[工学]热力学试题集-合成

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1、工程热力学试题集1.某工学院《工程热力学》期末考试试题（84热能及市热能班*）一．试回答下列各问题（本题42分，每小问7分）(1)．何谓湿蒸汽？何谓湿空气？湿蒸汽中的水蒸气和相对湿度j<100%的湿空气中的水蒸气所处的热力状态有何不同？(2)．当升压比很大时，活塞式压气机必须采取多级压缩和级间冷却。试说明其原因。(3)．定性地说明绝热节流的主要特征和状态参数（包括焓、压力、熵和焓火用）的变化趋势。(4)．试利用熵方程dS=（即熵的变化量等于熵流加熵产的关系）来说明对于不可逆循环必然存在克劳修斯不等式<0。(5)．当忽略进口流速时，根据能量方程喷管出口流速总是等于二倍焓降再

2、开平方的关系。显然，有摩擦的绝热流动与无摩擦的绝热流动相比，总是会带来损失的。试仅仅对于当进口焓值相同并维持相同的出口压力时，画出h-s示意图，并指明摩擦损失表现在哪里？(6)．如果将稳定流动能量方程式写成Q-DU=W=D(pv)+mDc2+mgDz+Wi=D(pv)+DWt试从能量守恒和转换方面简要阐明上式的物理意义。二．（本题10分）试分别填写表（1）和表（2）中所缺的数据。闭口系统A表(1)闭口系统B表(2)QWU1U2DU路径过程QW(a)2413()8()X1-210()(b)-8()()62-18Y2-1-7-4(c)()-17-12()20z2-1()-8条

3、件说明：对于闭口系统A进行表(1)中任何一个过程。条件说明：对于闭口系统B沿路径x由状态1变化到状态2，然后沿另外两个不同的路程y和z中任何一条回到初态。*沈阳大学第一届热能工程专业，由某工学院代培。146工程热力学试题集三．（本题20分）一氧化碳气体盛于活塞-汽缸中，压力1bar，温度27℃，将该气体分别经历过程A和过程B：(1)．在过程A中气体在定容下被加热至压力升高一倍，然后在定压下膨胀到容积为初容积的三倍；(2)．在过程B中同样的气体由同样的初态首先定压膨胀到容积为初容积的三倍，然后定容加热到压力升高一倍。试求：(a)．在同一个p-v图及T-s图中画出过程A和过程

4、B；(b)．分别对A、B两过程求其总热量、总功量以及总内能（热力学能）变化量各为多少kJ/kg。已知CO气体R=0.297kJ/(kg×K)；cp=1.042kJ/(kg×K)；cv=0.745kJ/(kg×K)四．（本题10分）有1000kg温度为0℃（即T冰=273K）的冰，在温度为20℃（即T0=293K）的大气环境中融化成0℃的水（冰的融解热为335kJ/kg），这时热量的作功能力损失了。试求(1)．大气和冰不等温传热时的熵增量和作功能力损失，并用T-s图定性地表示出来；(2)．如果在大气与这冰块之间放入一个可逆热机，求该热机能作出的功量，并用数值结果验证可逆热机

5、的作功量就等于不等温传热时的作功能力损失。五．（本题18分）1Ts243五题图有一过热的理想朗肯循环（如图所示）。其汽轮机的进汽压力p1=30bar，进汽温度t1=500℃，冷凝压力p2=0.1bar，试求：(1)．乏汽的干度x2；(2)．每公斤蒸汽在汽轮机中的作功量wT；(3)．理想朗肯循环的热效率ht。设已经查得h1=3456.5kJ/kg，s1=7.2338kJ/(kg×K)。当p2=0.1bar时，有h’=191.84kJ/kg；h”=2584.4kJ/kg；s’=0.6493kJ/(kg×K)；s”=8.1525kJ/(kg×K)水泵耗功wp=v2’(p1-p2

6、)=0.00101´(30-0.1)´105´10-3=3.0kJ/kg（完）答案：一．1．湿蒸汽是处于饱和蒸汽压力和饱和蒸汽温度下的汽水混合物，其中水蒸气处于饱和状态；湿空气是含有水蒸气的空气，相对湿度j<100%的湿空气中的水蒸气处于过热状态。146工程热力学试题集2．活塞式压气机排气过程达到终点时，活塞端部和气缸底部之间的间隙就叫余隙容积。余隙容积中的气体在排气过程中不能被排出气缸外，随后的吸气过程中，它们首先膨胀，从而影响了吸气，导致容积效率下降。升压比越大，余隙容积的影响越严重。活塞式压缩机工作速度很快，所以压缩过程近似于绝热压缩，一级压缩终了时温度很高，比容较

7、大，耗功较多。使用多级压缩、级间冷却可以解决这些问题。3．绝热节流的特征是节流前后流体焓相同，压力有所损失。因此，节流后压力降低，理想气体温度不变（大部分气体温度下降、转回区温度上升），熵增大，焓火用减少。1AB2一（4）题4．如图所示，1A2为可逆过程，2B1为不可逆过程。∵dS=∴∵（状态参数，循环积分为零）∴hsp1h1h2p2一（5）题∵dWl总是大于零的（对于不可逆过程）∴>0∴<0从而证明<0。5．p2不变时，h2'将大于h2，损失表现为出口速度降低（速度损失）。（当出口焓值相同，即(h1-h2)可逆=(h1-h2