《工程热力学与传热学》试题及答案

由天下分享时间：2024/12/21 17:46:43 加入收藏我要投稿点赞

《工程热力学与传热学》

一、填空题（每题2分，计20分）

1.如果热力系统与外界之间没有任何形式的能量交换，那么这个热力系统一定是( ） 2.理想气体的比热容只与( ）参数有关。

3.若组成热力系统的各部分之间没有热量传递，热力系统将处于热平衡状态。此时热力系统内部一定不存在( ）。

4.若组成热力系统的各部分之间没有相对位移，热力系统将处于力平衡状态。此时热力系统内部一定不存在( ）。

5.干饱和蒸汽被定熵压缩，将变为：( ）。

6.湿空气压力一定时，其中水蒸气的分压力取决于( ）。 7. 再热循环的目的是( ）。 8. 回热循环的主要目的是( ）。

9.热辐射可以不依靠( ），在真空中传播。

10. 流动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与( ）的过程无关。

二. 判断题（每题1分，计20分）

1.孤立系统的热力状态不能发生变化；（） 2.孤立系统就是绝热闭口系统；（） 3.气体吸热后热力学能一定升高；（） 4.只有加热，才能使气体的温度升高；（） 5.气体被压缩时一定消耗外功；（）

6.封闭热力系内发生可逆定容过程，系统一定不对外作容积变化功；（） 7.流动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历的过程无关；（） 8.在闭口热力系中，焓h是由热力学能u和推动功pv两部分组成。（） 9.理想气体绝热自由膨胀过程是等热力学能的过程。（）

10.对于确定的理想气体，其定压比热容与定容比热容之比cp/cv的大小与气体的温度无关。

（）

11.一切可逆热机的热效率均相同；（）

12.不可逆热机的热效率一定小于可逆热机的热效率；（）

13.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程的熵变等于可逆过程的熵变；（）

14.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵变；（）

15.不可逆过程的熵变无法计算；（）

16.工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小；（） 17.封闭热力系统发生放热过程，系统的熵必然减少。（） 18.由理想气体组成的封闭系统吸热后其温度必然增加；（） 19.知道了温度和压力，就可确定水蒸气的状态；（） 20.水蒸气的定温膨胀过程满足Q=W；（）

三. 问答题（每题5分，计20分）

1. 说明什么是准平衡过程？什么是可逆过程？指出准平衡过程和可逆过程的关系。

2. 试指出膨胀功，轴功，技术功，流动功的区别和联系，写出可逆过程中膨胀功，技术

功的计算公式。

3. 写出开口系统稳定流动能量方程式的表达式，说明式中各量的含义。

4. 什么是饱和湿空气？什么是未饱和湿空气？如何将未饱和湿空气转变为饱和湿空

气？

四 . 计算题（每题10分，计40分）

kg空气经过定温膨胀的可逆过程，从初态压力为 p1= bar，t1=300 oC膨胀到终态容积为初态容积的5倍。试计算：（1）空气的终态参数；（2）对外界所作的膨胀功和交换的热量；（3）热力学能，焓和熵的变化量。设空气的cp= kJ/(kg·K)，Rg= kJ/(kg·K)，K=。

2.两质量相同，比热容相同（为常数）的物体A，B，初温各为TA与TB，用它们作高温热源和低温热源，使可逆机在其间工作，直至两物体温度相等为止。试求：（1）平衡时的温度Tm；

（2）可逆机的总功量；

（3）如果两物体直接进行热交换至温度相等，求此平衡温度Tm及两物体的总熵变。

Kmol的理想气体，从初态p1= MPa，T1=340 K绝热膨胀到原来体积的2倍。已知气体的

Cp,m= kJ/(mol·K)，Cv,m= kJ/(mol·K)，试确定在下述情况下气体的终温，对外所作的功及熵的变化量。（1）可逆绝热过程；（2）气体向真空自由膨胀。

4.欲设计一热机，使之能从温度为973 K的高温热源吸热2 000 kJ，并向温度为303 K的

冷源放热800 kJ。试确定（1）此循环能否实现？（2）若把此热机当作制冷机用，从冷源吸热800 kJ，是否可能向热源放热2 000 kJ？此时，至少需耗多少功？

一、填空题

1孤立系统 2温度 3温度差4压力差 5过热蒸汽6 含湿量7增加蒸汽干度8提高进入锅炉的给水温度9中间介质 10工质经历

二、判断题

1－5错错错错对 6－10对对错错错 11－15错错对错错 16－20错错错错错

三. 问答题1、答：（1）准平衡过程：是假设过程中系统所经历的每一个状态都无限接近平衡态的过程，（2）可逆过程：是指如果系统完成了某一过程之后，再沿着原路逆行，恢复到原来的状态，外界也随之回复到原来的状态的过程。（3）准平衡过程和可逆过程的关系：准平衡过程着眼于系统内的平衡，可逆过程着眼于系统和外界的总平衡。一个准平衡过程不一定是可逆过程，但一个可逆过程一定是一个准平衡过程。可逆过程是无耗散的准平衡过程。

2.答：（1）膨胀功：是由于工质体积的变化对外所做的功；技术功：是指工程技术上可以直接利用的功，包括宏观动能，宏观位能，轴功；流动功：推动工质流动而做的功称为流动功。膨胀功，技术功，流动功的联系为：w?wt?(p2v2?p1v1)?ws?（2）可逆过程中膨胀功的计算公式：w?

12?cf?g?z??(pv)。 221?21 pdv；技术功的计算公式：wt???vdp。

1（2）式中各量?cf2?g?z?ws。

212含义：q为工质与外界交换的热量，?h为工质进出口焓的变化，?cf为工质宏观动能的

23.答：（1）开口系统稳定流动的能量方程式为：q??h?变化，g?z为工质宏观位能的变化，ws系统对外所作轴功。

4.答：（1）饱和湿空气：是由干空气和干饱和水蒸气组成的空气。（2）不饱和湿空气：是由干空气和过热水蒸气组成的空气。（3）将未饱和湿空气转变为饱和湿空气的方法有两种：

方法1：湿空气温度T一定时，增加水蒸气分压力 pv?pvmax?ps(T), 方法2：保持水蒸气含量pv不变，降低湿空气温度T?Ts(pv)。

四 . 计算题

1.解：（1）取空气为热力系统，对可逆定温过程1-2，由参数间的相互关系得：

p2?p1v21?9.807??1.961bar. v15由理想气体状态方程式得；

v1?RgT1p10.287?103?(273?300)??0.1677kg/m359.807?10

v2?5v1?0.8385m3/kg定温过程：T1?T2?573K