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-第 1 页工程热力学复习资工程热力学复习资料料-第 2 页一、选择题：一、选择题：1、在pv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(B)A.大B.小C.相等D.可能大，也可能小2、不可逆热机与可逆热机相比，其热效率(C)A.一定高B.相等C.一定低D.可能高，可能低，也可能相等3、pvMcMc的数值是（D）A.与状态有关B.与气体性质有关C.与过程有关D.常数4、某制冷机在热源1T=300K 及冷源2T=250K 之间工作，其制冷量为 1000kJ，消耗功为 250kJ,此制冷机是（C）A.可逆的B.不可逆的C.不可能的D.可逆或不可逆的5、水蒸汽的汽化潜热随压力升高而（C）A.增加B.不变C.减小D.先增后减6、理想气体绝热流经节流阀，节流后稳定截面处的温度(B)A.升高B.降低C.不变D.无法确定7、渐缩喷管中，气流的马赫数（A）A.只能小于 1B.只能小于 1 或等于 1C.只能大于 1D.只能大于或等于 18、已知燃气轮机理想定压加热循环中，压气机进、出口空气的温度为 T1、T2；燃气轮机进、出口燃气的温度为 T3、T4，则其循环热效率为（D）A.431TTB.211TTC.32411TTTTD.41321TTTT9、绝对压力p，表压力pg、环境压力pa间的关系为（C）A.p+pg pb=0B.p+pb-pg=0C.p-pg-pb=0D.pb+pg+p=010、活塞式压气机的余隙比是指余隙容积与(C)之比。A.滞胀容积B.有效容积C.活塞排量D.气缸总容积11.twdhdq只适用于(B)A.理想气体可逆过程B.任何工质任何过程C.理想气体任何过程D.任何工质可逆过程12.水的液体热随压力升高而(A)A.增加;B.不变;C.减小D.先增后减13.喷管出口流速公式10 0021()1pcp vp适用于(A)A.任何气体的定熵流动B.理想气体一切流动C.理想气体绝热流动D.理想气体可逆绝热流动-第 3 页15.热泵的供热系数等于 5，则该热泵作为制冷机用时，其制冷系数等于(C)A.6B.5C.4D.315.理想气体某一过程的技术功wt等于吸热量q，该过程是(C)A.定压过程B.定容过程C.定温过程D.绝热过程16.绝热节流过程是(A)A.定焓过程B.不可逆过程C.准平衡过程D.定熵过程17.采用定压加热循环方式的燃气轮机装置压气机中的实际过程可简化为(B)A.定温压缩过程B.绝热压缩过程C.多变压缩过程D.加热压缩过程18.一定质量的工质稳定流过一开口系统，其进系统的推动功比出系统的推动功小 50kJ，所完成的技术功为 100kJ，则其体积功为(C)A.150kJB.50kJC.50kJD.150kJ19某容器中气体的表压力为 0.04MPa,当地大气压为 0.1 MPa,则该气体的绝对压力为(C)A0.06 MPaB0.04MPaC0.14 MPaD0.16MPa20 气体在某一过程中吸入 300kJ 的热量，同时热力学能增加了 150kJ，该过程是（A）A膨胀过程，B压缩过程C 定容过程D定压过程21 一绝热刚体容器用隔板分成两部分，左边盛有高压理想气体，右边为真空，抽去隔板后，容器内的气体温度将(C)A升高B降低C不变D不确定22某理想气体经历了一个热力学能不变的热力过程，则该过程中工质的焓变(B)A大于零，B等于零C小于零D不确定23某一封闭热力系，经历了一个可逆过程，热力系对外做功 20kJ,外界对热力系加热 5kJ，热力系的熵变为（A）A 大于零B等于零C 小于零D不确定24有一卡诺热机，当它被作为制冷机使用时，两热源的温差越大则制冷系数(B)A越大B越小C不变D不定25 某容器中气体的表压力为 0.5bar,当地大气压为 1.0bar,则该气体的绝对压力为(B)A0.5barB1.5barC1.0barD2.0bar26卡诺循环的热效率，只与（A）有关。A热源与冷源的温差B热源与冷源的温度C吸热过程中的吸热量D循环中对外所做的功W27如果热机从热源吸热 100kJ，对外作功 100kJ，则（B）。