工程热力学试题答案

工程热力学试题答案
工程热力学试题答案

北京信息科技大学 2008~2009学年第1学期

《工程热力学》课程期末考试试卷答案

授课系别:机电工程学院 适用班级:车0601-车0602 考试形式:闭卷

班级: 姓名: 学号:

一、判断题(正确√,错误×,每题1分,共15分)

1、闭口系统进行一放热过程,其熵一定减少 ( × )

2、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、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。 ( √ )

4、工质经过不可逆过程的熵变必然等于经历可逆过程的熵变。 ( × )

5、对于过热水蒸气,干度1>x 。 ( × )

6、系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下,不考虑外力场作用,宏观热力性质不随时间而变化的状态。 ( √ )

7、工质经历一可逆循环,其∮d s =0,而工质经历一不可逆循环,其∮d s >0。 ( × )

8、任何动力循环,循环净功w0总等于循环净热量q0,即总有w0= q0。 ( √ )

9、稳定流动系统进出口工质的状态相同。 ( × ) 10、不可能从单一热源取热使之完全变为功。 ( × ) 11、 通用气体常数对实际气体和理想气体都是一个不变的常数。 ( × ) 12、理想气体的热力学能、焓和熵不仅仅是温度的单值函数。 ( √ ) 13、处于平衡状态的热力系,各处应具有均匀一致的温度和压力。 ( √ ) 14、水蒸气在定温过程中w q =。 ( × ) 15、理想气体绝热节流后温度不变。 ( √ )

二、选择题(将正确答案对应的字母填入括弧中,每题1分,共15分)

1、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 )。

(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。

2、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 )。

(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

3、工质熵减少的过程( B )

(A)不能进行(B)可以进行

(C)必须伴随自发过程才能进行

4、闭口系统功的计算式W = U1-U2 ( A )

(A)适用于可逆与不可逆的绝热过程。

(B)只适用于绝热自由膨胀过程。

(C)只适用于理想气体的绝热过程。

(D)只适用于可逆绝热过程。

5、下面那个过程是可逆过程。( C )

(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

6、不可逆循环的熵产必然是( B )。

A、等于零

B、大于零

C、小于零

7、确定湿蒸汽状态的一组参数是 C

(A)p、T; (B) 'v, ''v(C)T,X (D)上述三者之一

8、同一地点,普通锅中的开水与高压锅中的开水( D )

(A)温度相同,压力不同; (B)压力相同,温度不同

(C)压力相同,温度相同; (D)压力不同,温度不同

9、在所列的压力中哪个不是状态参数(B、C )。

A、绝对压力

B、分压力

C、表压力

10、功损来自于(C )。

A、不等温传热

B、物质交换

C、运动摩擦

11、不可逆损失来源于(A、B、C)。

A、运动摩擦

B、不等温传热

C、任何耗散效应

12、干度χ的取值可以是(A、C )。

A、χ=1

B、χ>1

C、χ<1

13、卡诺热机效率比实际热机效率(C )。

A、小

B、二者相等

C、大

14、制冷系数ε可以是(A、B、C )。

A、大于1

B、等于1

C、小于1

15、供热系数ζ可以是(A、B、C )。

A、大于1

B、等于1

C、小于1

三、简单计算:(每题10分,共30分)

(一)某容器被一刚性壁分成两部分,在容器的不同部位安装有压力表,如下图所示。压力表B上的读数为75kPa, 压力表C上的读数为0.11MPa。如果大气压力为97kPa,试确定压力表A上的读数及容器两部分内空气的绝对压力。(10分)

解:P1=P c+P b=0.11MPa+0.097MPa=0.207MPa

∵P 1=P B +P 2 ∴P 2= P 1-P B =0.207-0.075=0.132MPa ∵P 2=P A +P b ∴P A = P 2-P b =0.132-0.097=0.035MPa

(二)系统经一热力过程,放热8kJ ,对外作功26 kJ 。为使其返回原状态,对系统加热6 kJ ,问需对系统作功多少?

