《工程热力学与传热学》试题及答案.doc
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《工程热力学与传热学》试题及答案.doc
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《工程热力学与传热学》
一、填空题(每题2分,计20分)
1.如果热力系统与外界之间没有任何形式的能量交换,那么这个热力系统一定是()
2.理想气体的比热容只与()参数有关。
3.若组成热力系统的各部分之间没有热量传递,热力系统将处于热平衡状态。
此时热力系统内部一定不存在()。
4.若组成热力系统的各部分之间没有相对位移,热力系统将处于力平衡状态。
此时热力系统内部一定不存在()。
5.干饱和蒸汽被定熵压缩,将变为:
()。
6.湿空气压力一定时,其中水蒸气的分压力取决于()。
7.再热循环的目的是()。
8.回热循环的主要目的是()。
9.热辐射可以不依靠(),在真空中传播。
10.流动功的改变量仅取决于系统进出口状态,而与()的过程无关。
二.判断题(每题1分,计20分)
1.孤立系统的热力状态不能发生变化;()
2.孤立系统就是绝热闭口系统;()
3.气体吸热后热力学能一定升高;()
4.只有加热,才能使气体的温度升高;()
5.气体被压缩时一定消耗外功;()
6.封闭热力系内发生可逆定容过程,系统一定不对外作容积变化功;()
7.流动功的改变量仅取决于系统进出口状态,而与工质经历的过程无关;()
8.在闭口热力系中,焓h是由热力学能u和推动功pv两部分组成。
()
9.理想气体绝热自由膨胀过程是等热力学能的过程。
()
10.对于确定的理想气体,其定压比热容与定容比热容之比cp/cv的大小与气体的温度无关。
()
11.一切可逆热机的热效率均相同;()
12.不可逆热机的热效率一定小于可逆热机的热效率;()
13.如果从同一状态到同一终态有两条途径:
一为可逆过程,一为不可逆过程,则不可逆过程的熵变等于可逆过程的熵变;()
14.如果从同一状态到同一终态有两条途径:
一为可逆过程,一为不可逆过程,则不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵变;()
15.不可逆过程的熵变无法计算;()
16.工质被加热熵一定增大,工质放热熵一定减小;()
17.封闭热力系统发生放热过程,系统的熵必然减少。
()
18.由理想气体组成的封闭系统吸热后其温度必然增加;()
19.知道了温度和压力,就可确定水蒸气的状态;()
20.水蒸气的定温膨胀过程满足Q=W;()
三.问答题(每题5分,计20分)
1.说明什么是准平衡过程?
什么是可逆过程?
指出准平衡过程和可逆过程的关系。
2.试指出膨胀功,轴功,技术功,流动功的区别和联系,写出可逆过程中膨胀功,技术功的计算公式。
3.写出开口系统稳定流动能量方程式的表达式,说明式中各量的含义。
4.什么是饱和湿空气?
什么是未饱和湿空气?
如何将未饱和湿空气转变为饱和湿空气?
四.计算题(每题10分,计40分)
1.2kg空气经过定温膨胀的可逆过程,从初态压力为p1=9.807bar,t1=300ºC膨胀到终态容积为初态容积的5倍。
试计算:
(1)空气的终态参数;
(2)对外界所作的膨胀功和交换的热量;(3)热力学能,焓和熵的变化量。
设空气的cp=1.004kJ/(kg·K),Rg=0.287kJ/(kg·K),K=1.4。
2.两质量相同,比热容相同(为常数)的物体A,B,初温各为TA与TB,用它们作高温热源和低温热源,使可逆机在其间工作,直至两物体温度相等为止。
试求:
(1)平衡时的温度Tm;
(2)可逆机的总功量;
(3)如果两物体直接进行热交换至温度相等,求此平衡温度Tm及两物体的总熵变。
3.1Kmol的理想气体,从初态p1=0.5MPa,T1=340K绝热膨胀到原来体积的2倍。
已知气体的Cp,m=33.44kJ/(mol·K),Cv,m=25.12kJ/(mol·K),试确定在下述情况下气体的终温,对外所作的功及熵的变化量。
(1)可逆绝热过程;
(2)气体向真空自由膨胀。
4.欲设计一热机,使之能从温度为973K的高温热源吸热2000kJ,并向温度为303K的冷源放热800kJ。
试确定
(1)此循环能否实现?
