不可逆循环的热效率答：×，一切循环的热效率t w net。 q1 t w net。 q1 6、系统吸热，其熵一定增加，系统放热，其熵一定减小。 7、答：×，系统吸热，其熵一定增加，系统放热，其熵不一定减小。 6、工质经过不可逆循环后，有 Q 0 ，根据 dS Q dS 0 。T r ，则有 T r 答：×，工质经过不可逆循环后，有Q 0 ，但dS 0 。 T r 二、选择题 1、刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，一部分为高压气体，一部分保持真空，抽去隔板 前后 D A、S 0 ， U 0 ； B 、S0，H 0 ； C、S 0 ， U 0 ； D 、S0，U 0。 2、q c p T w t适用于 C A、任意气体、闭口系统、可逆过程； B、实际气体、开口系统、可逆过程； C、理想气体、开口系统、稳流过程； D、任意气体、开口系统、可逆过程。 3、经过不等温传热后， B A、热量的可用能和废热均减少； B、热量的可用能减少，废热增加； C、热量的可用能不变，废热增加； D、热量的可用能不变，废热减少。 4、当孤立系统中进行了一不可逆过程后，则孤立系统的总能、总熵、总用的变化为 C A、E 0 ， S 0，E X 0； B、E 0 ， S 0，E X 0 C、E 0 ， S 0，E X 0； D、E 0 ， S 0，E X 0 5、在紧闭门窗的房间内，启动一台打开的冰箱，经过一段时间的运行，则室温将 B A、降低； B、升高； C、不变； D、不定。 6、工质不可逆稳态稳流经过某控制容积，则此控制容积内： B A、储存能不变，熵增加； B 、储存能不变，熵不变； C、储存能增加，熵增加； D 、储存能增加，熵不变。 三、简答题 1、什么是可逆过程实现可逆过程的基本条件是什么可逆过程与准静态过程的区别与联系是 什么 答：可逆过程是当系统完成某一过程后，如果令过程沿相同的路径逆行而能使过程中所涉及到 的一切（系统和外界）都回复到原来的状态，而不留下任何的痕迹的过程 实现可逆过程的基本条件是过程无限缓慢，即所有的不平衡势差无限小；没有耗散效应。 可逆过程与准静态过程的共同点：他们都是无限缓慢的、由连续的、无限接近平衡的状态所组成的过程，都可以在坐标图上用连续的实线来表示。 可逆过程与准静态过程的区别是准静态过程着眼与平衡，耗散效应对它无影响，而可逆过程不但强调平衡，而且强调能量传递效果。 2、理想气体从同一初态膨胀到同一终态比体积，定温膨胀与绝热膨胀相比，哪个过程做功 多若为压缩过程，结果又如何 答：对于膨胀过程而言，定温膨胀做功多，若为压缩过程，则定熵压缩耗功多。可以用示功 图来表示。 3、朗肯循环由哪几个过程组成这些热力过程分别在哪些热力设备中完成 答：朗肯循环由定压加热（ 2 分）、定熵膨胀、定压冷却和定熵压缩四个过程组成，这些热 力过程分别在锅炉和过热器、气轮机、冷凝器以及给水泵中完成的。 四、证明题 同济大学《工程热力学》期末模拟试卷 第一部分 选择题（共15分） 一、单项选择题（本大题共15小题，每题只有一个正确答案，答对一题得1分，共15分） 1、压力为10 bar 的气体通过渐缩喷管流入1 bar 的环境中，现将喷管尾部截去一段， 其流速、流量变化为。 【 】 A.流速减小，流量不变 B.流速不变，流量增加 C.流速不变，流量不变 D.流速减小，流量增大 2、某制冷机在热源T 1= 300K ，及冷源T 2= 250K 之间工作，其制冷量为1000 KJ ，消耗功为250 KJ ，此制冷机是 【 】 A.可逆的 B.不可逆的 C.不可能的 D.可逆或不可逆的 3、系统的总储存能为 【 】 A. U B. U pV + C. 2/2f U mc mgz ++ D. 2 /2f U pV mc mgz +++ 4、熵变计算式2121(/)(/)p g s c In T T R In p p ?=-只适用于 【 】 A.一切工质的可逆过程 B.一切工质的不可逆过程 C.理想气体的可逆过程 D.理想气体的一切过程 5、系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态，系统需要进行一个【】过 程 。 【 】 A.