解:根据能量方程有

111Q U W =?+ 222Q U W =?+

12U U ?=-? 1122Q W W Q ∴-=- 2121

W Q Q W =+- 2121862628W Q Q W =+-=-+-=-(kJ)

(三)请画出朗肯循环的p-v 图、T-s 图和h-s 图并推导朗肯循环的热效率。

解:p-v 图、T-s 图和h-s 图如下:

泵功一般很小,占0.8~1%,忽略泵功

所以,朗肯循环的热效率为:

四、证明题:(10分)

有二物体质量相同,均为m ;比热容相同,均为cp

(比热容为定值,不随温度变化)。A 物体初温为TA ,B 物体初温为TB (TA> TB )。用它们作为热源和冷源,使可逆热机工作于其间,直至二物体温度相等为止。试证明: 二物体最后达到的平衡温度为

T T T m A B =

[证明]m T 可由计算熵增办法证明。将热源A T 、冷源B T 和热机考虑为一个孤立系,因整个过程是可逆的,因此0S ?=弧

汽轮机作功:

2

121,h h w s -=-凝汽器中的定压放热量: 3

22h h q -=水泵绝热压缩耗功:

3

443,h h w s -=-锅炉中的定压吸热量:

4

11h h q -=1213

t h h h h η-≈

-

ln ln 0

m

m A

B A

B

T T p p T

T

m m p p A B

S S S S Q Q m m T

T

dT dT mC mC T

T T T

mC mC T T δδ?=?+?+?=++?

?

=+??=+=A B 弧热机

ln

ln m B A m T T T T = m B A m

T T T T = 所以

m T

=

五、综合应用题:(每题15分,共30分)

(一)某热机在每个循环中从T1=600K 的高温热源吸收Q1=419kJ 的热量和可逆地向T2=300K 的低温热源假设分别排出(1)Q2=209.5kJ ;(2) Q2=314.25kJ ;(3) Q2=104.75kJ 热量,请分别利用卡诺定理、孤立系统熵增原理、克劳休斯积分不等式计算证明,在这三种情况中,哪个是不可逆的、哪个是可逆的和哪个是不可能的?并对不可逆循环计算出其不可逆损失,大气环境温度T0=300K (20分)

1.采用孤立系统熵增原理证明

(1) 1212419209.5

()0600300Q Q S T T --?=+=

+=孤,可逆 (2) 1212419314.25

()0.3492/0600300Q Q S kJ K T T --?=+=+=>孤,不可逆 (3) 1212419104.75

()0600300

Q Q S T T --?=

+=+<孤,不可能 (4) 0()3000.3492104.76L T S kJ =?=?=孤 2.采用卡诺定理证明 21300

110.5600tc T T η=-=-

= (1)21209.5110.5419

t tc Q Q ηη=-

=-== 可逆 (2) 21341.25

1110.750.25419t tc Q Q ηη=-=-=-=<,不可逆 (3) 21104.751110.250.75419

t tc Q Q ηη=-

=-=-=>,不可能 (4) 104.76L kJ =

3.采用克劳修斯积分计算证明

(1)1212419209.5

0600300

Q Q T T --+

=+=,可逆

(2)1212419314.250.3492/0600300Q Q kJ K T T --+=+=-<,不可逆 (3)

1212419104.750600300

Q Q T T --+=+>,不可能 (4) 104.76L kJ =

(二)已知活塞式内燃机定容加热循环的进气参数为 p 1=0.1 MPa 、t 1=50 ℃,压缩比ε=6,加入的热量q 1=750 kJ/kg 。试求循环的最高温度、最高压力、压升比、循环的净功和理论热效率。认为工质是空气并按定比热容理想气体计算。

[解] 活塞式内燃机定容加热循环的图示见a)、b)图示

1.4κκ==,理论热效率由(6-5)式得:

0,1

1.41

1

11151.16%6

t v κηε

--=-

=-

=

循环净功 017500.5116387.7/tv W q kJ kg η=?=?=

最高温度3T 须先求出2T ,因12→过程是等熵过程,由(3-89)式得

()

01

1.4

1212(273.1550)6661.71V T T K V κ-??==+?= ?