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 DA 和 B28._(C)_ 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 没有摩擦和传热温差的内平衡D 没有温差的29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、减少或为零30系统中工质的真实压力是指(D)APg；BPb；CPv；DPbPg或PbPv；31.可逆过程一定是（）。A 非平衡过程B 工质能回复到初态的过程C 存在着耗散的准静态过程D 不存在耗散的准静态过程32.q=h+wt，适用于（）-第 4 页A 任意气体、开口系统、任意过程B 任意气体、开口系统、稳流过程C 理想气体、闭口系统、可逆过程D 实际气体、开口系统、可逆过程33.在pv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34.有位发明家声称他设计了一种机器，当这台机器完成一个循环时，可以从单一热源吸收 1000kJ 的热，并输出 1200kJ 的功，这台热机（）A 违反了第一定律B 违反了第二定律C 违反了第一定律和第二定律D 既不违反第一定律，也不违反第二定律35.温度相同的空气、氧气，它们的声速（B）。A 均相同B2AirOccC2AirOccD条件不够，无法确定。36.当喷管内气流达到临界状态时，气流速度（B）。A 不一定达到声速B 一定达到声速C 一定达到临界速度但不一定是声速D 与气流压力有关，与声速概念无关。37.某制冷机在热源1T=300K 及冷源2T=250K 之间工作，其制冷量为 1000kJ，消耗功为 250kJ，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38.水蒸汽的汽化潜热随压力升高而（）。A.增加B.减小C.不变D.先增后减39.点燃式内燃机循环是由绝热膨胀、绝热压缩过程和（C）组成。A 定压吸热、定压放热过程B 定容吸热、定压放热过程C 定容吸热、定容放热过程D 定压吸热、定容放热过程40.逆卡诺循环的高温热源 T1一定，低温热源 T2越低（B）。A 制冷系数越大B 制冷系数越小C 制冷系数与 q1、q2有关，与 T2降低无关D 制冷系数的变化，可增大，可减小二、判断正误：二、判断正误：1.绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增（）。2.平衡状态是指在没有外界作用的条件下，热力系宏观性质不随时间变化的状态（）。3.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（）。4.理想气体的热力学能、焓和熵都仅仅是温度的单值函数（）。5.孤立系统的熵与能量都是守恒的。（）6.焓 h=u+p v，对闭口系统，没有流动功，所以系统不存在焓这个参数。（）7在相同热源和在相同冷源之间的一切热机，无论采用什么工质，他们的热效率均相等。（）8容器中气体压力不变，则安装在其上面的压力表读数也不会变化。()9系统由某一初态可逆变化到某一终态，在这确定的两个状态之间所有过程的膨胀功都相等。（）10 理想气体绝热自由膨胀过程是等热力学能过程。（）11理想气体向真空膨胀体积由v1变化到v2，熵的变化为12lnvvRs。（）12工质完成一个不可逆循环，其熵的变化量必大于零。()13如果从同一初态出发到同一终态有两个过程，一个是可逆过程，一个是不可逆过程，那么不可逆过程的s 必大于可逆过程的s。()-第 5 页14知道了温度和压力就可以确定水蒸气的状态。（）15一切可逆热机的效率均相等。（）16工质经历了一个不可逆的热力循环，则工质的熵的变化小于零。（）17某理想气体经历了一个热力学能不变的热力过程，则该过程中工质的焓变大于零。（）18压气机采用三级压缩，P1是第一级进口压力，P4是最后一级的出口压力，则最佳压比为14PP。（）19理想气体在定熵膨胀过程中，其技术功为膨胀功的k倍。（）20表压力和真空度都不能作为状态参数。（）21.如果容器中气体的压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变。（）22.气体被压缩时一定消耗外功。（）23.气体的比定压热容 cp总是大于比定容热容 cv（）24.工质经历了一个不可逆的热力循环，则工质的熵的变化小于零。（）25.绝热节流过程是定熵过程。（）26.道尔顿定律只适用于理想气体，定律指出混合气体的总压力等于各组分分压力之和。