工程热力学试卷及答案

【篇一：工程热力学1期末试题+答案】

txt>一、简答题（共30分）

 1、图1中循环1-2-3-a-1和循环1-b-3-4-1都是不可逆循环。有人判断循环1-2-3-a-1的

 热效率高于循环1-b-3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10分）

 2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 k，低温热源温度为300 k，循环的热效率?t。现将循环工质改成理想气体，则循环的热效率?t与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （10分）

 图

1

  3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。（10分）

 二、计算题（共70分）

 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kpa、温度20℃，

 喷嘴内径为0.002m时，射出水流温度20℃，压力100kpa，流速1000m/s，已知在200kpa、20℃时，v?0.001002m3/kg，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10分）

 图2

  若膨胀过程持续到5（p5 = p1），画出循环t-s图，并分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5分）

 4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初终态温度分别为30℃和227℃。若空气作理想气体，比热容取定值, 气体常数rg=287j/(kg?k)； cp=1005j/(kg?k)。试计

算（1）压气机的绝热效率；（2）压缩过程的熵变和作功能力损失（t0 = 20℃）（10+5分）。

 5、利用水蒸气取暖，进入散热器的湿饱和水蒸气温度为100℃，x?0.85，流出时为饱和水，散热器内近似压力不变。若为维持室内温度恒定为20℃需供热72000kj/h。求：（1）水蒸气的流量(kg/s)；（2）以散热器为系统，求过程的熵变、熵流、熵产及?损失，环境大气温度为0℃（7+8分）。

 饱和水和饱和水蒸气表摘录

 2012工程热力学Ⅰ考题（b）

 一、简答题（共30分）

 1、图1中循环1-2-3-a-1和循环1-b-3-4-1都是不可逆循环。有人判断循环1-2-3-a-1的

 热效率等于循环1-b-3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10分）

 2、有一种热机，以空气为工质，循环的高温热源温度为1000 k，低温热源温度为400 k，循环的热效率?t。现将循环工质改成含大量惰性气体的混合气体，则循环的热效率?t与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （10分）

 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出改善蒸汽动力循环经济性的主攻方向是减少乏汽在冷凝器中放热量。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。（10分）

  图

1

 二、计算题（共70分）

 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为150kpa、温度20℃，

 喷嘴内径为0.002 m时，射出水流温度20℃，压力97kpa，流速1000m/s，已知在150kpa、20℃时，v?0.0010018m3/kg，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10分）

 图2

  若膨胀过程持续到5（p5 = p1），画出循环t-s图，并分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5分）

 4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为5.2，初终态温度分别为27℃和230℃。

若空气作理想气体，比热容取定值, 气体常数rg=287j/(kg?k)； cp=1005j/(kg?k)。试计算（1）压气机的绝热效率；（2）压缩过程的熵变和作功能力损失（t0 = 20℃）（10+5分）。

 5、利用水蒸气取暖，进入散热器的湿饱和水蒸气温度为100℃，x?0.92，流出时为饱和水，散热器内近似压力不变。若为维持室内温度恒定为20℃需供热100000kj/h。求：（1）水蒸气的流量(kg/s)；（2）以散热器为系统，求过程的熵变、熵流、熵产及?损失，环境大气温度为5℃（7+8分）。

 饱和水和饱和水蒸气表摘录

 2012工程热力学Ⅰ考题(a)参考题解

 一、简答题（共30分）

 1、图1中循环1-2-3-a-1和循环1-b-3-4-1都是不可逆循环。有人判断循环1-2-3-a-1的

 热效率高于循环1-b-3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（5分）

 答题要点：无法判断。因过程3-a-1和1-b-3均为不可逆，所以无法比较两个循环各自的q1和q2。

  2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 k，低温热源温度为300 k，循环的热效率?t。现将

 循环工质改成理想气体，则循环的热效率?t与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （5分）

 答题要点：?tt，据卡诺定理相同高温热源和低温热源间可逆循环热效率相同，与采用的工质性质无关。

 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可

提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。（10分）

 答题要点：将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉在热力学理论上没有向冷源放热，只从热源吸热而将其转变为功的热机违反热力学第二定律；从工程上看，乏汽压力远低于锅炉压力而压缩乏汽不仅压缩设备耗功巨大而且生产困难，无法实现。

 图1

 二、计算题（共70分）

 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kpa、温度20℃，

 喷嘴内径为0.002m时，射出水流温度20℃，压力100kpa，流速1000m/s，已知在200kpa、20℃时，v?0.001002m/kg，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10分）

 qvv

 cfav

 1000m?/?s?

