工程熱力學復習題

1、 工程熱力學復習題一、判斷題i多變過程的指數(shù)lVnVk時，多變比熱為負值。閉口系統(tǒng)經(jīng)歷了一個可逆的定溫過程，由于系統(tǒng)溫度沒有發(fā)生變化，故系統(tǒng)與外界沒有交換熱量。系統(tǒng)的平衡狀態(tài)是指系統(tǒng)在無外界影響的條件下（不考慮外力場作用），宏觀熱力性質(zhì)不隨時間而變化的狀態(tài)。凡符合熱力學第一定律的過程就一定能實現(xiàn)。熱力學溫標的基準點是一個標準大氣壓下水的冰點。通過葉輪輸入軸功對絕熱剛性容器內(nèi)的氣體進行攪拌，其參數(shù)變化為：U0、T0、P0、S0?？梢詮慕K態(tài)回復到初態(tài)的熱力過程是可逆過程。理想氣體經(jīng)絕熱節(jié)流后，前后穩(wěn)定截面上的溫度相等。9.因為伴隨壓力升高，工質(zhì)的飽和溫度也升高，故工質(zhì)干飽和蒸汽的比容將增大。陰雨天

2、中由于大氣中水蒸汽量增加了，所以大氣壓力增大了。任何不可逆過程工質(zhì)的熵總是增加的，而任何可逆過程工質(zhì)的熵總是不變的。工作在相同熱源和在相同冷源之間的一切熱機，無論采用什么工質(zhì)，他們的熱效率均相等。容器中氣體的壓力不變，壓力表的讀數(shù)也一定不變。處于平衡狀態(tài)的熱力系，各處應具有均勻一致的溫度、壓力和比體積。孤立系統(tǒng)的熵增原理表明：過程進行的結果是孤立系統(tǒng)內(nèi)各部分的熵都是增加的。工質(zhì)經(jīng)歷一可逆循環(huán)，其e，而工質(zhì)經(jīng)歷一不可逆循環(huán)，其e017.孤立系統(tǒng)達到平衡時總熵達極大值。不可逆絕熱穩(wěn)態(tài)流動系統(tǒng)中，系統(tǒng)的熵的變化?？ㄖZ循環(huán)的熱效率僅取決于其熱源和冷源的溫度，而與工質(zhì)的性質(zhì)無關?；旌蠚怏w中容積成份較大的

3、組分，則其摩爾成分也較大。孤立系統(tǒng)的熵與能量都是守恒的。對未飽和濕空氣噴濕球溫度的水可以實現(xiàn)空氣的等焓加濕降溫過程。同一地區(qū)同一季節(jié)大氣壓力基本保持不變，空氣的含濕量雨天比晴天大，所以雨天空氣的密度比晴天空氣的密度大。24兩個物體不接觸，就不能判別它們是否達到熱平衡。對任何溫度的氣體加壓都能使其液化。可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)的熵變都等于零。工程上要求氣體從Mal，則應采用拉伐爾噴管。工質(zhì)經(jīng)一不可逆循環(huán)后其熵一定增加。300C的水和-300C的水蒸汽都是存在的。0.1MPa的飽和水，當壓力降低至0.08MPa時，工質(zhì)就由飽和水變?yōu)檫^熱蒸汽。入口為亞聲速氣流，擴壓管的形狀是漸縮。理想氣體的熱力學能與焓

4、是兩個相互獨立的狀態(tài)參數(shù)。保持冷凝溫度不變，提高蒸發(fā)溫度，可以提高制冷循環(huán)的制冷系數(shù)。吸收式制冷循環(huán)的吸收器是一個吸熱設備。濕空氣的含濕量越大，吸收水分的能力越弱。蒸氣壓縮制冷循環(huán)節(jié)流閥出口制冷劑工質(zhì)的狀態(tài)是蒸發(fā)壓力下的濕蒸汽。在國際單位制中溫度的單位是。c。38簡.單可壓縮熱力系的準平衡過程中工質(zhì)壓力降低，則技術功為正。飽和蒸汽經(jīng)歷絕熱節(jié)流過程后溫度不變。把同樣數(shù)量的氣體由同一初態(tài)壓縮到相同的終壓，經(jīng)多變壓縮過程氣體終溫最高。二、填空題1當容器內(nèi)的壓力低于于外界時，容器內(nèi)的絕對壓力、真空度和大氣壓力之間的壓力關系為：。2熱量與膨脹功都是量，熱量通過溫差傳遞熱能，膨脹功通過差傳遞機械能。3在孤

