工程热力学习题集附答案.docx

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1、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pv = 48KPqpV二48 KPa,大气压力ph = 0.102MPapb=0.102MP。,那么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燧图分成三个区域， 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。C. TN34D. LAS2i8 .在压力为p时,饱和水的燧为s，；干饱和蒸汽的牖为s。 当湿蒸汽的干度0xss

2、B. ss s1C. ss ss.电厂热力设备中，内的热力过程可视为定温过程。A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵9 .可逆绝热稳定流动过程中，气流焰的变化与压力变化的关 系为()A. dh= vdpB. dh=vdpC. dh二一pdvD. dh=pdv10 .水蒸汽动力循环的以下设备中，有效能损失最大的设备是 ( )A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵.活塞式压气机的余隙容积增大使()A. Wc增大，n、减小B. Wc不变,Qv减小C. Wc不变，Qv不变D. Wc减小,n v减小13.燃气轮机理想定压加热循环压气机进，出口空气的温 度为、丁2；燃烧室出口燃气温度为T3,那么其理想循环热效

3、率为 ( )1 727 1721-%亍272C. 1 一72D. 1-14 .饱和湿空气的相对湿度（）A.0B.115 .湿空气的熔h为（1kg湿空气的焰A. 湿空气的焰1kg干空气与1kg水蒸汽焰之和B. 1kg干空气的熔与1kg干空气中所含水蒸汽的熔之和16.假设工质的绝对压力P=0. 18MPa,环境压力Pa=O. IMPa,那么测得的压差为（）A.真空pv=0. 08MpaB.表压力 Pg=0. 08MPaC.真空pv=0. 28MpaD.表压力 pg=0. 28MPa.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，那么（ ）A.技术功为正B.技术功为负C.体积功为正D.体积功为负.理想

4、气体可逆定温过程的特点是（）A. q二0WlWB. wtwWWW19 .假设从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，那么 不可逆途径的必（）可逆过程AS。A.大于B.等于C.小于D.大于等于.饱和蒸汽经历绝热节流过程后（A.变为饱和水B.变为湿蒸汽C.作功能力减小D.温度不变.绝热节流过程中节流前、后稳定截面处的流体（）A.焰值增加B.焰值减少C.燧增加D.焙减少22空气在渐缩喷管内可逆绝热稳定流动，其滞止压力为0. 8MPa,喷管后的压力为0.2MPa, 那么喷管出口空气的参数变化为（A.流速不变，流量不变流量减小C.流速不变，流量增大流量不变0. 8MPa,喷管后的压力为0.2MPa

5、, 那么喷管出口空气的参数变化为（A.流速不变，流量不变流量减小C.流速不变，流量增大流量不变假设喷管因出口磨损截去一段, ）B.流速降低,D.流速降低,23.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压，经（）过程气体终温最高。A.绝热压缩B.定温压缩C.多变压缩D.多级压缩三、判断题1 .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。（）2 .稳定流动系统中，维持工质流动的流动功和技术上可资利 用的技术功，均是由热能转换所得的工质的体积功转化而来 的。（ ）.稳定流动系统进出口工质的状态相同。（）3 .稳定流动系统的能量方程可理解为控制质量系统的能量方 程。（）.不可能把热量从低温

6、物体传向高温物体。（）4 .在相同温度界线之间变温热源可逆循环的热效率等于卡诺 循环的热效率。（）.水蒸气在定温过程中q = wq=w o（ ）5 .湿空气的相对湿度越高，吸收水分的能力越强。（）.理想气体的比定容热容是比体积的单值函数。（）.当气流的M1时，要使流速增加，那么需使用渐扩喷6 .热力系破坏平衡的速度要比恢复平衡的速度快得.技术功为轴功和流动功之和。（ ）7 .稳定流动系统与外界交换的功和热量相等且不随时间而 变。（）8 .焰是开口系统中流入（或流出）系统工质所携带的取决 于热力学状态的总能量。（）.不可能从单一热源取热使之完全变为功。（）9 .概括性卡诺循环的热效率小于卡诺循环