（）27当湿空气的相对湿度为 0 时，表示空气中完全没有水蒸气。（）28.用压力表可以直接读出绝对压力值。（）29 封闭系统中发生放热过程，系统熵必减少。（）30.制冷系数是大于 1 的数。（）三、填空题：三、填空题：1.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 孤立系。2.由热力系与外界发生热量 交换而引起的熵变化称为熵流。3.设有一卡诺热机工作于 600和 30热源之间，则卡诺热机的效率为_0.65_。4.在蒸汽动力循环中，汽轮机排汽压力的降低受_天然冷源_温度的限制。5.燃气轮机装置定压加热循环的 增压比 是决定循环热效率的唯一的条件。6.表压力随着环境压力的下降而增大时，工质的绝对 压力可能并无变化。7.理想气体定压 过程的wt=0。8.在最高温度与最低温度相同的所有循环中，以_卡诺_循环的热效率为最高。9.当湿蒸汽的干度 x0 时，工质全部为 饱和水。10.入口为亚声速气流，喷管的形状是_渐缩型_。11.水在定压加热过程中吸热成为过热蒸汽必需经历五种状态的变化，即未饱和水、饱和水、湿蒸汽、饱和水蒸气 及过热蒸汽。12.蒸汽的干度定义为_湿蒸汽中饱和水蒸气的质量分数_。13.水蒸汽的汽化潜热在临界温度为_零_。14.理想气体的多变比热容公式为_1Vpnccn_。15.对于m级的多级压气机，其最佳增压比公式为_1maxminmpp_。16用真空表测量某系统的压力时，系统的绝对压力应等于bVppp。-第 6 页17.朗肯循环的热效率为12t13hhhh。18.采用 m 级冷却的压气机，其最佳压力比公式为1maxminmpp。19.理想气体多变指数为1n 时,系统与外界的传热量为1212()lngpT ssR Tp。20.逆向卡诺循环的制冷系数c212TTT。21.水的定压发生过程是由水的定压预热过程,饱和水的 定压气化过程 和蒸汽的定压过热过程所组成。22.喷管的基本形式有两种，一种是 渐缩 喷管，另一种是渐放喷管。23用马赫数判定喷管（或扩压管）截面积变化规律的公式为21fafdcdAMAc。24.水蒸汽的汽化潜热在低压时较高压时 大。25.湿蒸汽的比体积计算式为(1)()xvx vxvvx vv。26提高乏汽的压力会使朗肯循环热效率减小。27.增压比愈大，空气压缩制冷循环的制冷系数愈小。28对于制冷剂而言，要求其沸点bt1 时，气流的流动为。38.逆向卡诺循环的制热系数c。39.水的定压产生过程是由水的定压预热过程，饱和水的和蒸汽的定压过热过程所组成。40声速方程的一般形式为。四、简答题：四、简答题：1.卡诺定理一、卡诺定理二：见教材。：见教材。2.制冷循环及制冷系数表达式：以从低于环境温度的冷库取出热量为目的并将其输送到环境中，维以从低于环境温度的冷库取出热量为目的并将其输送到环境中，维持冷库的低温持冷库的低温,此循环为制冷循环。此循环为制冷循环。-第 7 页3.马赫数及其表达式：流体的流速与当地声速的比值称为马赫数。表达式为：fascMc4.技术功及轴功：动力机械在一个工作周期中获得的功，称为技术功。通过轴系统与外界传递的机通过轴系统与外界传递的机械功称为轴功。械功称为轴功。5状态参数及基本状态参数：从各个不同方面描写热力系宏观状态的物理量称为状态参数。可以直从各个不同方面描写热力系宏观状态的物理量称为状态参数。可以直接测量的状态参数称为基本状态参数。接测量的状态参数称为基本状态参数。6推动功及轴功开口系与外界之间，因为工质流动而传递的机械功称为推动功。通过轴系统与外界通过轴系统与外界传递的机械功称为轴功。传递的机械功称为轴功。7朗肯循环及其热效率表达式：由两个定压过程（或者说不做技术功底过程）和两个绝热过程组成的最简单的蒸汽动力循环称为朗肯循环。8供热循环及供热系数表达式以向高温物体供热为目的以向高温物体供热为目的,从环境提取热量并输送到暖房，其效果就是从环境提取热量并输送到暖房，其效果就是维持暖房温度始终高于环境温度。这样的循环称为热泵循环。维持暖房温度始终高于环境温度。这样的循环称为热泵循环。9热力学第二定律及熵方程表达式10内燃机定压加热循环、定容加热循环及其效率表达式：内燃机中由两个定压过程和两个定熵过程组成的循环称为定压加热循环；由两个定容过程和两个定熵过程组成的循环称为定容加热循环。