5、立系統(tǒng)內(nèi)自發(fā)過程進行的結果，系統(tǒng)由狀態(tài)達到平衡狀態(tài)，絕不會使已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的重新變?yōu)闋顟B(tài)。公式&適用于理想氣體過程。5已知濕蒸汽的干度為，其中干飽和蒸汽的質(zhì)量為，則飽和液體的質(zhì)量為。6濕空氣噴蒸氣加濕過程的特征是濕空氣的基本不變。理想氣體自初溫經(jīng)絕熱過程變到終溫，其內(nèi)能的變化可用公式計算。理想氣體自初溫經(jīng)定容過程變到終溫，其焓的變化可用公式計算。在可逆過程中系統(tǒng)熵的增加，意味著系統(tǒng)，在孤立系統(tǒng)中熵的增加，則意味著為。9按照系統(tǒng)與外界之間物質(zhì)和能量的交換情況，系統(tǒng)可分為開口系統(tǒng)、系統(tǒng)、絕熱系統(tǒng)、系統(tǒng)。O濕空氣加熱過程的特征是濕空氣的不變。公式&=適用于理想氣體的過程，公式&適用于理想氣體過程公

6、式6-適用于過程。蒸汽壓縮致冷循環(huán)是由、和等設備構成的?？諝鈮嚎s致冷循環(huán)中沒有、和設備，而是以、和所代替。3卡諾循環(huán)是由兩個和兩個組成的理想循環(huán)。4理想氣體的和在圖上都是指數(shù)曲線。露點是對應于濕空氣中水蒸氣分壓力下的溫度。6濕空氣絕熱加濕過程可以近似地看成是不變的過程。TOC o 1-5 h z使系統(tǒng)實現(xiàn)可逆過程的條件是：()，()。氣體的質(zhì)量比熱、摩爾比熱和容積比熱間的關系是。理想氣體經(jīng)歷一個可逆的絕熱過程，忽略宏觀動能和重力位能按穩(wěn)定流動系統(tǒng)計算，其軸功量等于；按閉口系統(tǒng)計算，其功量等于，兩功量之比等于。o定值比熱容為的多變過程，初溫為，終溫為，其熵變量4_i濕空氣絕熱加濕過程可以近似地看

7、成是不變的過程。，壓氣機增壓比較大時，為了減少滯脹容積、提高容積效率，除了盡可能減小余隙容積外，通常還采取的措施。將相同質(zhì)量的氫氣和氧氣分別儲存到同樣大小的容器內(nèi)，若二個容器內(nèi)氣體的溫度相等，則兩者壓力的大小為PPc。HO22.當設備中工質(zhì)的壓力低于環(huán)境壓力時，若測得真空度，環(huán)境壓力，則工質(zhì)的絕對壓力、=。_M、a5濕空氣的含濕量是以為計算基準的濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量。6根據(jù)穩(wěn)定流動的能量方程，噴管的能量方程可簡化為_.采用兩級壓縮和中間冷卻的壓氣機，兩級的增壓比冗p2、冗p3的關系為1P12p2時耗功量最少。28表壓力隨著環(huán)境壓力的下降而增大時，工質(zhì)的_壓_力_可_能并無變化。溴化鋰吸收式

8、制冷機中，是制冷劑。TOC o 1-5 h z裝有氧氣的容器，其溫度計的讀數(shù)為C,則其熱力學溫度。蒸氣的飽和壓力與飽和溫度是的。技術功與體積功的關系式為。與已知理想氣體的比熱隨溫度的升高而增大，當0時，Ct0與C；2的大小關系為。1新風和回風混合點在線上，混合質(zhì)量比與混合點分割該線的線段長度成比。工質(zhì)經(jīng)歷一個由三個過程組成的循環(huán)，試填充下表所缺的數(shù)據(jù)。序號過程工質(zhì)經(jīng)歷一個由四個過程組成的循環(huán)，試填充下表所缺的數(shù)據(jù)。序號過程TOC o 1-5 h z已知1kg理想氣體定壓過程初、終態(tài)的基本狀態(tài)參數(shù)和其比熱容，其熱力學能的變化量可求出為厶u=。38流體流經(jīng)管道某處的流速與的比值稱為該處流體的馬赫數(shù)