(2)若把此热机当作制冷机用,从冷源吸热800kJ,是否可能向热源放热2000kJ?
此时,至少需耗多少功?
一、填空题
1孤立系统2温度3温度差4压力差5过热蒸汽6 含湿量7增加蒸汽干度8提高进入锅炉的给水温度9中间介质10工质经历
二、判断题
1-5错错错错对6-10对对错错错11-15错错对错错16-20错错错错错
三.问答题1、答:
(1)准平衡过程:
是假设过程中系统所经历的每一个状态都无限接近平衡态的过程,
(2)可逆过程:
是指如果系统完成了某一过程之后,再沿着原路逆行,恢复到原来的状态,外界也随之回复到原来的状态的过程。
(3)准平衡过程和可逆过程的关系:
准平衡过程着眼于系统内的平衡,可逆过程着眼于系统和外界的总平衡。
一个准平衡过程不一定是可逆过程,但一个可逆过程一定是一个准平衡过程。
可逆过程是无耗散的准平衡过程。
2.答:
(1)膨胀功:
是由于工质体积的变化对外所做的功;技术功:
是指工程技术上可以直接利用的功,包括宏观动能,宏观位能,轴功;流动功:
推动工质流动而做的功称为流动功。
膨胀功,技术功,流动功的联系为:
。
(2)可逆过程中膨胀功的计算公式:
;技术功的计算公式:
。
3.答:
(1)开口系统稳定流动的能量方程式为:
。
(2)式中各量含义:
为工质与外界交换的热量,为工质进出口焓的变化,为工质宏观动能的变化,为工质宏观位能的变化,系统对外所作轴功。
4.答:
(1)饱和湿空气:
是由干空气和干饱和水蒸气组成的空气。
(2)不饱和湿空气:
是由干空气和过热水蒸气组成的空气。
(3)将未饱和湿空气转变为饱和湿空气的方法有两种:
方法1:
湿空气温度一定时,增加水蒸气分压力,
方法2:
保持水蒸气含量不变,降低湿空气温度。
四.计算题
1.解:
(1)取空气为热力系统,对可逆定温过程1-2,由参数间的相互关系得:
由理想气体状态方程式得;
定温过程:
(2)气体对外所作的功及交换的热量:
(3)过程中热力学能,焓,熵的变化为:
2.解:
(1)取A,B物体及热机为孤立系统,
则有:
,
其中:
,
因此:
即:
或,所以
(2)A物体为有限热源,过程中放出热量,B物体为有限冷源,过程中要吸收热量,并且:
,
热机为可逆热机时,由能量守恒:
。
(3)两物体直接进行能量交换直至温度相等时,可列出能量守恒方程:
因此:
3.解:
首先计算比热容比:
(1)对可逆绝热过程:
终温:
。
对外所作的功:
熵的变化量:
(2)气体向真空自由膨胀,有,又过程绝热,则,因此由闭口系能量方程,得。
即终温:
熵的变化量:
4.解:
(1)方法1:
利用克劳修斯积分式来判断循环是否可行,
所以此循环能实现,且为不可逆循环。
或方法2:
利用孤立系统熵增原理来判断循环是否可行,孤立系统由高温热源,低温热源,热机及功源组成,因此:
孤立系统的熵是增加的,所以此循环可以实现。
(2)若将此热机当作制冷机使用,使其逆行,显然不可能进行。
也可借助与上述方法的任一种重新判断。
若使制冷机能从冷源吸热800kJ,假设至少耗功Wmin,根据孤立系统熵增原理,
解得:
。
《工程热力学与传热学》期末复习题第6页共12页
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