??

因为 11

032

()v v q q C T T ==- 所以 13m a x 2

750661.711706.280.718

v q T T T K C ==+=+= 最高压力3P 须先求出2P 和23λ→过程是定容过程,因此

33

22

P T P T λ==

即 1706.28

2.5786661.71

λ=

=

所以 3max 2

P P P λ==? 0

1.41212161

2.2860V P P bar V κ??

==?=

???

则 3 2.578612.286031.6807P bar

=?= (b)

(a)

工程热力学期末考试试题

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 s>s′>s″>s′s>s″ 16.可逆绝热稳定流动过程中,气流焓的变化与压力变化的关系为(B) ====pdv 17、饱和湿空气的相对湿度(B)A.>1B.=1C.<<<1 18.湿空气的焓h为(D)湿空气的焓湿空气的焓干空气与1kg水蒸汽焓之和干空气的焓与1kg干空气中所含水蒸汽的焓之和 二、多项选择题 1.单位物量的理想气体的热容与_____有关。(ACDE)A.温度B.压力C.气体种类D.物量单位E.过程性质 2.卡诺循环是__AD___的循环。 A.理想化 B.两个定压、两个绝热过程组成 C.效率最高 D.可逆 3.水蒸汽h-s图上的定压线(AD)A.在湿蒸汽区为直线B.在过热蒸汽区为直线C.在湿蒸汽区为曲线 D.在过热蒸汽区为曲线 E.在湿蒸汽区和过热蒸汽区是斜率不同的直线 4.理想气体经绝热节流后,前后稳定截面上的__BD___相等。 5.A.压力B.温度C.比体积D.焓E.熵

工程热力学(第五版_)课后习题答案

工程热力学(第五版_)课后 习题答案 本页仅作为文档页封面,使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March

2-2.已知2N 的M =28,求(1)2N 的气体常数;(2)标准状态下2N 的比容和密度;(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解:(1)2N 的气体常数 28 83140==M R R =)/(K kg J ? (2)标准状态下2N 的比容和密度 1013252739.296?==p RT v =kg m /3 v 1= ρ=3/m kg (3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv =p T R 0=kmol m /3 2-3.把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里,起始表压力301=g p kPa ,终了表压力3.02=g p Mpa ,温度由t1=45℃增加到t2=70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B = kPa 。 解:热力系:储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 1 111RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2222RT v p m = 根据题意 容积体积不变;R = B p p g +=11 (1) B p p g +=22 (2) 27311+=t T (3) 27322+=t T (4) 压入的CO 2的质量

)1122(21T p T p R v m m m -= -= (5) 将(1)、(2)、(3)、(4)代入(5)式得 m= 2-5当外界为标准状态时,一鼓风机每小时可送300 m 3的空气,如外界的温度增高到27℃,大气压降低到,而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3,问鼓风机送风量的质量改变多少 解:同上题 1000)273 325.1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m = 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为的空气3 m 3,充入容积 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同,问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到设充气过程中气罐内温度不变。 解:热力系:储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法: 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875.810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 ==m m t 2 第二种解法 将空气充入储气罐中,实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气;或者说、 m 3的空气在下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 、 m 3的空气在下占体积为 5.591 .05.87.01221=?==P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3,则要压缩 m 3的空气需要的时间 == 3 5.59τ 2-8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体,气缸中空气的温度为18℃

