工程熱力學(xué)期末考試卷及答案

頁(yè)眉內(nèi)容昆明理工大學(xué)2012年《工程熱力學(xué)》期末考試卷及答案考試科目：工程熱力學(xué) 任課教師：包桂蓉一、填空題(本大題有夕小題，每小題2分，共18分)1、相互接觸的物體，若他們處于熱平衡，則他們的―溫度_必相等。2、已知濕蒸汽的干度為。，2,其中干飽和蒸汽的質(zhì)量為6觴，則飽和液體的質(zhì)量為24k。M、工質(zhì)絕對(duì)壓力P與大氣壓力P及表壓力P或真空度P的關(guān)系：當(dāng)P>P時(shí)，P=P+P；b e v b be當(dāng)P<P時(shí)，P=P-P。b bv4、用實(shí)際氣體在兩個(gè)恒溫?zé)嵩碩和T進(jìn)行一卡諾循環(huán)，則其熱效率“二。1 2 ，T15、在相同溫度的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，與可逆循環(huán)的種類(lèi)無(wú)關(guān)。6、空氣的比定容熱容c為718J/(kg-K)，氣體常數(shù)為287J/(kg-K)；其比定壓熱容c=1005J/(kg-K)。7、孤立系統(tǒng)是熱力系統(tǒng)與外界無(wú)任何能量和物質(zhì)交換的系統(tǒng)。8、熵增加的過(guò)程不一定(填一定或不一定,是不可逆過(guò)程。夕、抽氣回?zé)嵫h(huán)改善了朗肯循環(huán)，其根本原因在于水蒸汽的平均吸熱溫度提高了//提高了循環(huán)熱效EckhardWalter頁(yè)眉內(nèi)容二、名詞解釋?zhuān)ū敬箢}有4小題，每小題M分，共12分）1、過(guò)熱蒸汽：溫度高于所處壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度的蒸汽稱(chēng)為過(guò)熱水蒸氣?！▽?duì)飽和蒸汽繼續(xù)定壓加熱形成過(guò)熱蒸汽。2、閉口系統(tǒng)：熱力系與外界無(wú)物質(zhì)交換的系統(tǒng)?！ㄅc外界只有能量交換而無(wú)物質(zhì)交換。M、系統(tǒng)儲(chǔ)存能：是指熱力學(xué)能、宏觀(guān)動(dòng)能、和重力位能的總和?！ㄏ到y(tǒng)中的熱力學(xué)能、動(dòng)能和勢(shì)能。4、熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述：不可能把熱從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體而不引起其他變化?！岵豢赡茏园l(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳至高溫物體。三、簡(jiǎn)答題（本大題有4小題，每小題5分，共20分）1、熱力循環(huán)按循環(huán)效果及進(jìn)行方向可分為哪兩類(lèi)？其各自的目的是什么？答：按循環(huán)進(jìn)行的方向和產(chǎn)生的效果分：正向循環(huán)與逆向循環(huán)正循環(huán)：將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。逆循環(huán)：消耗功，將熱量從低溫物體傳至高溫物體。2、簡(jiǎn)述蒸汽參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)效率的影響。答：（1）提高初溫，可提高熱力循環(huán)效率和增大膨脹終點(diǎn)的干度，但受金屬材料耐熱性能的限制。（2）在相同的初溫和背壓下，提高初壓也可使熱效率增大。會(huì)使乏汽干度降低，設(shè)備強(qiáng)度的問(wèn)題。（M）降低背壓可以顯著提高循環(huán)熱效率。受環(huán)境溫度的限制。EckhardWogter頁(yè)眉內(nèi)容//提高初溫、初壓，降低終溫、背壓，均可提高循環(huán)效率。M、壓縮機(jī)壓縮過(guò)程的多變指數(shù)勿的取值范圍是什么？若想減少壓縮機(jī)所消耗的軸功，壓縮過(guò)程的多變指數(shù)勿應(yīng)增加還是減少？答：n金1,門(mén)，若想減少壓縮機(jī)所消耗的軸功，應(yīng)接近定溫過(guò)程，壓縮過(guò)程的多變指數(shù)勿應(yīng)減少。//1<n<k，減少n可減少壓縮機(jī)消耗的軸功。4、熱力學(xué)第二定律能否表述為“機(jī)械能可以全部變?yōu)闊崮?，而熱能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能?！边@種說(shuō)法有什么不妥當(dāng)？答：熱力學(xué)第二定律的正確表述應(yīng)是：熱不可能全部變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。所給說(shuō)法中略去了“其它影響”的條件，因而是不妥當(dāng)、不正確的。//不妥當(dāng)，應(yīng)表述為“機(jī)械能可以全部變?yōu)闊崮?，而熱能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能而不引起其他任何變化?！?，少了“而不引起其他任何變化”這一句。四、作圖題（本大題有2小題，每小題5分，共10分）1、畫(huà)出蒸汽壓縮制冷循環(huán)的T-s圖，并說(shuō)明各過(guò)程是在什么設(shè)備中完成的?