9、。39壓氣機增壓比較大時，為了減少滯脹容積、提高容積效率，除了盡可能減小余隙容積外，通常還采取_的_措_施。質(zhì)40根據(jù)穩(wěn)定流動能量方程，風機、水泵的能量方程可簡化為。_三、選擇題熱力系統(tǒng)的總儲存能為質(zhì)UU,pVU,2me2,mgzU,pV,2me2,mgz卡諾定理表明：所有工作于同溫熱源與同溫泠源之間的一切熱機的熱效率。都相等，可以采用任何形式的循環(huán)不相等，以可逆熱機的熱效率為最高。都相等，僅僅取決與熱源和泠源的溫度不相等，與所采用的工質(zhì)有關系。TV熵變計算式Aseln2+Rln2只適用于v/V11一切工質(zhì)的可逆過程理想氣體的可逆過程系統(tǒng)進行一個不可逆絕熱膨脹過程后可逆絕熱壓縮過程一切工質(zhì)的不

10、可逆過程理想氣體的一切過程欲使系統(tǒng)回復到初態(tài)，系統(tǒng)需要進行一個.不可逆絕熱壓縮過程邊壓縮邊吸熱過程飽和濕空氣的相對濕度。A的飽和水，當壓力降低至未飽和水濕蒸汽濕蒸汽狀態(tài)參數(shù)的特點是熱t(yī)s未飽和濕空氣中含有未飽和水濕蒸汽某制冷機在熱源0及冷源，此制冷機是?？赡娴牟豢赡艿臍怏w常數(shù)決定于。氣體的分子量氣體所處的狀態(tài)邊壓縮邊放熱過程時，工質(zhì)就由飽和水變?yōu)檫^熱蒸汽飽和蒸汽vvvx干飽和蒸汽之間工作，其制冷量為過熱蒸汽，消耗功為不可逆的可能的，但無法判定其可逆性氣體的質(zhì)量氣體的原子數(shù)某大氣壓下，已知濕空氣的狀態(tài)參數(shù)t、d,則濕空氣的狀態(tài)。a可以確定尚需水蒸氣分壓力才能確定尚需相對濕度Q才能確定尚需濕球溫度

11、tw才能確定在壓力為時，飽和水的熵為s；干飽和蒸汽的熵為。當濕蒸汽的干度其熵為，則sss時，ssss相等可能高，可能低，也可能相等只能是飽和狀態(tài)只能是臨過熱熱蒸汽狀態(tài)圖上，經(jīng)過同一狀態(tài)點的理想氣體等溫過程線斜率的絕對值比絕熱過程線斜率的小可能大，也可能小水的沸點水的臨界點熱ss穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)經(jīng)歷一個不可逆過程，吸熱5KJ,對外作功10KJ，則系統(tǒng)的熵一定增加不變可以增加、可以減少或者不變一定減少當工質(zhì)的溫度一定，其壓力低于對應的飽和壓力時，則工質(zhì)一定是。飽和水濕蒸汽未飽和水過熱蒸汽理想氣體某一過程的容積變化功W等于技術功wt，該過程是定壓過程定容過程定溫過程絕熱過程飽和濕空氣的干球溫度、濕球溫度

12、、露點間的關系是ttttlsltt=tsl閉口系內(nèi)的理想氣體經(jīng)歷一個不可逆過程，熱力學能減少5KJ,對外作功10KJ,則_。理想氣體的熵一定增加該過程的熵流小于零理想氣體的熵可以增加、可以減少或者不變理想氣體的熵一定增加絕熱節(jié)流過程是。定焓過程不可逆過程準平衡過程定熵過程閉口系統(tǒng)從熱源吸熱5000kJ，系統(tǒng)的熵增加為20kJ/K，如系統(tǒng)在吸熱過程中溫度保持為300K，則這一過程是。一定是可逆的無法實現(xiàn)的一定是不可逆的無法判斷用干、濕球溫度計和露點儀對濕空氣進行測量，得到3個溫度：16C,18C,29C,則干球溫度t、濕球溫度t分別為。WTOC o 1-5 h zcccccccc水蒸氣定壓發(fā)生過