7、的热效 率。（）.对任何温度的气体加压都能使其液化。）.由饱和水定压加热为干饱和蒸汽的过程，温度不变。（）.理想气体的比定压热容是温度的单值函数。（）.工程上要求气体从冰1加速到Ml,那么应采用拉伐尔喷管。（）U!U!I、简答题.准平衡过程与可逆过程有何共同处?有何区别?有何联系?1 .理想气体状态方程有哪些常见形式?方程中的常数项与物性 是否有关？2 .干饱和蒸汽与湿饱和蒸汽的状态参数各有何特点?3 .何谓汽流在喷管中的临界状态?何谓临界压力比?理想气体 的临界压力比与哪些因素有关？4 .何谓汽耗率?何谓热耗率?它们与热效率有什么关系？5 .平衡状态与稳定态有什么联系与区别？6 .能量方程q

8、=Au w和q=CvATI12pdv的适用条件有何不同？7 .夏天，自行车在被太阳晒得很热的马路上行驶时，为什么 容易引起轮胎爆破？8 .不可逆过程增的变化如何计算？9 .在工程实际中，常引用哪些参数来表示因摩擦对喷管流动 的影响?它们之间有何关系？五、名词解释（每题5分，共25分）热力系的储存能10 平均质量热容牖产_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 :气:力越、水蒸气含量越，湿空气越潮湿。（填高、低和.克劳修斯积分婚Q/T 3Q/T为可逆循环。8 .嫡流是由引起的。9 .多原子理想气体的定值比热容.能源按其有无加工、转换可分为能源和能源。10 .绝热系是与外界无交换的

9、热力系。11 .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。12 .测得容器的表压力Pg = 75KpeIpg4 .稳定流动.湿空气的焰六、分析题1、如图1,某种理想气体有两任意过程a-b和a-c,b, c在同一可逆绝热线上，试分析：ALU和哪个大？2、某理想气体经历4个过程，如图2所示。指出各过程加热 或放热，膨胀或压缩。3、请分析以下几种说法正确吗？为什么？(1)嫡增大的过程必为不可逆过程；(2)嫡产Sg 0Sg0的过程必为不可逆过程。4、某循环在700K的热源及400K的冷源之间工作，如图3所 /J o(1)用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环

10、还是制冷循 环，可逆还是不可逆？（2）用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还 是不可逆？图3七、计算题1.某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40 t/h,进口处压力表读数 为9.0MPCI9.0四尸,进口比焰为34403440kj/kg；出口真空表读数为95.06KPQ95.06KP。，比焰为22402240kj/kg ,当时当地大气压力为98.66KPa98.66K&，汽轮机对环境放热为6. 3X103kJ/h。试求：（1）汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？（2）单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少?(3)汽轮机的功率为多大?(4)假设进出口蒸汽流速分别为60m/s和140ni/s时，对

11、汽轮 机输出功有多大影响？2.将 0.8温度为1000。的碳钢放入盛有6kgkg温度为18的水的绝热容器中，最后到达热平衡。试求此过 程中不可逆引起的烯产。碳钢和水的比热容分别为cc = 0A7kJ/(kgK)=0.47 kJI(kg，K) 和Cw = 4.187 kJ/(kg K)=4.187 kJ/(kgK)3、0.5kmol某种单原子理想气体，由25, 2n?可逆绝热膨 胀到latm,然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3o(1)回出各过程的p-v图及T-s图；(5分)(2)计算整个过程的Q, W, AU, AH及AS。4. 系统经一热力过程，放热8kJ,对外作功26 kjo为使其

