《工程熱力學》參考試題與答案-試卷3

1、工程熱力學參考試題及答案3一選擇題（10 分）1. dq=dh-vdp適用于系統，過程，工質。CA任意，任意，任意B.閉口，任意，理想氣體C.開口，可逆，任意D.閉口，可逆，任意2.理想氣體經絕熱節(jié)流后，溫度。DA可能升高也可能降低B.升高C降低D.不變3.如圖所示，以銅棒為系統進行分析：銅棒處于狀態(tài)。BA平衡B.穩(wěn)定但不平衡C不穩(wěn)定D.平衡且穩(wěn)定4. 范德瓦爾狀態(tài)方程a(P )(Vm b) RT2Vm中，a 表示 修正系數。 BA氣體分子體積修正系數B.內壓力修正系數C分子之間作用力修正系數D分子之間斥力修正系數5. 壓力為 p 時，飽和水的熵為s ；干飽和蒸汽的熵為s 。當濕蒸汽的干度 0

2、 x1時，其熵為s，則。AA s s s B s s sC s s s D s s s二判斷題（10 分）1.機械能可完全轉化為熱能，而熱能卻不能完全轉化為機械能。（）2.系統經歷不可逆過程后，熵一定增大。（）3.熱機的熱效率一定小于1。（）4.水在濕蒸汽區(qū)發(fā)生定壓吸熱過程，溫度升高。（）5.若工質從同一初態(tài)，分別經可逆和不可逆過程，到達同一終態(tài)且兩過程熱源相同，那么傳熱量也相同。（）三簡答或畫圖分析題（30分）6.（7分）一閉口系統經歷了一不可逆過程，已知終態(tài)熵小于初態(tài)熵，試分析此過程中熱量的變化。解：閉口系統無質量交換；不可逆過程：Sg 0；SSg Sf 0；所以Sf 0，即，此過程為一放

3、熱過程。7.（8分）在T-s圖上定性標出n=1.2理想氣體的壓縮過程，并在圖上用面積表示W和Wt 。（請寫明分析過程）解：方法18.（7分）在P-V圖和T-S圖上表示郎肯循環(huán)，并計算郎肯循環(huán)的熱效率（忽略泵功）。解：汽輪機做功：ws,1 2 h1 h2 ；冷凝器中定壓放熱量：q h h ；2 2 3水泵絕熱壓縮功耗：ws,3 4 h4 h3 ；鍋爐中的定壓吸熱量：q1 h1 h4鍋爐熱效率：tw wws,1 2 s,3 4netq q1 1，忽略泵功，th h1 2h h1 3。9.（8分）分析蒸氣壓縮制冷循環(huán)節(jié)流閥代替膨脹機的優(yōu)缺點。解：優(yōu)點：省掉膨脹機，設備簡化；膨脹閥開度，易調節(jié)蒸發(fā)溫度

4、。缺點：損失功量（用膨脹機此部分功可回收） ：h h ；4 6制冷量減少：h5 h6 h4 h6 h4 h8 (h6 h8) ，=面積 a84ba-面積 a864ba=面積8468四計算題（50分）6.（15分）某氣體在壓氣機中被壓縮，壓縮前氣體的參數是p1 100kPa，33v1 0.845m/kg，壓縮后的參數是p2 800kPa，v2 0.175m/kg。設在壓縮過程中每公斤氣體的內能增加150kJ，同時向外界放出熱量50kJ，壓氣機每分鐘生產壓縮氣體10kg。試求：（1）壓縮過程中對每公斤氣體所作的壓縮功；（2）壓縮前后氣體焓的變化；（3）每生產1kg壓縮氣體所需的功；（4）帶動此壓氣

5、機所需電動機的功率。解：（1）壓縮過程中對每公斤氣體所作的壓縮功：壓縮過程中，進排氣閥均關閉，取氣缸中的氣體為熱力系統（如上圖所示），由閉口系能量方程得wqu50150200kJ/kg（2）壓縮前后氣體焓的變化：hu(pv)150(8000.1751000.845)205.5kJ/kg（3）每生產1kg壓縮氣體所需的功：選取氣體的進出口、氣缸內壁及活塞所圍成的空間為熱力系統（如下圖所示），由開口系能量方程得：wt qh50205.5255.5kJ/kg（4）帶動此壓氣機所需電動機的功率：10255.5Pmwt 42.6kW6010.（20分）一剛性絕熱容器用隔板分成兩部分，VB 3VA 。A側

6、有1kg空氣，p1 1MPa,T1 330K，B側為真空。抽去隔板，系統恢復平衡后，試求：（1）恢復平衡后系統溫度T2 ，壓力p2 （空氣Rg 287J/(kgK)）；（2）抽去隔板前后系統熵變；（3）過程做功能力損失（T0 293K,p0 0.1MPa）。解：（1）以剛性絕熱容器為系統進行分析，由熱力學第一定律得出：Q U W ,W 0,Q 0U 0，由于理想氣體熱力學能是溫度的單值函數，所以抽去隔板后，溫度不變，即T1 T2 330 K 。RT287330g13v0.09471m/kg16p1101pv111pvpv,pp0.25MPa221121v42（2）抽去隔板后系統熵變：Tv22s

7、clnRln0.287ln40.3979kJ/(kgK)vgTv11s0,ss0.3979kJ/(kgK)fg（3）過程做功能力損失：T0 sg 2930.3979116.57kJ/kg。11.（15分）封閉汽缸中理想氣體初態(tài)p1 8MPa,t1 1300C，經過可逆多變膨脹過程變化到終態(tài)p2 0.4MPa,t2 400C。已知該氣體的氣體常數RkJkgK,比熱容為常數，cv 0.716kJ/(kgK)，試求：7./() g（1）氣體初終態(tài)的比容v1,v2 ；（2）多變指數n；（3）多變過程膨脹功和熱量；（4）判斷此過程是吸熱還是放熱過程。解：（1）12為可逆多變過程，對初終態(tài)利用理想氣體狀態(tài)方程得出：RT287(1300273)g13v0.05643m/kg16p8101RT287(400273)g23v0.48288m/kg26p0.4102（2）多變指數：n6 6ln( p / p ) ln(8 10 / 0.4 10 )1 2ln( v / v ) ln(0.48288 / 0.05643)2 112.（3）多變過程膨脹功和熱量：R287 gw(TT)(1573673)653.92kJ/kg12n11.3951quwc(TT)w0.716(6731573)653.929.52kJ