13、程可分為三個階段，下列選項中說法錯誤的是。未飽和水的定壓預熱過程未飽和水的定壓汽化過程飽和水的定壓汽化過程水蒸氣的定壓過熱過程以空氣為工質(zhì)所進行的某過程中，加熱量的一半轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，則該過程的多變指數(shù)為。7貯有空氣的絕熱剛性密閉容器中裝有電熱絲，通電后如取空氣為系統(tǒng)，則,A,A28.CO2氣體與CO氣體如溫度變化相同，其內(nèi)能變化關系為ucouucouucov不能確定公式n/適用于。理想氣體任意過程理想氣體可逆循環(huán)任何工質(zhì)可逆循環(huán)任何工質(zhì)任何循環(huán)D.濕空氣在總壓力不變，干球溫度不變的條件下，如果濕球溫度越低，則其含濕量.越大.越小熱機從熱源取熱，對外作功.違反熱力學第一定律.違反熱力學第一和第二定律

14、5氣體的容積比熱是指。容積保持不變的比熱.物量單位為一摩爾容積時的比熱6絕熱節(jié)流過程是。定焓過程.準平衡過程描述了的變化規(guī)律。任何氣體準靜態(tài)過程中.理想氣體熱力平衡狀態(tài)8.通過葉輪軸對絕熱剛性容器中的氣體攪拌不變不確定，其結果是。違反熱力學第二定律不違反熱力學第一和第二定律物量單位為一立方米時的比熱物量單位為一標準立方米時的比熱不可逆過程定熵過程D理想氣體任意過程中任何氣體熱力平衡狀態(tài)其參數(shù)變化為。 #只適用于絕熱自由膨脹過程只適用于可逆絕熱過程減小B.增加C圖上，濕蒸汽區(qū)內(nèi)的定壓線是一折線.不變1.在水蒸汽具有正斜率的直線曲線2混合氣體的通用氣體常數(shù)與混合氣體的成份有關.與混合氣體所處狀態(tài)有

15、關3工質(zhì)熵的增加，意味著工質(zhì)的_v開口系統(tǒng)的技術功等于不一定水平直線與混合氣體的質(zhì)量有關與混合氣體的成份、質(zhì)量及狀態(tài)均無關系不一=定U，T，P=，S=U，T，P，SU，T=，P，SU，T=，P=，S9閉口系統(tǒng)功的計算式適用于可逆與不可逆的絕熱過程只適用于理想氣體絕熱過程，兩種不同性質(zhì)但相同熱力狀態(tài)的氣體在絕熱混合過程中，其熵 #2（C2_C2）+g（ZZ）+w軸功22121S（一）一.某理想氣體，經(jīng)可逆定壓過程對外作功，則其內(nèi)能的變化量與外界的交換熱量分別無確定值。TOC o 1-5 h zW）；（）。；。46.一個橡皮氣球在太陽下被照曬，氣球在吸熱過程中膨脹，氣球內(nèi)的壓力正比于氣球內(nèi)的溫度，

16、則氣球內(nèi)的氣球進行的是。定壓過程。多變過程。定溫過程。定容過程。濕蒸汽經(jīng)定溫膨脹過程后其內(nèi)能變化。測量容器中氣體壓力的壓力表讀數(shù)發(fā)生變化一定是。有氣體泄漏氣體熱力狀態(tài)變化大氣壓力發(fā)生變化以上三者均可能理想氣體可逆定溫過程的特點是。水蒸汽熱力過程熱力學能變化量=四、簡答題1、閉口系統(tǒng)從熱源取熱5000kJ，系統(tǒng)的熵增加為20kJ/K，如系統(tǒng)在吸熱過程中溫度保持為300K,問這一過程是可逆的、不可逆的還是不能實現(xiàn)的？并簡要說明理由。2、三塊相同的金屬塊被加熱到溫度Ta，第一塊迅速被冷卻到環(huán)境溫度T0,其熵變?yōu)锳S；第二塊在環(huán)境中緩慢冷卻到T0,其熵變?yōu)镾2；第三塊先與溫度為TB（TATBT0）的熱