12、返回原状态，对系统加热6 kJ,问需对系统作功多少？5. 一卡诺机工作在800c和20的两热源间，试求：(1)卡诺机的热效率；(2)假设卡诺机每分钟从高温热源吸入1000 kJ热量，此卡 诺机净输出功率为多少kW?(3)求每分钟向低温热源排出的热量。6. 1kg空气从相同初态Pi = 0.2MPaP1=0.2MPaJ = 35二35经定容过程至终温亡2 = 180t2= 180,试求吸热量、膨胀功、技术功和初终态焰差。(空气的Cp = 1.004/c(3 K)CP= 1.004切7(依Cv=0.717k/(M-K)cV=0.77kJ/(kg,K)Rg = 6287kJ/(kg K)Rg=028

13、7 kJ/(kg ,K)o )8、封闭气缸中气体初态Pi=8MPa, ti=1300C,经过可逆多变 膨胀过程变化到终态P2=0.4MPa, t2=400o该气体的气体常 数 Rg=0. 287kJ/(kg - K),比热容为常数,c尸0.716 kJ/(kg K)。(1)求多变过程的多变指数;(2)求多变过程的膨胀功;(3)试判断气体在该过程中各是放热还是吸热的？9. m=2. 26kg理想气体的气体常数Rr=430J/ (kg - k),比热比 k=1.35o初温T尸477K,经可逆定体过程后终温Tz=591K。求Q、 U、W、ASo10. 设炉膛中火焰的温度恒为tr=1500,汽锅内蒸汽

14、的温度 恒为ts=500,环境温度为to二25,求火焰每传出lOOOkJ热量引起的崎产和作功能力损 失。11. 空气可逆绝热流过一喷管，入口压力PLO. 7MPa,温度 tF800,出口压力P2=O. 15MPa,此喷管是什么外型的喷管?入口 空气流速忽略不计，比热容和比热比取定值，分别为 cP=1.004kJ/(kg-K), k=1.4,求喷管出口空气的温度、流速、马 赫数。12. m=l. 5kg空气按可逆定温过程由初态Ti=328K, Pi=0. 25X 106Pa 变化到终态 P2=0. 15X106Pa,空气的 Rr=0. 287KJ/ (kg k),试求此定温过程的 Q、W、AU

15、AHO13. 空气在渐缩喷管进口截面上的压力PFl.SXlOa,比体积VlO. 06511r7kg, VCg0；喷管出口截面上的压力 P2=0.8X106Pa 出口截面积 A2=14cm2；设空气的 L=287J/(kg k), 比热容比K=1.4。试求：(1)喷管出口截面上的比体积V2,温度丁2(2)空气流经出口截面时的速度VC214. 某燃气轮机排气1. 20kg/s,温度为T尸576K,定压排入温度T。二283K的环境；设排气的Cp=1.021KJ/(kgk)。试求每小时 燃气轮机的排气热量中的有效能和无效能。15. 设炉膛中火焰的温度恒为tr=1500,汽锅内蒸汽的温度 恒为ts=50

16、0,环境温度为to二25,求火焰每传出lOOOkJ热量引起的燧产和作功能力损 失。16. m=1.5kg空气按可逆定温过程由初态Ti=328K, PlO. 25X 106Pa 变化到终态 P2=0. 15X106Pa,空气的Rr=0. 287KJ/(kg k),试求此定温过程的 Q、W、AU AHO17. 某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40 t/h,进口处压力表读 数为9.0MPa9.0MPa，进口比焰为34403440kj/kg；出口真空表读数为95.06KPQ95.06KR?，比熠为22402240kj/kg ,当时当地大气压力为98.66KPa98.66K4,汽轮机对环境放热为6.3X103

17、kJ/h。试求:(1)汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？(2)单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？(3)汽轮机的功率为多大？(4)假设进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时，对汽轮 机输出功有多大影响？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. 54KPaKPa5,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 10.711 . 一次 二次12.热量13.两 14.173KPaKPa15 .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 /g27Rg21、（压力）、（温度）、（体积）。22

