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《工程热力学》复习题汇总
一填空题
1.热力系统:
忽略家用电热水器的表面散热,取正在加热不在使用的电热水器
为控制体,(不包括电加热器),这是系统,把电加热器包括在研究对象
内,这是系统,研究对象加入,构成孤立系
统。
2.热力系统:
盛满热水的真空保温杯是系统,内燃机在汽缸进气或排气
阀门打开时,是系统。
3.过程判断:
热力系统与外界在绝热但存在摩擦力的情况下,在无限小压差下
缓慢的做功过程准静态过程,可逆过程。
4.过程判断:
热量从温度为100℃的热源通过薄容器壁缓慢地传递给处于平衡
状态下的冰水混合物,此过程准静态过程,可逆过程,理由
5.通过搅拌器作功使水保持等温的汽化过程,此过程为,
理由为。
6.有一刚性容器,被分成两部分,一部分装有气体,一部分抽成真空,若真空部
分装有许多隔板,每抽去一块隔板,让气体先恢复平衡再抽去下一块,问此过程
为,理由为。
7.闭口系统热力学第一定律表达式:
,稳流开口系
统的热力学第一定律表达式为:
;开口系统工质跟外界交换
的技术功包括,可逆过程技术功的计算式
为:
;
8闭口容器内的气体从热源吸收了100kJ的热量,并对外膨胀作功消耗了40kJ,
其中克服摩擦功5kJ,假设摩擦产生的耗散热全部用于增加工质的热力学能,根
据闭口系统能量守恒方程式,系统热力学能增加量为。
9.理想气体是,
工程上常用的空气、燃气和烟气理想气体,水蒸气理想气体。
10.一种确定的理想气体,其cp-cv定值,cp/cv定值,cp/cv随变
化,其中cp-cv的含义是;工程
上常用的空气、燃气理想气体,水蒸气理想气体。
11.过冷水的定压汽化过程在p-v图上可表示出五种状态,分别
为:
。
12.实际气体与理想气体的偏离可用压缩因子Z表示,理想气体的Z等于,
实际气体的Z随压力的增高,呈现的变化。
13.气体在管道内绝热流动,其滞止状态是指,此时的焓
h0=;临界压力与有关,
工临界流速临界声速。
14.活塞式压缩机中,因的存在,使产气量降低,但理论上对单
位质量气体耗功影响。
15.活塞式内燃机有三个循环特征性能参数,分别为
。
16.活塞式内燃机循环过程与燃气轮机循环过程的主要区别可概括为
。
17.刚性绝热气缸-活塞系统,B侧设有电热丝,判断下列4种情况分别是什么热
力系统.
红线内——
黄线内不包含电热丝——
黄线内包含电热丝——
兰线内——
二、选择题
1.某容器中气体的表压力为0.04MPa,当地大气压为0.1MPa,则该气体的绝
对压力为():
A0.06MPaB0.04MPaC0.14Mpa
2.容器中气体的真空度为0.04MPa,当地大气压为0.1MPa,则该气体的绝对
压力为()。
A0.06MPaB0.04MPaC0.14Mpa
3.理想气体在某一过程中吸入3100kJ的热量,同时内能增加了150kJ,该过
程是():
A膨胀过程,B压缩过程C定容过程
4.理想气体在某过程中吸入100kJ的热量,对外输出100kJ的功,此过程是()。
A压缩过程B绝热过程C定温过程
5.一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()
A升高B降低C不变
6.稳流开口系统q=Δh+wt适用于()
A任何过程,任意工质;B可逆过程,任意工质;C可逆过程、理想气体
7.q=Δh+wt适用于()
A稳流开口系统,B闭口系统,C任意系统,D非稳流开口系统
8.q=h2-h1适用于()。
A压气机,B换热器,C动力机,D管道
9.下列能量方程式正确的有()。
Aq=Δu+pv,Bq=Δu+Δ(pv),Cq=Δh+w,Dq=Δh+wt
10.理想气体经某可逆过程后,其Δu和Δh的变化量为0,此过程为();若Δs=0,
则此过程为();如wt=0,过程为();若w=0,过程为()。
A定容过程,B定压过程,C定温过程,D绝热过程
11.某理想气体经历了一个内能不变的热力过程,则该过程中工质的焓变()
A大于零,B等于零C小于零
12.单位千克理想气体可逆绝热过程的技术功等于
A-ΔhBΔuCΔhD-Δu
13.对于理想气体,下列各说法是否正确()
A气体吸热后熵一定增大,B气体吸热后温度一定升高,
C气体吸热后热力学能一定升高,D气体膨胀时一定对外作功,
E气体压缩时一定耗功;
14.某一闭口热力系统,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,热力系中工质的熵变()
A大于零B等于零C小于零
15.干饱和蒸汽被定熵压缩将变为
A饱和水B湿蒸汽C过热蒸汽
16.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()
A越大B越小C不变
17.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既不违反第一定律,也不违反第二定律;B违反了第一定律和第二定律;