17、源接觸，達到平衡后再被冷卻到環(huán)境溫度T0,其熵變?yōu)锳S；試說明這三個過程AS、AS和AS03123的大小關系。3、剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分，A中存有高壓空氣，B中保持真空，如右圖所示。若將隔板抽去，試分析容器中空氣的狀態(tài)參數(shù)（T、P、u、s、v）如何變化？并簡述為什么。隔板A巍B自由膨脹4、某人聲稱使用新式熱力循環(huán)和高技術開發(fā)出一種新型節(jié)能冷柜，在30r室溫下，制冷溫度為-40C時，制冷系數(shù)仍可以達到4,請你判斷一下是否可能實現(xiàn)。為什么？5、“對剛性容器中的水加熱，使其在恒溫下蒸發(fā)”。請判斷該過程是否可逆，說明理由。6、將初態(tài)B=101325Pa,t=25C,Q=60%的空氣在加熱器中

18、加熱至t2=50C,然后送入干燥箱用于烘干物體。空氣從干燥箱出來時的溫度為t3=40C。試將此過程繪在h-d圖上；并推導出每蒸發(fā)1kg水分需要多少kg空氣的計算式。7、如圖所示為蒸氣壓縮制冷循環(huán)的lgp-h圖，試指出進行各熱力過程相應設備名稱，并寫 8、指出飽和濕蒸氣與飽和濕空氣，熵流與熵產(chǎn)的主要區(qū)別。9下圖為蒸氣壓縮式制冷裝置原理圖，蒸發(fā)溫度為零下15C,冷凝溫度為30C,蒸發(fā)器出口為干飽和蒸氣。試將此制冷循環(huán)描繪在lgp-h圖上；若系統(tǒng)制冷量為Q0,試寫出制冷劑的o初態(tài)為B=101325Pa、t=25C、Q廠60%，流量為mkg/s的空氣首先經(jīng)冷卻器冷卻至t2=15C、（p2=90%,再經(jīng)

19、加熱器加熱至t3=20C。試將上述過程繪在h-d圖上；并寫出冷卻器冷量和加熱器加熱量的計算式。i一個閉口系統(tǒng)由初始狀態(tài)A分別經(jīng)可逆與不可逆等溫吸熱膨脹過程到達狀態(tài)B,若兩過程中熱源溫度均為T。試判斷系統(tǒng)在哪個過程中吸收的熱量多，對外做出的膨脹功大。為什么？12、空氣在氣缸內(nèi)經(jīng)歷不可逆過程，內(nèi)能減少12kJ，對外作功10kJ,試分析空氣的熵變有哪幾種可能性？為什么？13、下圖為蒸氣壓縮制冷循環(huán)的T-s圖，試指出進行各熱力過程相應設備名稱，并寫出制冷量和制冷系數(shù)的計算式。4門窗緊閉的房間內(nèi)有一臺電冰箱正在運行，若敞開冰箱的大門就有一股涼氣撲面，感到?jīng)鏊?。于是有人就想通過敞開冰箱大門達到降低室內(nèi)溫度

20、的目的，你認為這種想法可行嗎？請以門窗緊閉的房間為系統(tǒng)，利用熱力學第一定律進行分析。5在寒冷的陰天，雖然氣溫尚未達到C,但晾在室外的濕衣服會結冰，這是什么原因？16平衡狀態(tài)與穩(wěn)定態(tài)有什么聯(lián)系與區(qū)別?17夏天，自行車在被太陽曬得很熱的馬路上行駛時，為什么容易引起輪胎爆破?1、8理想氣體的絕熱過程就是等熵過程嗎?為什么?19與大氣溫度相同的壓縮氣體可以從大氣吸熱而膨脹作功（依靠單一熱源作功），這是否違背熱力學第二定律？20何謂水蒸汽參數(shù)座標圖中的一個點、兩條線、三個區(qū)域和五種狀態(tài)？五、計算題某蒸汽動力裝置，蒸汽流量為40t/h,進口比焓為3440kJ/kg，出口比焓為2240kJ/kg。試求：單位