18、、（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、（的产）。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. ws=h2 hi于35.2chclCwt=h2 hi 34.小C=75KPa,大气压力Pb = 0.098 例Papb=0.09SMPa,那么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，那么这一过程称为可 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

19、）.克劳修斯积分姬Q/T 3QIT为不可逆循环。19 .燧产是由引起的。20 .双原子理想气体的定值比热容36.3jMiC 】g/Mii=1nCOI/Mcoi/M37.热量 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.孰（丁2Ti）T2T48.环境温度49.多级压缩、中间冷却 50. 0与151.（物质）52.（绝对压力）。53 . 3山2-h） （G-C,2）/2 g（Z2-Z,）ws） o 54.（温度）55.（0. 657）kJ/kgKo 56.（定嫡线）57 .（逆向循环）。58.（两个可逆定温过程和两个可逆绝热 过程）.（预热阶段、汽化阶段、

20、过热阶段）。60.（增大）二、单项选择题23. A三、判断题V 2. V 3.4. V 5.xx6. XXXX7. XXXX8. XXXX9. XXXX10. V 15.16.xX17. XXV 19. V 20. V21、基本热力学状态参数有：（）、（）、（）022、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牖增量，叫 做（）。25、卡诺循环由（）热力学过程组成。26、端增原理指出了热力过程进行的（）、（）、（）O31 .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 O.在国际单位制中温度的单位是 o32

21、.根据稳定流动能量方程，风机、水泵的能量方程可简化为33 .同样大小的容器内分别储存了同样温度的氢气和氧气，假设 二个容器内气体的压力相等，那么二种气体质量的大小为%34 .理想气体的比热C随温度的升高而增大，当t2a时,的大小关系为 O35 .混合气体中各组元气体的质量分数5和摩尔质量 那么各组元气体的摩尔分数X、为。36 .由热力系与外界发生 交换而引起的嫡变化称为燧流。37 .设有一卡诺热机工作于600和30热源之间，那么卡诺热 机的效率为 o.在蒸汽动力循环中，汽轮机排汽压力的降低受 温度的限制。38 .燃气轮机装置定压加热循环的 是决定循环热效率的唯一的条件。39 .与外界既无能量交

22、换也无物质交换的热力系称为 热力系。40 .热力系的储存能包括 o41 .某双原子气体的气体常数Rr=260J/ (kg k),那么其定 值定体质量比热容C、,二 J/ (kg k) o42 .1kg理想气体定压过程初、终态的基本状态参数和其 比热容，其热力学能的变化量可求出为Au二 o43 .定值比热容为黑的多变过程，初温为3终温为t2,其嫡 变量A s=o.水蒸汽的临界压力为 MPao44 .流体流经管道某处的流速与 的比值称为该处流体的马赫数。45 .汽轮机的排汽压力越低，循环热效率越高，但排汽压力的 降低受到了 的限制。46 .压气机增压比拟大时，为了减少滞胀容积、提高容积效 率，除了

23、尽可能减小余隙容积外，通常还采取 的措施。50,未饱和湿空气的相对湿度值在 之间。二、单项选择题.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.没有摩擦的准平衡D.没有温差的1 .绝对压力P,真空P”环境压力Pa间的关系为（）A. P Pv Pa=OB. P pa Pv=OC. P Pa-Pv=OD. Pa-Pv -P=0.闭口系能量方程为（）A. Q AU W=0B. Q AU-W=O C. Q-AU W=0 D. Q-u-w=o2 .气体常量Rr（）A.与气体种类有关,与状态无关B.与状态有关，与气体种类无关C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关.理想气体的是两个相互独立的状态参数。（）A.温度与热力学能B.温度与熔C.温度与崎D.热力学能与焰3 .一理想气体可逆过程中,wfw,此过程的特性为( )A.定压B.定温C.定体D.绝热7.卡诺循环如下图,其吸热量Q尸(A. RrTdnPlP2PB. RrTiln