定压加热循环效率表达式为t,p11111kkk（）；定容加热循环效率表达式为t,111vk 11熵流及熵产产生的原因：热力系与外界交换热量而导致的熵的流动产生熵流；热力系内部的热产及热力系内部传热产生熵产。12喷管和扩压管：喷管是利用压力降落使流体加速的管道；扩压管是利用流速的降低使流体增压的管道。13活塞式压气机的余隙容积：活塞式压气机中活塞的上止点和气缸顶端之间的空隙称为余隙容积。14.准平衡过程与可逆过程有何区别与联系？准静态过程：1 只着眼于工质内部的平衡；2 有无外部机械摩擦对工质内部平衡无影响可能发生能量消耗。可逆过程：1 首先应该是准静态过程（无耗散的准平衡过程），分析工质与外界作用所产生的总效果，不仅要求工质内部是平衡的，而且要求工质与外界的作用可以无条件的逆复。2 过程进行时不存在任何能量消耗。15.解释膨胀功、技术功、推动功及轴功，并写出技术功展开式。膨胀功：由系统体积变化而使得系统对环境所做的功或环境对系统所做的功。技术功：动力机械在一个工作周期中获得的功。推动功：维持流体正常流动所必须传递的能量，是为推动流体通过热力系界面而传递的机械功。轴功：通过轴系统与外界传递的机械功。技术功展开式：tw212ficg zw 16.如何判断过程的方向性？并指出过程熵变的可能性？2112rTQSSS。可逆是取等式，不可逆时取不等式。过程熵变的可能性：-第 8 页（1）任意不可逆过程。因为不可逆过程，熵产 Sg 0，过程中工质的熵变21rQST，但由于过程可能吸热、放热或绝热，因此S可能大于 0、小于 0 或等于 0。（2）可逆过程。对于可逆过程，其熵变 Sg=0，过程中的工质的熵变21rQST，但由于过程可能吸热、放热或绝热，因此S可能大于 0、小于 0 或等于 0。（3）不可逆绝热过程。热流熵210rQT，由于21rQST可知S0。（4）可逆绝热过程。热流熵,0f QS，由21rQST可知0S。17.朗肯循环及其热效率表达式？并指出提高朗肯循环热效率的依据和基本途径？由两个定压过程（或者说由两个不作技术功底过程）和两个绝热过程组成的最简单的蒸汽动力循环。循环热效率为：提高循环热效率依据：卡诺循环热效率提高循环热效率基本途径：1）提高平均吸热温度；2）直接方法式提高蒸汽压力和温度。；3）降低排气温度18.为什么浴室在夏天不像冬天那样雾气腾腾？所谓雾气就是漂浮在空气中的小水珠。由于温度较高和通风情况较好，夏天浴室里的相对湿度比冬天的低，因而吸湿能力比冬天的强，不易形成雾状小水珠，所以不像冬天那样雾气腾腾。19.热力学第一定律和第二定律的实质分别是什么？写出各自的数学表达式。热力学第一定律的实质就是能量守恒与转换定律在热力学上的应用。（它的文字表达形式有多种，例如：1、在孤立系统中，能的形式可以转换，但能的总量不变；2、第一类永动机是不可能制成的。）数学表达式：进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能量的增量热力学第二定律的实质是自发过程是不可逆的；要使非自发过程得以实现，必须伴随一个适当的自发过程作为补充条件。数学表达式可用克劳修斯不等式表示：20.一个热力系统中熵的变化可分为哪两部分？指出它们的正负号。对于一个开放系统，熵的变化可分为两部分，一部分是熵流，由系统与外界交换热量而引起的熵变，吸热为正，放热为负；另一部分则是熵产，表示由于过程中的不可逆因素引起的熵增加，可逆时为零，不-第 9 页可逆时为正，不能为负值。五、计算题五、计算题1 1某刚性容器被分隔为两部分某刚性容器被分隔为两部分，在容器壁上分别装有三个压力表在容器壁上分别装有三个压力表，表表 B B 的读数为的读数为 80kPa80kPa，表表 C C 的读数的读数为为100kPa100kPa，试问压力表，试问压力表 A A 的读数是多少？的读数是多少？12pp、各为多少？设当地大气压为各为多少？设当地大气压为 770mmHg770mmHg。解：P1=Pc+Pb=100kPa+102.7kPa=202.7kPaP1=PB+P2P2=P1-PB=202.7-80=122.7kPaP2=PA+PbPA=P2-Pb=122.7-102.7=20kPa2.2.空气的体积312mV，由110.2MPa,40pt,压缩到3221MPa,0.5mpV。求过程的多变指数、压缩功及气体在过程中所放出的热量。已知空气的00.7174kJ/(kg K)Vc，气体常数287J/(kg K)gR。