工程热力学第四版课后思考题答案

1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 不一定,稳定流动系统内质量也保持恒定。 2.有人认为开口系统内系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。对不对,为什么?不对,绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递(传热量),随物质进出的热能(准确地说是热力学能)不在其中。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系?平衡状态一定是稳定状态,稳定状态则不一定是平衡状态。 4.倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式 p =pb +p g (p > p b), p = p b -pv (p < p b ) 中,当地大气压是否必定是环境大气 压? 当地大气压p b 改变,压力表读数 就会改变。当地大气压 pb 不一定是环境大气压。 5.温度计测温的基本原理是什么? 6.经验温标的缺点是什么?为什么? 不同测温物质的测温结果有较大的误差,因为测温结果 依赖于测温物质的性质。 7.促使系统状态变化的原因是什么? 举例说明。 有势差(温度差、压力差、浓度差、电位差等等)存在。 8.分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象,说明这些是什么系统。 参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统(闭口系统——忽略蒸发时)、正在运行的电视机是闭口系统。 9.家用电热水器是利用电加热水的家用设备,通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制体(但不包括电加热器),这是什么系统?把电加热器包括在研究对象内,这是什么系统?什么情况下能构成孤立系统? 不包括电加热器为开口(不绝热)系统(a 图)。包括电加热器则为开口绝热系统(b 图)。 将能量传递和质量传递(冷水源、热水汇、热源、电源等)全部包括在内,构成孤立系统。或者说,孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。 4题图 9题图

工程热力学试卷终极版

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。

工程热力学第四版课后思考题答案

1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 不一定,稳定流动系统内质量也保持恒定。 2.有人认为开口系统内系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。对不对,为什么?不对,绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递(传热量),随物质进出的热能(准确地说是热力学能)不在其中。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系?平衡状态一定是稳定状态,稳定状态则不一定是平衡状态。 4.倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式 p =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b ) 中,当地大气压是否必定是环境大气 压? 当地大气压p b 改变,压力表读数就会改变。当地大气压 p b 不一定是环境大气压。 5.温度计测温的基本原理是什么? 6.经验温标的缺点是什么?为什么? 不同测温物质的测温结果有较大的误差,因为测温结果 依赖于测温物质的性质。 7.促使系统状态变化的原因是什么? 举例说明。 有势差(温度差、压力差、浓度差、电位差等等)存在。 8.分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象,说明这些是什么系统。 参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统(闭口系统——忽略蒸发时)、正在运行的电视机是闭口系统。 9.家用电热水器是利用电加热水的家用设备,通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制体(但不包括电加热器),这是什么系统?把电加热器包括在研究对象内,这是什么系统?什么情况下能构成孤立系统? 不包括电加热器为开口(不绝热)系统(a 图)。包括电加热器则为开口绝热系统(b 图)。 将能量传递和质量传递(冷水源、热水汇、热源、电源等)全部包括在内,构成孤立系统。或者说,孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。 4题图 9题图

工程热力学习题集答案

工程热力学习题集答案一、填空题 1.常规新 2.能量物质 3.强度量 4.54KPa 5.准平衡耗散 6.干饱和蒸汽过热蒸汽 7.高多 8.等于零 9.与外界热交换 10.7 2g R 11.一次二次12.热量 13.两 14.173KPa 15.系统和外界16.定温绝热可逆17.小大 18.小于零 19.不可逆因素 20.7 2g R 21、(压力)、(温度)、(体积)。 22、(单值)。 23、(系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零)。 24、(熵产)。 25、(两个可逆定温和两个可逆绝热) 26、(方向)、(限度)、(条件)。

31.孤立系; 32.开尔文(K); 33.-w s =h 2-h 1 或 -w t =h 2-h 1 34.小于 35. 2 2 1 t 0 t t C C > 36. ∑=ω ωn 1 i i i i i M /M / 37.热量 38.65.29% 39.环境 40.增压比 41.孤立 42热力学能、宏观动能、重力位能 43.650 44.c v (T 2-T 1) 45.c n ln 1 2T T 46.22.12 47.当地音速 48.环境温度 49.多级压缩、中间冷却 50.0与1 51.(物质) 52.(绝对压力)。 53.(q=(h 2-h 1)+(C 22 -C 12 )/2+g(Z 2-Z 1)+w S )。 54.(温度) 55. (0.657)kJ/kgK 。 56. (定熵线)