作法一作法一1-2:壓氣機(jī)2-M:冷凝器SckhadWagter頁(yè)眉內(nèi)容3-4:節(jié)流閥4-1:冷庫(kù)作法二過(guò)程1-2在壓縮機(jī)中完成;過(guò)程2-3在冷凝器中完成;過(guò)程3-4在節(jié)流機(jī)構(gòu)中完成;過(guò)程4-1在蒸發(fā)器中完成。頁(yè)眉內(nèi)容頁(yè)眉內(nèi)容（上面這兩幅圖及答案都符合要求，都正確）2、試在所給參數(shù)坐標(biāo)圖上定性地畫(huà)出理想氣體過(guò)點(diǎn)1的下述過(guò)程，分別指出該過(guò)程的過(guò)程指數(shù)以應(yīng)當(dāng)在什么數(shù)值范圍內(nèi)（圖中請(qǐng)標(biāo)明四個(gè)基本過(guò)程線(xiàn)人1）壓縮、升溫、吸熱的過(guò)程2）膨脹、降溫、吸熱的過(guò)程。答：⑴n>k；⑵1<n<k頁(yè)眉內(nèi)容五、計(jì)算題（本大題有4小題，，共40分）1、（10分）5g氬氣經(jīng)歷一個(gè)熱力學(xué)能不變的過(guò)程，初始狀態(tài)P1=6°xl05Pa，［=600K，膨脹終了體積“2=3”「氬氣可作為理想氣體，且假定熱容為定值，求終溫、終壓及總熵變量。（已知A的Rg=0.208kJ..（kg?K））解：氬氣Ar可看為理想氣體，其熱力學(xué)能只是溫度的單一函數(shù)，故等熱力學(xué)能過(guò)程也即等溫過(guò)程，T2=T1=600K。根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程有v 1p=p—=0.6x106x—=0.2x106Pa2 1v 32由附表查出Ar的Rg=0.208kJ/(kg?K)” 、T” 、TAS=m(cln--RpTg1In么)=-mRgIn-p-s-=_0.005x0.208xIn02=1.14x10一3kJ/K0.6//由于熱力學(xué)能不變，故溫度不變，12=11=600K定溫：pV=pVnp=pv1=0.6x106x-=0.2x106Pa11 22 2 1v 32As=RgIn。=0.208xln3=0.229J：(kg?K)1AS=mAs=5x10—3義0.229=1，145x10_3kJ：K頁(yè)眉內(nèi)容2、（3分）空氣在加熱器中吸熱后，流入噴管進(jìn)入絕熱膨脹（如圖所示）。若已知進(jìn)入加熱器時(shí)空氣的焓值為h=280kJkg，流速為C=50mfs，在加熱器中吸收的熱量為q=360kJ/kg，在噴管出口處空氣的焓值為h=560kJ/kg，試求噴管出口處空氣的流速。TOC\o"1-5"\h\zC2 c2解：h+t+q=h+ti2 3 2=c=；,2h+C2+2q-2h3 1 1 3=\''2x280X103+502+2x360x103—2x560x103=403.1m/s3、（10分）兩個(gè)不同溫度（71,72）的恒溫?zé)嵩撮g工作的可逆熱機(jī)，從高溫?zé)嵩?吸收熱量2,向低溫?zé)嵩?放出熱量22,證明：由高溫?zé)嵩?、低溫?zé)嵩础釞C(jī)和功源四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的孤立系統(tǒng)熵增ASiSO=0。假設(shè)功源的熵變△S=證明：四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的孤立系統(tǒng)熵增為AS「ASySJASR+AS”AS=0對(duì)熱機(jī)循環(huán)子系統(tǒng)： RAS =&+Q+0+0isoTT根據(jù)卡諾定理及推論:H=H—1-^2-二1-二tt,cQTAS—0 1 1則：iso。EckhardWogter頁(yè)眉內(nèi)容//—Q證明：高溫?zé)嵩矗篈S=上hT1低溫?zé)嵩矗篈SL=幺2熱機(jī)：ASJ絲」絲」地二義—QT T1 T2T1T2ASso=ASh+ASL+AS+ASw4、（12分）某蒸汽動(dòng)力廠(chǎng)按一級(jí)再熱理想循環(huán)工作，蒸汽初參數(shù)為P=15MPa,t=600℃，再熱壓力為1iP=1.4MPa，再熱溫度t=t=600℃，背壓P=0.005MPa，功率為150000KW。試求：1）定性畫(huà)出循環(huán)的T-S圖；2）循環(huán)凈功卬 （考慮水泵功）；M）循環(huán)吸熱量q；4）求循環(huán)熱效率“；5）循環(huán)汽耗net i率d；6）每小時(shí)所需蒸汽量。蒸汽的有關(guān)參數(shù)如下:狀態(tài)占八、、P/MPat/℃h/（KJ/%）s〃砌畛?K）1156003582.36.6776EckhardWagter

頁(yè)眉內(nèi)容b1.42892.86.6776a1.46003694.87.871020.0052401.17.871030.005137.890.4762415152.890.4762解：1)再熱循環(huán)在T-S圖上的表示如圖所示。JLT 1K2)循環(huán)凈功Wt=h]-hA+h-h2—(h4-h3)“L3582.3-2892.8+3694.8-2401.1-(=1968.2k.J/kg3)循環(huán)吸熱量152.89-137.89)Sckhand,Wagter頁(yè)眉內(nèi)容二(3582.3-153.9)+(3694.8—2892.8):4231.37kJ/kg=h-h=2401.11-137.9=2263.22kJ/kg.q.2263.22=1-