21、質(zhì)量蒸汽經(jīng)汽輪機對外輸出的功為多少？汽輪機的功率多大？若進出口蒸汽流速分別為60m/s和140m/s時，對汽輪機輸出功有多大影響？2.某閉口的絕熱容器，由一不導熱的垂直隔板分為L和R兩部分，如圖2所示。R邊盛5kg37C的水，L邊盛10kg72C的水。當移去隔板后兩邊的水混合均勻而重新達到新的熱力平衡。已知環(huán)境的溫度為TO=15C，水的比熱為。求：混合后絕熱閉口系熵的增量；由于混合所引起的作功能力的損失為多少？3將初態(tài)B=0.1Pa,t1=20C，(p=60%的空氣在加熱器中加熱至t2=50C，然后送入干燥箱用于烘干物體?？諝鈴母稍锵涑鰜頃r的溫度為t3=30C。已知：q=8.9g/kg(a)，

22、h1=42.8kJ/kg(a)，h2=73.5kJ/kg(a)，d3=17.0g/kg(a)，試求：將此過程繪在h-d圖上；從干燥室每吸收1kg水分所需空氣量和加熱量。4系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱8kJ,對外作功26kJ。為使其返回原狀態(tài)，對系統(tǒng)加熱6kJ，問需對系統(tǒng)作功多少？5在兩個恒溫熱源間工作的某動力循環(huán)系統(tǒng)，其高溫熱源溫度圻=1000K低溫熱源溫度巧=300K。循環(huán)中工質(zhì)吸熱過程的熵變As=1.0kJ/(kgK),吸熱量gi=980kJ/kg；工質(zhì)放熱過1程的熵變As=-1.0kJ/(kgK),放熱量2=600kJ/kg。環(huán)境溫度珀=300K，試求：2循環(huán)的熱效率；吸熱過程和放熱過程的熵流

23、和熵產(chǎn)；用孤立系統(tǒng)熵增原理判斷該循環(huán)能否實現(xiàn)。某蒸汽壓縮式制冷機，用氨作制冷劑，制冷量為/壓縮機入口狀態(tài)為干飽和蒸氣，出口狀態(tài)為過熱蒸氣，冷凝器出口狀態(tài)為飽和液體。已知冷凝溫度為，壓力為6蒸發(fā)溫度為，壓力為5水的比熱為C/經(jīng)查表得:=k=，。試求：()每千克氨的吸熱量；()氨的質(zhì)量流量燒；()壓氣機消耗的功率；()冷卻水帶走的熱量；()若冷卻水的溫升為C,求冷卻水的流量W()制冷系數(shù)。()將此循環(huán)描述在圖上?？諝庥沙鯌B(tài)壓力為0.1MPa,溫度20C,經(jīng)2級壓縮機壓縮后，壓力提高至l2MPa。若空氣進入各級氣缸的溫度相同，且各級壓縮過程的多變指數(shù)均為；.，；求最佳的中間壓力為多少？并求生產(chǎn)質(zhì)量的

24、壓縮空氣所消耗的理論功？求各級氣缸的排氣溫度為多少？空氣的氣體常數(shù)取Rg=287.09J/（kgK）已知一熱機的高溫熱源溫度為1000C，低溫熱源溫度為100C,工質(zhì)與高溫熱源間的傳熱溫差為100C，與低溫熱源間的傳熱溫差為50C，熱機效率等于卡諾熱機的效率，環(huán)境溫度為27C，當熱機從高溫熱源吸入1000KJ的熱量時，求：1）熱機的熱效率，2）由于高溫熱源傳熱溫差而引起的做功能力損失和由于低溫熱源傳熱溫差而引起的做功能力損失，3）由于傳熱溫差而引起的總的做功能力損失。9壓氣機在95kPa、25C的狀態(tài)下穩(wěn)定地以340m3/min的容積流率吸入空氣，進口處的空氣流速可以忽略不計；壓氣機排口處的截面積為0.025m2,排出的壓縮空氣的參數(shù)為200kPa、120C。壓氣機的散熱量為60kJ/min。已知空氣的氣體常數(shù)Rg=0.287kJ/（kg.K），比定容熱容cV=0.717kJ/（kg.K），求壓氣機所消耗的功率。o壓力為0.1MPa，溫度為20C的空氣進入壓縮機，絕熱壓縮至0.6MPa后排入貯氣筒。已知空氣的氣體