 (0.002m)

 ?3.135kg /s2

 4?0.001002m/kg

 2

 3

 解  qm? 能量方程

 22

 cf1cf2qh1gz1?h2gz2ws?0

 22

【篇二：工程热力学试题附答案】

ass=txt>1、 孤立系统的热力状态不能发生变化。

 2、 工质从同一初态出发，经过一可逆过程和一不可逆过程到达相同的终态，则两种过程中

 ?sg不可逆sg可逆、?sf不可逆sf可逆、?s不可逆s可逆。

 3、 热力过程中，系统向外界放热，其温度必然降低。

 5、 一切不可逆循环的热效率?t?wnet。 q1

 6、 系统吸热，其熵一定增加，系统放热，其熵一定减小。

 1、 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，一部分为高压气体，一部分保持真空，抽去隔板前后  d

 a、?s?0，?u?0； b、?s?0，?h?0；

 c、?s?0，?u?0；  d、?s?0，?u?0。

 2、 q?cp?t?wt 适用于a、任意气体、闭口系统、可逆过程；

 b、实际气体、开口系统、可逆过程；

 c、理想气体、开口系统、稳流过程；

 d、任意气体、开口系统、可逆过程。

 3、 经过不等温传热后， b

 a、热量的可用能和废热均减少；

 b、热量的可用能减少，废热增加；

 c、热量的可用能不变，废热增加；

d、热量的可用能不变，废热减少。

 4、当孤立系统中进行了一不可逆过程后，则孤立系统的总能、总熵、总 用的变化为  c

 a、?e?0，?s?0，?ex?0； b、?e?0，?s?0，?ex?0

 c、?e?0，?s?0，?ex?0； d、?e?0，?s?0，?ex?0

 5、在紧闭门窗的房间内，启动一台打开的冰箱，经过一段时间的运行，则室温将a、降低；b、升高；

 c、不变；d、不定。

 6、工质不可逆稳态稳流经过某控制容积，则此控制容积内： b

 a、储存能不变，熵增加；  b、储存能不变，熵不变；

 c、储存能增加，熵增加；  d、储存能增加，熵不变。

  三、简答题

 1、什么是可逆过程？实现可逆过程的基本条件是什么？可逆过程与准静态过程的区别与联系是什么？

 答：可逆过程是当系统完成某一过程后，如果令过程沿相同的路径逆行而能使过程中所涉及到的一切（系统和外界）都回复到原来的状态，而不留下任何的痕迹的过程

 实现可逆过程的基本条件是过程无限缓慢，即所有的不平衡势差无限小；没有耗散效应。 可逆过程与准静态过程的共同点：他们都是无限缓慢的、由连续的、无限接衡的状态所组成的过程，都可以在坐标图上用连续的实线来表示。

