热力学复习题汇总.docx
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热力学复习题汇总
《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100C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
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-G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
h°=;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-
兰线内一一
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():
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=Ah+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=Ah+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-hi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=Au+pv,Bq=Au+A(pv),Cq=Ah+W,Dq=Ah+Wt
10.理想气体经某可逆过程后,其Au和Ah的变化量为0,此过程为();若As=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-AhBAuCAlD-Au
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;
5.20C的蒸汽缓慢加热0C的冰,使其融化为0C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qhwt适用于一切工质、一切过程和任意热力系统;
9.对于理想气体的任何一种过程quti)和qhCp(t?
tj都适用;
10.理想气体的cv,cp,u,h和s都只是温度的单值函数;
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;
17.工质经过不可逆循环-ds0,q0;
T
r
19.工质经过不可逆循环“sg0,q0;
gT
r
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Wnet愈大则循环热效率愈高;
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;
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,为ds>0,仁q/TrvO3.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
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为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(Ti,pi)经过一可逆过程后到达终态(T2,P2),写出其
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
Th1000K,低温热源Tl300K,工质从高温热源吸收1000kJ的热量,对
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
2
(a)8qdu8w,(b)dud(pv),(c)qCvdT,(d)q①
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17C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5520kPa,Vi0.1419m3,经过热膨胀过程,终态的
P2170kPa,Vi0.2744m3,过程中焓值变化H67.95kJ。
已知该气体的定
容比热容Cp5.2kJ/(kg•K),且为定值,试求:
(1)气体常数Rg,
(2)定容比
热容cv,(3)U
3.—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cp1124J/(kg•K),cv934J/(kg•K)。
已知初态温度t1=280°C,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,Wnet0.9kJ
(2)Q12kJ,
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Ii和12,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pi0.1MPa,ti27C,经过2级压缩,中间冷却系统后,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,Vh0.4455m3,
V30.0223m3,山1bar,115°C,p23.5bar,n=1.2,求排气量和1kg气体的理论耗功量
32
V3V4
Vi
压气机工作过程
3.空气初态为pi0.1MPa,ti20C,经3级压缩机压缩后,压力提高到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=10cm2的减缩喷管,设空气初速度可忽略,初参数
P1=2*106MPa,t1=27C。
当喷管出口背压Pb1MPa时,求空气经喷管射出的速度,流量,出口截面的状态参数V2、t2。
设Cp1004J/(kgK),k1.4,临界压力比cr0.528。
3.空气进入渐缩喷管时的初速为200m/s,初压1MPa,初温500C。
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
环),已知压缩比,定压预涨比,工质为空气,
求:
(1)画出Ts图,
(2)推导循环热效率。
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也之间的关系,并阐明该关系式的物理意义。
V2
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:
Pi17MPa,蒸汽温度
匕550C;汽轮机排汽压力P25kPa。
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175C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:
pi17MPa,蒸汽过热度
t197.7C;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Wt;(3)水泵耗功Wp;(4)冷
凝器中的放热量;(5)该循环热效率t;
P
T
v'
v''
h'
h''
R
S,
S'
(MPa)
(C)
(m3/kg)
(m3/kg)
(kJ/kg)
(kJ/kg)
(kJ/kg)
(kJ/kg•k
:
)(kJ/kg•k
17
352.3
0.001
0.008
1690
2547
857
3.807
5.177
0.005
32.88
0.001
28.19
137.7
2560
2422
0.476
8.393
4.某一回热蒸汽动力循环如右图所示,求
循环热效率。
(不要求)
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