工程热力学期末复习题答案.docx

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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -江苏科技高校工程热力学练习题参考答案第一单元一、判定正误并说明理由：1. 给抱负气体加热，其热力学能总是增加的。错。抱负气体的热力学能是温度的单值函数，假如抱负气体是定温吸热，那么其热力学能不变。1. 测量容器中气体压力的压力表读数发生变化肯定是气体热力状态发生了变化。错。压力表读数等于容器中气体的压力加上大气压力。所以压力表读数发生变化可以是气体的发生了变化，也可以是大气压力发生了变化。2. 在开口系统中，当进、出口截面状态参数不变时，而单位时间内流入与流出的质量相等，单位时间内交换的热量与功量不变，就

2、该系统处在平稳状态。错。系统处在稳固状态，而平稳状态要求在没有外界影响的前提下，系统在长时间内不发生任何变化。3. 热力系统经过任意可逆过程后，终态B的比容为 vB 大于初态 A 的比容 vA，外界肯定获得了技术功。错。外界获得的技术功可以是正，、零或负。4. 在朗肯循环基础上实行再热，可以提高循环热效率。错。在郎肯循环基础上实行再热的主要好处是可以提高乏汽的干度，假如中间压力选的过低，会使热效率降低。6 水蒸汽的定温过程中，加入的热量等于膨胀功。错。由于水蒸汽的热力学能不是温度的单值函数，所以水蒸汽的定温过程中，加入的热量并不是全部用与膨胀做功，仍使水蒸汽的热力学能增加。 7余隙容积是必需的

3、但又是有害的，设计压气机的时候应尽可能降低余隙比。对。余隙容积的存在降低了容积效率，防止了活塞和气门缸头的碰撞，保证了设备正常运转，设计压气机的时候应尽可能降低余容比。8 内燃机定容加热抱负循环热效率比混合加热抱负循环热效率高。错。在循环增压比相同吸热量相同的情形下，定容加热抱负循环热效率比混合加热抱负循环热效率高。但是在循环最高压力和最高温度相同时，定容加热抱负循环热效率比混合加热抱负循环热效率低。9 不行逆过程工质的熵总是增加的，而可逆过程工质的熵总是不变的。错。熵是状态参数， 工质熵的变化量仅与初始和终了状态相关，而与过程可逆不行逆无关。10 已知湿空气的压力和温度，就可以确定其状态。错

4、。湿空气是干空气与水蒸汽的混合物，据状态公理， 确定湿空气的状态需要三可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页，共 22 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -个状态参数。二、简答题：1. 热力学其次定律可否表示为：机械能能完全转换为热能，而热能不能全部转换为机械能。不行以。机械能可以无条件的转化为热能，热能在肯定条件下也可能全部转化为机械能。2. 试画出蒸汽压缩制冷简洁循环的T-s 图，并指出

5、各热力过程以及与过程相对应的设备名称。蒸汽压缩制冷简洁循环的T-s 图.1-2 为定熵压缩过程，在压缩机中进行。2-3 为定压冷凝过程，在冷凝器中进行。3-4 是节流降压过程，在节流阀中进行。4-1 为定压蒸发过程，在蒸发器中进行。T2341s03. 用蒸汽作循环工质，其放热过程为定温过程，而我们又常说定温吸热和定温放热最为有利，可是为什么蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结考察蒸汽动力循环和柴油机循环的热效率时，依据热效率的定义1q21tq1T2T1 知道，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结热效率的大小与平均吸热温度和平均放热温

6、度有关。平均吸热温度越高，热效率越高。 蒸汽动力循环由于受到工质和材料的限制，其平均吸热温度是600左右。而柴油机循环的平均 吸热温度是1300 左右，所以蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低。4. 压气机按定温压缩时气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？压气机定温压缩与绝热压缩时所需要外界供应的功不一样，而需要外界供应的功等于压缩过程的技术功， 定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小，所以定温压缩反较绝热压缩更为经p可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结济。如 p-v 图所示的压缩过程，可以看出定温压缩的技术功是P1-1-2T-p2-p1 的

7、面积，P2绝热压缩的技术功是P1-1-2s-p2-p1 的面积。2T2s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结P11可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页，共 22 页 v - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -明显定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小。三. 运算题：1. 1kg氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。初始时氧气压力为0.5Mpa、温度为 27。假如

8、气缸长度为2L，活塞质量为 10kg，试 计 算 拔 除 销 钉 后 ， 活 塞 可 能 达 到 的 最 大 速 度 。 氧 气 的 比 热 容可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结c p0.918kJ /kgK ， k=1.395 ， Rg0.260kJ / kgK 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p=0.5Mpa t=27 p0=0.1Mpa t0 =27可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结l销钉2l解：取气缸内的氧气为讨论对象。依据热力学第肯定律QUW 知道，加入系统的热量一部分用于增加系统的热力学能，