57.(逆向循环)。 58.(两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程) 59.(预热阶段、汽化阶段、过热阶段)。 60.(增大) 二、单项选择题 1.C 2.D 3.D 4.A 5.C 6.B 7.A 8.A 9.C 10.B 11.A 12.B 13.B 14.B 15.D 16.B 17.A 18.B 19.B 20.C 21.C 22.C 23.A 三、判断题 1.√2.√3.?4.√5.?6.?7.?8.?9.?10.? 11.?12.?13.?14.√15.?16.?17.?18.√19.√20.√ 21.(×)22.(√)23.(×)24.(×)25.(√)26.(×)27.(√)28.(√) 29.(×)30.(√) 四、简答题 1.它们共同处都是在无限小势差作用下,非常缓慢地进行,由无限接近平衡 状态的状态组成的过程。 它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在,可逆过程不会产生任何能量的损耗。 一个可逆过程一定是一个准平衡过程,没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。 2.1kg气体:pv=R r T mkg气体:pV=mR r T 1kmol气体:pV m=RT nkmol气体:pV=nRT R r是气体常数与物性有关,R是摩尔气体常数与物性无关。 3.干饱和蒸汽:x=1,p=p s t=t s v=v″,h=h″s=s″

河南城建学院期末考试考查试题 工程热力学试卷答案

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 = ? ? ? ? ? ? ? ? - ? ? ? ? ? ? + ? ? ? - = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? - ?? ? ? ? ? + ?? ? ? ? ? - = - - - -

工程热力学-课后思考题答案

第一章基本概念与定义 1.答:不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定 2.答:这种说法是不对的。工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。 3.答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4.答:压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。 5.答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。 6.答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。 7.答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。 8.答:(1)第一种情况如图1-1(a),不作功(2)第二种情况如图1-1(b),作功(3)第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来,第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。 9.答:经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。系统和外界整个系统不能恢复原来状态。 10.答:系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后,系统恢复到原来状态,外界没有变化;若存在不可逆因素,系统恢复到原状态,外界产生变化。 11.答:不一定。主要看输出功的主要作用是什么,排斥大气功是否有用。

工程热力学思考题答案,第三章

第三章 理想气体的性质 1.怎样正确看待“理想气体”这个概念?在进行实际计算是如何决定是否可采用理想气体的一些公式? 答:理想气体:分子为不占体积的弹性质点,除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实际气体在低压高温时的抽象,是一种实际并不存在的假想气体。 判断所使用气体是否为理想气体(1)依据气体所处的状态(如:气体的密度是否足够小)估计作为理想气体处理时可能引起的误差;(2)应考虑计算所要求的精度。若为理想气体则可使用理想气体的公式。 2.气体的摩尔体积是否因气体的种类而异?是否因所处状态不同而异?任何气体在任意状态下摩尔体积是否都是 0.022414m 3 /mol? 答:气体的摩尔体积在同温同压下的情况下不会因气体的种类而异;但因所处状态不同而变化。只有在标准状态下摩尔体积为 0.022414m 3 /mol 3.摩尔气体常数 R 值是否随气体的种类不同或状态不同而异? 答:摩尔气体常数不因气体的种类及状态的不同而变化。 4.如果某种工质的状态方程式为pv =R g T ,那么这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数吗? 答:一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体,那么其比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。 5.对于一种确定的理想气体,()p v C C 是否等于定值?p v C C 是否为定