C违反了第一定律;D违反了第二定律
三、判断对错,并说明理由
1.系统内质量保持恒定的热力系统一定是闭口系统;
2.绝热系统是既无质量交换,又无能量交换的热力系统;
3.开口系统中系统与外界有物质交换,而物质与能量不可分割,所以开口系统
不可能是绝热系统。
4.工质经历一个循环过程恢复到原状态后,整个循环中从外界得到的净热量大
于对外作的净功;
5.20℃的蒸汽缓慢加热0℃的冰,使其融化为0℃的水,其过程为准静态过程;
6.开口系统中,随工质压力的升高,系统输出的技术功为正值;
8.能量方程
qhw适用于一切工质、一切过程和任意热力系统;
t
9.对于理想气体的任何一种过程(2t)
qucvt和qhcp(t2t1)都适用;
1
10.理想气体的cv,c,u,h和s都只是温度的单值函数;
p
11.当时实际气体的压缩因子z1时,说明实际气体的可压缩性比理想气体小;
12.迈耶公式cpcvRg也适用于高压水蒸气;
13.水的汽化潜热是不随压力变化的常数;
14.对于湿饱和蒸汽构成的闭口系统,其热力学状态可以由饱和温度和饱和压力
唯一确定;
15.水泵作功过程相当于稳流开口系统的定容过程;
16.绝热过程即定熵过程;
q
17.工质经过不可逆循环0,0ds;
Tr
q
19.工质经过不可逆循环sg0,0;
Tr
20.系统若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态,则不可逆途径的
△S必大于可逆途径的△S;
21.在两个热源间工作的一切可逆循环,其热效率大小与可逆循环的种类无关,
与工质的特性无关;
22.循环净功
W愈大则循环热效率愈高;
net
23.当时实际气体的压缩因子z1时,说明实际气体的可压缩性比理想气体小;
24.缩放喷管是随流速增加,压力下降,马赫数从大于1降到小于1的过程;
25.若缩放喷管进口截面上工质的参数不变,提高背压,则流经喷管的工质流量
必然下降;
26.绝热节流后气体的焓不变,因此其温度也不变;
27.绝热节流过程是等焓过程;
28.绝热节流后气体的焓不变,压力下降,熵增大;
29.压气机的余隙容积使产气量下降,生产单位千克高压气体的理论耗功量也增
加;
30.压气机余隙容积不会使产气量下降,但生产单位千克高压气体的耗功量增加;
31.对于单级活塞式压气机,余隙容积的存在具有不利影响,主要是降低了压气
机的产气量,同时增加了耗功量;
32.在压缩比相同、吸热量相同时,活塞式内燃机的三种理想循环的热效率具有
如下关系:
定压加热热效率>混合加热(定容加热+定压加热)的热效率>
定容加热热效率;
33.对简单蒸汽动力循环,提高蒸汽的初温和冷凝器内的真空度都可提高循环热
效率,而提高蒸汽的初压不一定能够提高循环的热效率;采用再热循环和回
热循环的机组热效率则总大于简单蒸汽动力循环的热效率;
34.压缩空气制冷循环的制冷效率为
1
k,其中为循环增压比,当增
1
k
1
加时,减少,单位质量工质的制冷量也减小;
四、判断题
1.下列各说法是否正确?
(1)气体吸热后热力学能一定升高()
(2)绝热过程即定熵过程()
(3)循环净功Wnet愈大,则循环效率越高()
(4)一杯温度等于环境温度的水没有火用值()
(5)家用空调一般采用压缩空气制冷循环()
2.工质经过不可逆循环,∮ds>0,∮δq/Tr<0
3.气流速度是超声速时,可选取缩放管作为喷管
4.水蒸气的汽化潜热是常数
5.u是1千克工质流进开口系统时所携带的能量()
6.开口系统的技术功wt=
2
c
fgzw
i
2
()
7.绝热过程一定是定熵过程()
8.理想气体热力学能、焓和熵都是温度的单值函数()
9.不可逆绝热过程的熵产等于零()
10.水蒸汽的汽化潜热是常数()
11.工质经过不可逆循环其∮ds>0()
12.热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体()
13.压气机的产气压力一般在0.1MPa~0.3MPa之间()
14.当气流速度是亚声速时,可选取缩放管作为喷管()
15.同条件下有摩阻的喷管出口流速比无摩阻的喷管出口流速低()
16.同条件下有摩阻的喷管工质出口焓比无摩阻的喷管出口焓低()
17.同条件下有摩阻的喷管工质的滞止焓等于无摩阻的喷管滞止焓()
五、简答题
1.描述准平衡过程和可逆过程的概念,说明两种过程的异同。
2.稳流开口系统能量方程式,技术功表达式,及体积功、技术功和流动功三者
的关系。
3.写出符合下列条件的稳流开口系统的能量方程式:
(1)绝热条件下蒸汽在汽
轮机内的做功过程;
(2)工质流经换热器的热交换过程
4.理想气体的定义
5.某一理性气体从初态(
T1,p)经过一可逆过程后到达终态(T2,p2),写出其
1
熵变公式,要求至少两个计算方法,设比热容为定值。
若为不可逆过程,熵
变公式是否变化?