9、一部分用于对外做功。依据题意：活塞假如要达到最大速度，那么氧气膨胀过程中吸入的热量全部用于对外做功，所以氧气的热力学能不发生变化。由于氧气可以看作抱负气体，而抱负气体的热力学能是温度的单值函数，所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀过程。设环境温度为T 0，环境压力为P0，氧气的质量为m，活塞的质量为M ，活塞最大速 度为 V max。氧气初始状态的压力为P1，温度为 T 1，容积为 V 1，氧气膨胀后的容积为V 2，膨胀过程的膨胀功为W 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 MV2W2maxR TWP0Vln V1PVmR TVVV可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结g1

10、11g121V2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结V22V1所 以 有 ： WRg T1 ln 2P0VRgT1 / P1代 入 数 据 ：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结11022VmaxRg T1 ln 2RgT1P0p1260273.1527ln 20.238484.7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Vmax87.73m / s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页，共

11、22 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -322. 空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是0.58Mpa、440K，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结出口截面上的压力p20.14MPa。已知喷管进口截面面积为2.6 10 m，空气可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的质量流量为 1.5kg/s ，试求喷管喉部面积及出口截面的面积和出口流速。空气可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的比热容 cp1.005kJ / kg

12、K ， k=1.4 ， Rg0.287kJ/ kgK 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解：根 据 题 意 知 道 ， 进 口 参 数 为 p10.58MPa ， T1440K。 出 口 截 面 上 的 压 力可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2p0.14MPa 。喷管进口截面A 1 面积 2.6 10-3m2 ，空气的质量流量Q 为 1.5kg/s 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A1c f ,1qv1c f ,1125.61m / s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 -

13、- - 欢迎下载精品名师归纳总结Rg T1v1p12870.584401060.2177m3/ kg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T0T1c2 f ,1447.9K可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2cp可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p0p1k T0 k 1 T10.617Mpa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pcr p0k k1c20.528k1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师

14、归纳总结pcr0.528p00.5280.6170.32579 MPa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pk 11.4 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结TcrT0cr kp0447.90.5281. 4373.2 K 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结RgTcr287373.23可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结vcrpcr0.325791060.32876m/ kg 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - -

15、欢迎下载精品名师归纳总结c f ,crkRgTcr1.4287373.2387.2 m / s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结喷管喉部面积AminQ vcr1.50.328671.27310 3m2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结c f , cr387.2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T2T0k 1p2 kp0440 0.140.581.4 1 1. 4293.18K 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载

16、精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页，共 22 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -3RgT2287293.18p20.14106v20.60103 m / kg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结出口流速c f ,22cp T0T2 21005447.9293.18557.7m / s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结出口截面的面积A2Qv21.

17、50.601031.616710 3 m 2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结c f ,2557.7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3. 汽油机定容加热抱负循环进气参数为t127 C ,p10.09MPa ，如循环压缩可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结比16 ， 定 容 增 压 比1.6。 假 设 工 质 是 空 气 ， 比 热 可 取 定 值 ，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结c p1.0

18、05kJ / kgK ，Rg=287J / kgK ，1画出循环 p-v 图及 T-s 图。 2求循可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结环的最高温度和最高压力。3运算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。解：（1） pT3324421100vs可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结V1 V21vV1pm11630.957 mkgv10.957v2160.0598m3kg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p2p1 v1 kv2k0.09161.44.365 MPa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1p32p2v3v2p330.0598mp2kg1

19、.64.3656.984MPa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T2p v4.3651060.0598Rg287p v6.98410 60.0598Rg28722909.5K T33 31455.2 K 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页，共 22 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -3T3 、p3 为循环的最高温度和压力3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结v

20、4v10.957 mkg 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p4v3kp3v4v3kp 4p 3v4v2kp3v101.44MPa 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Tp4 v440.1441060.957480.17 K 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Rgq1CV T3T2 2870.7181455.2909.5391.8kJ / kg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结q2CVT4T1 0.718480.17300129.36 kJ / kg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳

21、总结t1q20.6698q14. 两个质量为 m的比热容为定值的相同物体，处于同一温度T，将两物体作为制冷机的冷、 热源，使热从一物体传出并交给另一物体，其结果是一个物体温度升可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结高，一个物体温度降低。证明当被冷却物体温度降到T0 （ T0T ）时所需最小功可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结WminmcTT2T 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结20T0证明：要使得整个系统完成这一过程所需功量最小，就必需有一可逆制冷机在此工作，保证所构成的孤立系统有Si ,s0可编辑资料 -

22、 - - 欢迎下载精品名师归纳总结所以有Si ,sm cln T0Tm cln Tt0T得到TtT式中T t 为另一物体在过2T0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结程终了所具有的温度。由 于 过 程 中 冷 源 传 出 热 量Q2mcTT0 热 源 吸 收 热 量可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Q1mcTtT所以有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结WminQ1Q2mcTtT mcT T 2T0 可编辑资料 -

23、 - - 欢迎下载精品名师归纳总结mcTtT02T mcT0T02T 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页，共 22 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结一、判定正误并说明理由：其次单元可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1、稳固流淌热力系必为平稳热力系;错。稳固状态的系统内部虽有确