解：多变指数：2112lnln 1 0.21.16lnln 2 0.5ppnV V压缩功：331 122110.2 102 1 100.5625kJ11.16 1nwpVp Vn 气体的终态温度：11.16 112122313390.7K0.5nVTTV气体的质量：61 110.2 1024.453kg287 313gpVmR T气体热力学能的变化：热量：248.2(625)376.8kJQUW 3.3.容积 V=0.5m3的空气初压 p1=0.3MPa，初温 t1=150，经可逆多变膨胀过程到终态 p2=0.08MPa，t2=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，已知气体常数gR=287J/(kg.K)；pc=1005 J/(kg.K)。kgJ/(kg.K)kJkJ-第 10 页J4.4.空气初态为1p=0.1MPa、1t=20，经过二级活塞式压气机后，压力提高到 4.9MPa，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。(gR=0.287kJ/（kg k）)（1）(2)kJ(3)K(4)kJK5.5.温度为 750、流速为 550 m/s 的空气流，以及温度为 20、流速为 380 m/s 的空气流，是亚声速气流还是超声速气流？它们的马赫数各为多少？已知空气在 750时的0=1.335;在 20时的1.400k，287J/(kg K)gR。解：750声速：1.335 287750273626.1m/ssgckR T20声速：1.400 28720273343.1m/ssgckR T750时马赫数：5500.8781626.1fscMac是亚声速气流20时马赫数：3801.1081343.1fscMac是超声速气流6 6空气从T1=300 K、p1=0.1 MPa压缩到p2=0.6 MPa。试计算过程的膨胀功（压缩功）、技术功和热量，设过程是(1)定温的、(2)定熵的、(3)多变的（n=1.25）。按定比热容理想气体计算，=28.7/()gRJkg K，不考虑摩擦。-第 11 页解：依题意计算过程如下：(1)定温过程计算(2)定熵过程计算(3)多变过程计算1.25n 7 7m=2.26kg的理想气体其气体常数gR=430J/(kg.k)，比热容比k=1.35。初温T1=477K，经可逆定容过程后终温T2=591K。求Q、U、W、S。8 81Kg理想气体由初状态按可逆多变过程从400降为100，压力降为P2=1/6P1已知该过程的膨胀功为200KJ，吸热量为40KJ，设比热容为定值，求pc。所以9 9某卡诺热机每分钟从 500的热源吸热5000 kJ,向30的环境放热.试求:）该循环的热效率）该循环的放热量）该卡诺机输出的功率）若热源温度为 800,工质的吸热温度为500,吸热量不变,由温差传热而引起该系统的熵变量为多少?1）热效率2）放热量KW3)输出功率KW4）该系统的熵变量kJ/K1010已知进入汽轮机的水蒸气的焓13232/hkJkg，流速150/fcm s，流出汽轮机时水蒸气的焓22302/hkJkg，流速2120/fcm s，散热损失和位能差可略去不计，求1kg水蒸气流经汽轮机时对外界所做的功。若流量为10t/h，求汽轮机的功率。解：由稳定流动能量方程式根据题意：所以：每小时所做的功为：汽轮机功率：1111某种气体的热力学能可表示为uabpv，式中a、b为常量，试证：当气体经过一个无耗散现象的准静态绝热过程时，有+1bbpv常数。证明：-第 12 页即：+(+1)=0dpdvbbpv等式两边积分，得ln+(+1)ln=bpbv常数+1ln=bbp v常数+1=bbp v常数所以+1bbpv常数1212试证明当理想气体的比热容关系式为cpabT时，定熵过程中温度和压力的关系为/+/=gRaa bTaTcp，式中c为常量。证明：因为=+pca bT所以vpggccRabTR+=+pvgca bTkca bTR1=+-ggRka bT R对于定熵过程，有-11=kkTcp或+1=ga bTRTc p上式可以写做所以1313有一台可逆热机，工质为理想气体，其工作循环由三个过程即定容加热过程 1-2、绝热膨胀过程 2-3及定压放热过程 3-1 组成。试证明该循环的热效率为证明：由循环热效率公式，有1-2 过程为定容过程，有3-1 过程为定压过程。有代入循环热效率表达式，即得