6.写出判断不可逆的热力循环和不可逆热力过程的数学表达式;
7.写出孤立系统熵增原理表达式,并指出孤立系统熵增大的原因。
8.迈耶公式Cp-Cv=Rg,是否适用于动力工程中应用的高压水蒸汽?
是否适用于
地球大气中的水蒸汽,为什么?
9.水的汽化潜热是否是常数,有什么变化规律?
10.描绘理想气体的热力学状态参数中,哪些参数仅是温度的单值函数,哪些是
两个独立参数的函数,
11.把理想气体热力过程表示在P-V图和T-s图上,确定多变指数n的范围(要
求给出四个基本过程);
a.工质膨胀、降温且放热;b.工质吸热、升温且降压过程
12.有一个由一台热机、高低温热源、功源等组成的孤立系统,热机的高温热源
T1000K,低温热源TL300K,工质从高温热源吸收1000kJ的热量,对
H
外输出600kJ的功,求此孤立系统的熵增。
13.图中容器为刚性容器,现将容器分成两部分,一部分装气体,一部分抽真空;
中间是隔板,若突然抽去隔板,气体是否作功?
若每抽去一块隔板让气体先
恢复平衡在抽去下一块隔板,气体是否作功?
上述两种情况从初态变化到终
态,其过程是否可以在p-v图上表示,分别是什么过程?
14.在P-v图上,画出理想气体某一多变过程的膨胀功、技术功和传热量。
15.在T-s图上画出蒸汽单级压缩式制冷循环,然后转换到lgp-h图上,并分析说
明实际压缩过程对制冷效率的影响。
16.指出下列过程的适用条件
(a)δqduδw,(b)δqdud(pv),(c)
2
qcT,(d)qh2h1
d
v
1
17.分析说明提高初温和初压对提高朗肯循环效率的影响。
18.压气机采用两级压缩中间冷却有什么优缺点?
19.已知一活塞式内燃机的三个循环特性参数,试推导混合加热理想循环的热效
率(要画出p-v和T-s图)。
20.已知一活塞式内燃机的三个循环特性参数,试推导定压加热理想循环的热效
率(要画出p-v和T-s图)。
21.比较在初态、增压比相同的情况下压气机三种压缩过程(绝热、多变及定温)
的耗功量及终态温度的大小
22.什么是湿空气的相对含湿量及含湿量?
相对湿度越大,含湿量越高,这样的
说法对吗?
为什么?
六、计算题
热力学第一定律
1.1kg空气首先从95kPa和17
oC的状态定容吸热到380kPa,然后经历一个定
熵膨胀过程到95kPa,最后回到初态。
求循环净功和热效率。
已知空气k=1.4。
2.某理想气体初态时520
pkPa,V10.1419m
3,经过热膨胀过程,终态的1
3
p170kPa,V10.2744m,过程中焓值变化H67.95kJ。
已知该气体的定
2
容比热容c5.2kJ/(kg﹒K),且为定值,试求:
(1)气体常数Rg,
(2)定容比
p
热容cv,(3)U
3.一刚性容器内装有2kg理想气体,定容下吸热量Qv367.6kJ,同时输入搅拌
功468.3kJ。
该过程中气体的平均比热容c1124J/(kg﹒K),cv934J/(kg﹒
p
K)。
已知初态温度t1=280
oC,求:
(1)终态温度t2,;
(2)热力学能、焓和熵的
变化U、H、S。
热力学第二定律
1.某热机工作于T12000K,T2300K的两个恒温热源之间,试问下列几种
情况能否实现?
是否是可逆循环?
(1)
Q11kJ,W0.9kJ
(2)
net
Q,
12kJ
Q20.3kJ;(3)Q20.5kJ,Wnet1.5kJ。
2.有一循环装置,工作在800K和300K的热源之间。
若与高温热源换热3000kJ,
与外界交换功2400kJ,试判断该装置能否成为热机?
能否成为制冷机?