24、定的状态参数，但其是靠外界的影响来维护的。2、技术功是流体的宏观动能，宏观位能及所作出的轴功三者之和定义的;对。技术功包括宏观动能，宏观位能及所作出的轴功。3、物质经受一个定温变化过程以后，其热力学能变化位零;错。 对任意一非抱负气体来说，其热力学能都是內未能内位能与内动能之和，而温度仅是内动能的表征。4、使系统熵增加的过程肯定是不行逆过程;错。 过程的熵变包括熵产和熵流两部分，过程可逆与否主要看熵产是大于仍是等于零。假如某一过程的熵增加，该过程可以是在熵产等于等于零的情形下，熵流大于零。因此这句话不正确。5、在初压不变时，背压愈低，气体通过拉阀尔喷管出口截面上流速和流量都愈大;错。 对缩放喷

25、管来说，当背压降到临界压力时，气体流速达到音速。如背压连续降低，气体流量保持不变。6、1kg 空气可以由p1=0.1MPa ， t1=25 被绝热压缩到p2=0.5MPa ， t2=250 ;可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结对。由sT2c p lnT1R ln p 2p11.004 ln273273250250.287 ln0.50.10.1030可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结7、在增压比相同的情形下，有余隙与无余隙的压气机在压缩1kg 气体时耗功必相同;对。 在增压比相同的情形下，有余隙与无余隙的压气机在压缩1kg 气体时所耗循环净功相等。8、物质的气化潜热

26、随着饱和温度的提高而增大;错。物质的气化潜热随着饱和温度的提高而减小。9、逆卡诺循环的冷、热温差越大，就该循环的制冷系数越高;错。由于温差加大耗功也随之增大，所以说制冷系数不肯定提高。10、当把肯定量的气体从相同的初态压缩到相同的终态时，就可逆定温压缩过程最为省功.对。从 p-v 图中技术功的大小可以看出。二、简答题：1. 如下列图，抱负气体有两个任意过程ab 及 ac， b、c 在同一条绝热线上，试问uab 与u ac 哪个大？如b、c 在同一条等温线上，结果又如何？pbacov可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7

27、页，共 22 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结b、c 在同一条绝热线上，uab 大于uac可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结如 b、c 在同一条等温线上，uab 等于uac可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、在 T-s 图上有两个定压线p1,p2，试比较p1,p2 的大小。TP1P20sP2 小于 p1。假设有肯定熵过程1-2，可以看出T1

28、 大于 T2 ，所以系统做出技术功。3、当工质为定值比热容的空气时，试问可逆定压过程中加入的热量有百分之多少转变成膨胀功？由 热 力 学 第 一 定 律 第 二 表 达 式qdhv d p， 可 逆 定 压 过 程 中 加 入 的 热 量可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结qdhc p d t。由热力学第肯定律第一表达式qduw ，膨胀功wqdu 。将可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结qdhcpdt 代入膨胀功的表达式，得到wqducpdtcvdt1cv可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结qqcpdtcp三.

29、 运算题：551. 如下列图， 已知气缸内空气p1=2 10 Pa，弹簧刚度k=40kN/m，活塞直径D=0.4m，活塞重 可忽视不计，而且活塞与缸壁间无摩擦。大气压力p2=5 10 Pa。求该过程弹簧的位移及气可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结体作的膨胀功。Q图3.4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结. 解：以弹簧为系统，其受力=kL，弹簧的初始长度为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结L1（ p11kp 0） A k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - -

30、- - - - -第 8 页，共 22 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结弹簧位移211054041030.42=0.314m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结L12 / k（p1p0）A / k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结521054401030.42=0.942m可编辑资料 - - -

31、欢迎下载精品名师归纳总结气体作的膨胀功原就上可利用可用功运算，但此时p 与 V 的函数关系不便确定，明显，气体所作的膨胀功W应当等于压缩弹簧作的功W1 加克服大气阻力作的功W2，因此如能求出 W1 与 W2，就 W也就可以确定。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2WdLL 2kLdL1 k L2L 2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结111402L1 0.314220.942210.314 2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结29.58kJW2p0 AL110540.420.942可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结11840111.8

32、4kJW=W1+W2=29.58+11.84=41.42k2. 压气机空气由P1=100kPa，T1=400K，定温压缩到终态P2=1000kPa，过程中实际消耗功比可逆定温压缩消耗轴功多25%。求：压缩每kg 气体的总熵变。解 ：取压气机为掌握体。按可逆定温压缩消耗轴功：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结WSORT ln v2v1RT ln P1P20.287400 ln1001000264.3kJ / kg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结实际消耗轴功：WS1.25264.3330.4kJ / kg可编辑资料 -

33、- - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由开口系统能量方程，忽视动能、位能变化：WSh1qh2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于抱负气体定温过程：h1=h2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结故： qWS330.4kJ/ kg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结孤立系统熵增：SisoSsysSsur可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结稳态稳流：Ssys0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑

34、资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 9 页，共 22 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SsurqS2S1T0R ln P1qP2T0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.287 ln1001000330.43000.44kJ/ kgk可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3. 由不变气体源来的压力p11.5MPa ，温度 T127o