可逆绝热压缩 B.不可逆绝热压缩 C.边压缩边吸热 D.边压缩边放热 6、混合气体的通用气体常数，【】。【】 A.与混合气体的成份有关 B.与混合气体的质量有关 C.与混合气体所处状态有关 D.与混合气体的成份、质量及状态均无关系 7、贮有空气的绝热刚性密闭容器中装有电热丝，通电后如取空气为系统，则【】 A.Q＞0，△U＞0，W＞0 B.Q=0，△U＞0，W＞0 C.Q＞0，△U＞0，W=0 D.Q=0，△U=0，W=0 8、未饱和空气具有下列关系【】 A.t＞t w＞t d B.t＞t d＞t w. C.t = t d = t w D.t = t w＞t d 9、绝热节流过程是【】过程。【】 A.定压 B.定温 C.定熵 D.节流前后焓相等 10、抽汽式热电循环的结果是【】 A.提高循环热效率，提高热能利用率 B.提高循环热效率，降低热能利用率 C.降低循环热效率，提高热能利用率 D.降低循环热效率，降低热能利用率 11、一个橡皮气球在太阳下被照晒，气球在吸热过程中膨胀，气球内的压力正比于气球的容积，则气球内的气球进行的是【】 A.定压过程 B.多变过程 C.定温过程 D.定容过程 12、气体的容积比热是指【】 中国自考人——700门自考课程 永久免费、完整 在线学习 快快加入我们吧！ 全国2002年10月高等教育自学考试 工程热力学(一)试题 课程代码：02248 一、单项选择题(本大题共15小题，每小题1分，共15分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要 求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.简单可压缩热力系统的状态可由( ) A.两个状态参数决定 B.两个具有物理意义的状态参数决定 C.两个可测状态参数决定 D.两个相互独立的状态参数决定 2.热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的( ) A.膨胀 B.压缩 C.凝结 D.加热 =△h+w t 适宜于( ) A.稳流开口系统 B.闭口系统 C.任意系统 D.非稳流开口系统 4.锅炉空气预热器中，烟气入口温度为1373K ，经定压放热后其出口温度为443K ，烟气的入口体积是出口体积的 ( ) A.3.1倍 倍 倍 倍 5.理想气体定压过程的势力学能变化量为( ) △t △T 6.理想气体等温过程的技术功=( ) (p 1-p 2) 2 1P P 7.在p —v 图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值( ) A.大 B.小 C.相等 D.可能大，也可能小 8.不可逆机与可逆机相比，其热效率( ) A.一定高 B.相等 C.一定低 D.可能高，可能低，也可能相等 9.若弧立系内发生的过程都是可逆过程，系统的熵( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.可能增大，也可能减小 10.水蒸汽热力过程热力学能变化量△u=( ) B.△h-△(pv) (T 2-T 1) D.2 1t t v c (T 2-T 1) 11.理想气体绝热流经节流阀，节流后稳定截面处的温度( ) A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定 12.热力计算时，回热加热器的出口水温取决于( ) A.回热抽气量 B.回热抽汽压力 C.加热器的给水量 D.加热器的进口温度 13.若再热压力选择适当，则朗肯循环采用再热后( ) A.汽耗率上升，热耗率下降 B.汽耗率下降，热耗率上升 C.汽耗率与热耗率都上升 D.汽耗率与热耗率都下降 14.在定压加热燃气轮机循环中，为达到提高循环热效率的目的，可采用回热技术来提高工质的( ) A.循环最高温度 B.循环最低温度 C.平均吸热温度 D.平均放热温度 15.湿空气中水蒸汽所处的状态( ) A.可以是饱和状态，也可以是过热蒸汽状态 B.只能是饱和状态工程热力学期末考试试题
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