3.设工质在1000K的恒温热源和300K的恒温冷源间工作,工质从热源吸热和
向冷源放热都存在50K的温差。
(1)计算循环热效率;
(2)设环境温度280K,
求热源每供给1000kJ热量时,两处不可逆传热的有用能损失I1和I2,及总
有用能损失。
4.有一台多热源热机,热源A温度1000K,放出750kJ热量,热源B温度800K,
放出480kJ热量,热源C温度300K,吸收510kJ的热量,环境温度290K,试判
断该热机能否实现?
若能实现是否是可逆热机?
若不可逆,热机效率是多少?
最
大有用能损失多少?
压气机
1.2kg空气从初态为0.1
pMPa,t127℃,经过2级压缩,中间冷却系统后,
1
压力提高到2.5MPa。
若空气进入两级气缸的温度相同,且各级压缩过程的多变
指数均为1.3,空气的Rg0.287kJ/(kgK)。
求
(1)最佳的中间压力?
(2)各
级排气压力?
(3)生产2kg质量的压缩空气所消耗的理论功?
(4)各级气缸的
排气温度?
2.已知某压气机,当存在余隙容积时的工作过程如图所示,
3
Vm,
h0.4455
3
V30.0223m,p11bar,
o
t115C,p23.5bar,n=1.2,求排气量和1kg气
体的理论耗功量。
P
32
1
Vh
4V
V3V4
V1
压气机工作过程
3.空气初态为p0.1MPa,t120℃,经3级压缩机压缩后,压力提高到
1
12.5MPa。
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1.3,
求
(1)最佳的中间压力?
(2)各级排气压力?
(3)生产1kg质量的压缩空气
所消耗的理论功?
(4)各级气缸的排气温度?
喷管与扩压管
1.已测得喷管某一截面空气的压力为0.5MPa,温度800K,流速600m/s,设空气
的cp1004J/(kgk),k1.4,求滞止温度和滞止压力。
2.出口截面面积A2=10cm1=2*10
2的减缩喷管,设空气初速度可忽略,初参数p
6MPa,
t1=27℃。
当喷管出口背压p1MPa时,求空气经喷管射出的速度,流量,
b
出口截面的状态参数v2、t2。
设c1004J/(kgK)p,k1.4,临界压力比
0.528
cr。
3.空气进入渐缩喷管时的初速为200m/s,初压1MPa,初温500℃。
求喷管达到
最大流量时出口截面的流速、压力和温度。
燃气动力循环
1.某内燃机进行的是狄塞尔循环(定压加热理想循
P
环),已知压缩比,定压预涨比,工质为空气,
2
3
求:
(1)画出Ts图,
(2)推导循环热效率。
4
1
v
2.绘制汽油机的理论循环即定容加热循环的P-v图和T-s图,推导汽油机定容
加热循环的热效率与压缩比
v
1
v
2
之间的关系,并阐明该关系式的物理意义。
3.某内燃机进行的是狄塞尔循环(定压加热理想循环),已知压缩比,定压
预涨比,工质为空气,求:
(1)画出P-v和Ts图,
(2)推导循环热效率。
蒸汽动力循环
1.有一朗肯蒸汽动力循环,蒸汽进汽轮机的压力为:
p17MPa,蒸汽温度
1
t550℃;汽轮机排汽压力p25kPa。
请将循环表示在T-s图上,求1公斤蒸
1
汽:
(1)在锅炉中的吸热量;
(2)输出功wT;(3)水泵耗功wp;(4)冷凝器中
的放热量;(5)该循环热效率
t;
2.有一小型压水堆核电机组,由蒸汽发生器提供低参数工质为饱和水蒸汽,工
质在汽轮机内可逆绝热膨胀做功,在冷凝器内冷凝,冷凝水经水泵再送入蒸汽发
生器加热循环使用。
请将循环的热力过程表示在T-s图上。
若从蒸汽发生器出来
的工质为175℃的饱和水蒸汽,冷凝器内的压力为7.5KPa,求该循环的热效率。
3.有一朗肯蒸汽动力循环,蒸汽进汽轮机的压力为:
p17MPa,蒸汽过热度
1
t197.7℃;汽轮机排汽压力p20.005MPa。
请将循环表示在T-s图上,求1
公斤蒸汽:
(1)在锅炉中的吸热量;
(2)输出功
w;(3)水泵耗功wp;(4)冷
T
凝器中的放热量;(5)该循环热效率t;
pTv’v’’h’h’’Rs’s’’
(MPa)(℃)
(m3/kg)
3/kg)
(m3/kg)
3/kg)
(kJ/kg)
(kJ/kg)
(kJ/kg)
(kJ/kgk)·
(kJ/kgk)·
17352.30.0010.008169025478573.8075.177
0.00532.880.00128.19137.7256024220.4768.393
4.某一回热蒸汽动力循环如右图所示,求
h0=3900kJ/循环热效率。
(不要求)
h3=2500kJ/
h=700
h2=3000k
h4=150kJ