值?在不同温度下()p v C C -、p v C C 是否总是同一定值? 答:对于确定的理想气体在同一温度下()p v C C -为定值, p v C C 为定值。在不同温度下()p v C C -为定值,p v C C 不是定值。 6.麦耶公式p v g C C R -=是否适用于理想气体混合物?是否适用于实际 气体? 答:迈耶公式的推导用到理想气体方程,因此适用于理想气体混合物不适合实际气体。 7.气体有两个独立的参数,u(或 h)可以表示为 p 和 v 的函数,即(,)u u f p v =。但又曾得出结论,理想气体的热力学能、焓、熵只取决于温度,这两点是否矛盾?为什么? 答:不矛盾。实际气体有两个独立的参数。理想气体忽略了分子间的作用力,所以只取决于温度。 8.为什么工质的热力学能、焓、熵为零的基准可以任选?理想气体的热力学能或焓的参照状态通常选定哪个或哪些个状态参数值?对理想气体的熵又如何? 答:在工程热力学里需要的是过程中热力学能、焓、熵的变化量。热力学能、焓、熵都只是温度的单值函数,变化量的计算与基准的选取无关。热力学能或焓的参照状态通常取 0K 或 0℃时焓时为0,热力学能值为 0。熵的基准状态取p 0=101325Pa 、T 0=0K 熵值为 0 。 9.气体热力性质表中的h 、u 及s 0的基准是什么状态? 答:气体热力性质表中的h 、u 及s 0的基准是什么状态00(,)T P 00T K =

工程热力学期末试卷及答案

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)

工程热力学考研试题及答案

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。

最新工程热力学课后作业答案第五版

工程热力学课后作业答案第五版

2-2.已知2N 的M =28,求(1)2N 的气体常数;(2)标准状态下2N 的比容和密度;(3) MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解:(1)2N 的气体常数 28 8314 0= = M R R =296.9)/(K kg J ? (2)标准状态下2N 的比容和密度 101325 2739.296?== p RT v =0.8kg m /3 v 1= ρ=1.253/m kg (3) MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv = p T R 0=64.27kmol m /3 2-3.把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里,起始表压力 301=g p kPa ,终了表压力3.02=g p Mpa ,温 度由t1=45℃增加到t2=70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B =101.325 kPa 。 解:热力系:储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 1 1 11RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2 2 22RT v p m = 根据题意 容积体积不变;R =188.9 B p p g +=11 (1) B p p g +=22 (2) 27311+=t T (3) 27322+=t T (4) 压入的CO 2的质量

)1 122(21T p T p R v m m m -= -= (5) 将(1)、(2)、(3)、(4)代入(5)式得 m=12.02kg 2-5当外界为标准状态时,一鼓风机每小时可送300 m 3的空气,如外界的温度增高到27℃,大气压降低到99.3kPa ,而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3,问鼓风机送风量的质量改变多少? 解:同上题 1000)273 325.1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m =41.97kg 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa 的空气3 m 3,充入容积8.5 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同,问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到0.7MPa ?设充气过程中气罐内温度不变。 解:热力系:储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法: 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875 .810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 == m m t 2 19.83min 第二种解法 将空气充入储气罐中,实际上就是等温情况下把初压为0.1MPa 一定量的空气压缩为0.7MPa 的空气;或者说0.7MPa 、8.5 m 3的空气在0.1MPa 下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 0.7MPa 、8.5 m 3的空气在0.1MPa 下占体积为 5.591 .05 .87.01221=?== P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩0.1MPa 的空气3 m 3,则要压缩59.5 m 3的空气需要的时间 == 3 5 .59τ19.83min 2-8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体,气缸中空气的温度为18℃,质量为2.12kg 。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B =101kPa ,问:(1)气缸中空气的终温是多少?(2)终态的比容是多少?(3)初态和终态的密度各是多少?

