《工程热力学》期末考试卷及答案
昆明理工大学 2012 年《工程热力学》
期末考试卷及答案
考试科目：工程热力学 任课教师：包桂蓉
一、填空题(本大题有 9小题，每小题 2 分，共 18分)
1、相互接触的物体，若他们处于热平衡，则他们的 ___温度 __必相等。
2、 已知湿蒸汽的干度为 0.2，其中干饱和蒸汽的质量为 6 kg ，则饱和液体的质量为 24 kg 。
3、工质绝对压力 p 与大气压力 pb 及表压力 pe 或真空度 pv 的关系：当 p > pb 时，
p pb pe ； 当p < p b 时， p p b p v 。
5、在相同温度的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆循环， 其热效率都 相等 ，与可逆循 环的种类 无关 。
6、空气的比定容热容 cv 为718J (kg K ) ，气体常数为 287J (kg K )；其比定压热容 cp
= 1005J (kg K)
7、孤立系统是热力系统与外界无任何 能量 和__物质 __交换的系统 8、熵增加的过程 不一定
( 填一定或不一定 )是不可逆过程。
9、抽气回热循环改善了朗肯循环，其根本原因在于 水蒸汽的平均吸热温度提高了 //提高了循环热效
率。
二、名词解释（本大题有 4小题，每小题 3 分，共 12分）
1、过热蒸汽：温度高于所处压力对应的饱和温度的蒸汽称为过热水蒸4、用实际气体在两个恒温热源 T 1 和T 2 进行一卡诺循环，则其热效率 T 1 T 2
// 对饱和蒸汽继续定压加热
气形成过热蒸汽。
2、闭口系统：热力系与外界无物质交换的系统。// 与外界只有能量交换而无物质交换
3、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和。// 系统中的热力学能、动能和势能
4、热力学第二定律的克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。
// 热不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。
三、简答题（本大题有 4 小题，每小题 5 分，共20分）
1、热力循环按循环效果及进行方向可分为哪两类？其各自的目的是什么？答：按循环进行的方向和产生的效果分：正向循环与逆向循环正循环：将热能转化为机械能。
逆循环：消耗功，将热量从低温物体传至高温物体。
2、简述蒸汽参数对朗肯循环效率的影响。
答：（1）提高初温，可提高热力循环效率和增大膨胀终点的干度，但受金属材料耐热性能的限制。（2）
在相同的初温和背压下，提高初压也可使热效率增大。会使乏汽干度降低，设备强度的问题。
（3）降低背压可以显著提高循环热效率。受环境温度的限制。
// 提高初温、初压，降低终温、背压，均可提高循环效率。
3、压缩机压缩过程的多变指数n的取值范围是什么？若想减少压缩机所消耗的轴功，压缩过程的多变指数n应增加还是减少？
答： n 1,k ，若想减少压缩机所消耗的轴功，应接近定温过程，压缩过程的多变指数n应减少。// 1 4、热力学第二定律能否表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能。”这种说 法有什么不妥当？答：热力学第二定律的正确表述应是：热不可能全部变为功而不产生其它影响。所给说法中略去了“其它影响”的条件，因而是不妥当、不正确的。 // 不妥当，应表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能而不引起其他任何变化。”，少了“而不引起其他任何变化” 这一句。 四、作图题（本大题有 2 小题，每小题 5 分，共10分） 1、画出蒸汽压缩制冷循环的T-s 图，并说明各过程是在什么设备中完成的？ 作法一 1-2：压气机 2-3：冷凝器 3-4：节流阀 4-1：冷库 过程1-2在压缩机中完成； 过程2-3 在冷凝器中完成；过程3-4 在节流机构中完成；过程4-1在蒸发器中完成。 上面这两幅图及答案都符合要求，都正确） 2、试在所给参数坐标图上定性地画出理想气体过点1的下述过程，分别指出该过程的过程指数n 应当 在什么数值范围内（图中请标明四个基本过程线）：1）压缩、升温、吸热的过程 2）膨胀、降温、吸热的过程 vs 答：(1) n k ；(2) 1 n k 五、计算题（本大题有 4 小题，，共 40分） 1、（10分）5g 氩气经历一个热力学能不变的过程，初始状态 p 1 = 6.0 105 Pa ， t 1 600K ，膨胀终了体 积V 2 3V 1 ，氩气可作为理想气体，且假定热容为定值，求终温、终压及总熵变量。 （已知 Ar 的 Rg=0.208kJ kg K ） 解：氩气 Ar 可看为理想气体，其热力学能只是温度的单一函数，故等热力学能过程也即等温过程， T2=T1=600K 。根据理想气体的状态方程有 S m(c p ln T 2 R g ln p 2 ) T 1 p 1 0.005 0.208 ln 0.2 1.14 10 3kJ /K 0.6 // 由于热力学能不变，故温度不变， t2 t1 600K p 2 p 1 v 1 0.6 106 1 0.2 106Pa v 2 3 s Rgln v 2 0.208 ln3 0.229J (kg K) v 1 S m s 5 10 3 0.229 1.145 10 3kJ K p 2 p 1 v 1 0.6 106 v 2 1 0.2 106 Pa 3 由附表查出 Ar 的 Rg 0.208kJ /(kg K) mRgln p 2 p 1 定温： p 1v 1 p 2v 2 2、（8 分）空气在加热器中吸热后，流入喷管进入绝热膨胀（如图所示）。若已知进入加热器时空气的焓值为h1280kJ kg ，流速为c150m s，在加热器中吸收的热量为 q 360kJ kg ，在喷管出口处空气的焓值为h3560kJ kg ，试求喷管出口处空气的流速。 h3 根据卡诺定理及推论： S ISO T Q1 1 Q T2 2 0 0 t t,C S iso 0 则： iso 。 1 Q2 1 T2 Q1 T1 2 解：h1 c21q 2 c3 2