 可逆过程与准静态过程的区别是准静态过程着眼与平衡，耗散效应对它无影响，而可逆过程不但强调平衡，而且强调能量传递效果。

  2、理想气体从同一初态膨胀到同一终态比体积，定温膨胀与绝热膨胀相比，哪个过程做功多？若为压缩过程，结果又如何？

 答：对于膨胀过程而言，定温膨胀做功多，若为压缩过程，则定熵压缩耗功多。可以用示功图来表示。

3、朗肯循环由哪几个过程组成？这些热力过程分别在哪些热力设备中完成？

 答：朗肯循环由定压加热（2分）、定熵膨胀、定压冷却和定熵压缩四个过程组成，这些热力过程分别在锅炉和过热器、气轮机、冷凝器以及给水泵中完成的。

  四、证明题

 试证明：理想气体在t-s图上的任意两条定容线之间的水平距离相等，即证明14?23 证明：根据理想气体熵变的计算公式有： 

 ?s32?cvlnt3v?rgln3 t2v2

 ?s41?cvlnt4v?rgln4 t1v1

 因为t3?t2，t4?t1

 所以?s32?rglnv3v，  ?s41?rgln4 v2v1

 又v3?v4，v2?v1

 ?s32s41

 即14?23。

  四、计算题

 1、试确定图中的循环是热机循环还是制冷循环？是可逆

 的还是不可逆的？ （15分）

 解：若为热机循环，则q1?1000?4000?5000kj 根据克劳修斯积分不等式

 则有?qt?0 5000(?4000)?2.86?0 700400

 (?5000)40002.86?0，则不可能实现。 700400故该循环为不可逆的热机循环； 若为制冷循环，则

 答略。

 k的高温热源和t2?300k的环境热源之间，若热机从高温热3、某热机工作于t1?1000

 源吸取的1000kj热量，求：

  （1）热机中的工质按照卡诺循环工作时，对外输出的净功和循环的热效率各为多少？

 t?800kt?350k时定温放热，在绝热膨胀和绝热压缩12（2）若工质在时定温吸热，在

 过程中工质的熵各自增加0.30kj/k，则对外输出的净功、实际循环的热效率，吸热和放热过程引起的熵产以及由不可逆性所造成的总做功能力的损失各为多少？

  解：（1）1?t2300?170% t11000

 w0q1?0.7?1000?700kj

 （2） 1?350?56% 800

 摩擦熵产：?sgsg1sg2?0.3?0.3?0.6kj/k

 摩擦用损：el?t0?sg?300?0.6?180kj

 摩擦功损：wl?t2?sg?350?0.6?210kj

 循环功：w?1000?056?210?350kj

 循环热效率：350?35%  1000

 放热量：q2?1000?350?650kj

 温差吸热用损：el?300?1000?(11?)?75kj 8001000

 11?)?0.25kj/k 温差吸热熵产：?sg3?1000?(8001000

 11?)?93kj 温差放热用损：el?300?650?(300350

 11?)?0.31kj/k 温差吸热熵产：?sg3?650?(300350

 总熵产：?sgsg1sg2sg3sg4?1.16kj/k

 做功能力的损失：el?t0?sg?300?1.16?348kj。

【篇三：工程热力学试题及答案】

 4．理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为t2?p2?t1p1?k?1k （ √）

 5．对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式

 无关。  （  √ ）

 8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。

 （  √）

 二．选择题  （10分）

 1．如果热机从热源吸热100kj，对外作功100kj，则（  b）。

 （a）

 （c） 违反热力学第一定律； （b） 违反热力学第二定律； 不违反第一、第二定律；（d） a和b。

 2．压力为10 bar的气体通过渐缩喷管流入1 bar的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变

 化为（  a  ）。

 （a）  流速减小，流量不变 （b）流速不变，流量增加

 （c）  流速不变，流量不变 （d） 流速减小，流量增大

 3．系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（a  ）。

 （a）

 （c） 系统的初、终态；  （b） 系统所经历的过程； （a）和（b）；（ d） 系统的熵变。

 4．不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（a ）。

 （a）全部水变成水蒸汽  （b）部分水变成水蒸汽

 （c）部分或全部水变成水蒸汽  （d）不能确定

 5．（  c ）过程是可逆过程。

 （a）.可以从终态回复到初态的 （b）.没有摩擦的

 （c）.没有摩擦的准静态过程（d）.没有温差的

 三．填空题  （10分）

 1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围___大于0______

 2．蒸汽的干度定义为____湿蒸汽中含干蒸汽的质量/湿蒸汽的总质量_____。

 3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较______小____，在高温时较_____大_____，在临界温度为__0________。

4．理想气体的多变比热公式为_cn?ncv________  n?1

 四、名词解释（每题2分，共8分）

 1．卡诺定理：

 2．．理想气体

 3．水蒸气的汽化潜热

 5．含湿量

 五 简答题（8分）

 1. 证明绝热过程方程式2. 已知房间内湿空气的td、twet温度，试用h—d图定性的确定湿空气状态。

 六．计算题（共54分）

 2．某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13.5bar，t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0.08bar的干饱和蒸汽，设环境温度t0=20℃,试求：汽轮机的实际功量、理想功量、相对内效率（15分）

 3．压气机产生压力为6bar，流量为20kg/s的压缩空气，已知压气机进口状态p1=1bar，t1=20℃，如为不可逆绝热压缩，实际消耗功是理论轴功的1.15倍，求压气机出口温度t2及实际消耗功率p。（已知：空气cp=1.004kj/(kgk)，气体常数r=0.287kj/(kgk)）。（15分）

 4．一卡诺循环，已知两热源的温度t1= 527℃、t2= 27℃,循环吸热量q1=2500kj，试求：（a）循环的作功量。（b）排放给冷源的热量及冷源熵的增加。(10分)

 四、名词解释（每题2分，共8分）

 1、 卡诺定理：1．所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与采用哪种工

 质无关。2．在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。

 2、 理想气体：气体分子本身所具有的体积与其所活动的空间相比非常小，分子本身的体积可以忽略，而

 分子间平均距离很大，分子间相互吸引力小到可以忽略不计时，这种状态的气体便基本符合理想气体模型。

 3、 水蒸气的汽化潜热：将1kg饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需的热量。

 4、 相对湿度：湿空气的绝对湿度?v与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度?s的比值，称为相对湿度?。

 五 简答题（8分）

 1、证明：据能量方程：

 由于t?pv，代入上式得

r

 即

 或

 整理得出

  上式即为绝热过程方程式。

 2、答：在h—d图上，沿温度值为twet的温度线，与相对湿度线100%交于一点a，从a点沿等焓线与温度值为 t的温度线交于一点b，b点几位室内空气状态参数。如右图所示。

 六．计算题（共54分）

 1、cp=1.2437kj/（kg?k）和cv=0.9567kj/（kg?k）

 2、背压为  0.275mpa， 出口流速12526.3kg/s

 3、实际功量617.6 kj/kg,理想功量kj/kg, 相对内效率0.661

 4、功量：1562.5kj ,  排放给冷源的热量937.5kj,  冷源熵的增加3.125kj/k