(完整版)工程热力学习题集附答案

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_______。

工程热力学期末试题及答案

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 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 则: 。1分 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。 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 。 B 隔板 A 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W R 0S ?=22t t,C 1111Q T Q T ηη==-=-iso 0S ?=iso 0 S ?=

工程热力学课后题答案

习题及部分解答 第一篇 工程热力学 第一章 基本概念 1. 指出下列各物理量中哪些是状态量,哪些是过程量: 答:压力,温度,位能,热能,热量,功量,密度。 2. 指出下列物理量中哪些是强度量:答:体积,速度,比体积,位能,热能,热量,功量,密度。 3. 用水银差压计测量容器中气体的压力,为防止有毒的水银蒸汽产生,在水银柱上加一段水。若水柱高 mm 200,水银柱高mm 800,如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ,试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ?解:根据压力单位换算 kPa p p p p kPa Pa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==?=?==?=?= 4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量,如图2-27所示。若已知斜管倾角 30=α,压力计中 使用3/8.0cm g =ρ 的煤油,斜管液体长度mm L 200=,当地大气压力MPa p b 1.0=,求烟 气的绝对压力(用MPa 表示)解: MPa Pa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -?==???==α ρ MPa p p p v b 0992.0108.7841.06=?-=-=- 5.一容器被刚性壁分成两部分,并在各部装有测压表计,如图2-28所示,其中C 为压力表,读数为 kPa 110,B 为真空表,读数为kPa 45。若当地大气压kPa p b 97=,求压力表A 的读数(用kPa 表示) kPa p gA 155= 6. 试述按下列三种方式去系统时,系统与外界见换的能量形式是什么。 (1).取水为系统; (2).取电阻丝、容器和水为系统; (3).取图中虚线内空间为系统。 答案略。 7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量,起读数为MPa 4.13;冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量,其读数为mmHg 706。若大气压力为MPa 098.0,试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力(用MPa 表示) MPa p MPa p 0039.0;0247.021== 8.测得容器的真空度 mmHg p v 550=,大气压力 MPa p b 098.0=,求容器内的绝对压力。若大气

工程热力学思考题答案

第十一章制冷循环 1.家用冰箱的使用说明书上指出,冰箱应放置在通风处,并距墙壁适当距离,以及不要把冰箱温度设置过低,为什么 答:为了维持冰箱的低温,需要将热量不断地传输到高温热源(环境大气),如果冰箱传输到环境大气中的热量不能及时散去,会使高温热源温度升高,从而使制冷系数降低,所以为了维持较低的稳定的高温热源温度,应将冰箱放置在通风处,并距墙壁适当距离。 在一定环境温度下,冷库温度愈低,制冷系数愈小,因此为取得良好的经济效益,没有必要把冷库的温度定的超乎需要的低。 2.为什么压缩空气制冷循环不采用逆向卡诺循环 答:由于空气定温加热和定温放热不易实现,故不能按逆向卡诺循环运行。在压缩空气制冷循环中,用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程。 3.压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机,压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法为什么 答:压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程,不可逆绝热节流熵增大,所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。而压缩蒸气制冷循环在膨胀过程中,因为工质的干度很小,所以能得到的膨胀功也极小。而增加一台膨胀机,既增加了系统的投资,又降低了系统工作的可靠性。因此,为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。

4.压缩空气制冷循环的制冷系数、循环压缩比、循环制冷量三者之间的关系如何 答: 压缩空气制冷循环的制冷系数为:()() 14 2314-----o o net k o q q h h w q q h h h h ε= == 空气视为理想气体,且比热容为定值,则:()() 14 2314T T T T T T ε-= --- 循环压缩比为:2 1 p p π= 过程1-2和3-4都是定熵过程,因而有:1 3 22114 k k T T P T P T -??== ??? 代入制冷系数表达式可得:11 1 k k επ -= - 由此式可知,制冷系数与增压比有关。循环压缩比愈小,制冷系数愈大,但是循环压缩比减小会导致膨胀温差变小从而使循环制冷量减小,如图(b )中循环1-7-8-9-1的循环压缩比较循环1-2-3-4-1的小,其制冷量 (面 T s O 4′ 9′ 1′ O v (a (b ) 压缩空气制冷循环状态参数

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