工程热力学试卷及答案6套.doc

第 24 页 共 24 页20042005学年第二学期期末考试工程热力学试卷（a）一、 是非题（每题2分，共10分）（对者，错者）1.系统经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故不能与外界交换热量( )2.气体常数与气体的种类及所处的状态无关。（ ）3.孤立系统熵增原理表明：过程进行的结果是孤立系统内各部分的熵都是增加的。（ ）4.容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（ ）5.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、单选题（20分，每题2分）1.在压力为p时,饱和水的熵为s;干饱和蒸汽的熵为s。当湿蒸汽的干度0xss b.sss c.ssss2.电厂热力设备中， 内的热力过程可视为定温过程。 a.锅炉 b.汽轮机 c.凝汽器 d.水泵3.可逆绝热稳定流动过程中,气流焓的变化与压力变化的关系为( )(a)dh=vdp b.dh=vdp c.dh=pdv d.dh=pdv4.水蒸汽动力循环的下列设备中,有效能损失最大的设备是( ) a.锅炉 b.汽轮机 c.凝汽器 d.水泵5.活塞式压气机的余隙容积增大使( ) a.wc增大, v减小 b.wc不变, v减小 c.wc不变, v不变 d.wc减小, v减小6.已知燃气轮机理想定压加热循环压气机进,出口空气的温度为t1、t2;燃烧室出口燃气温度为t3,则其理想循环热效率为( )a1 b.1 c.1 d.17.对于一种确定的理想气体，在不同温度下（cp-cv）是（ ）。a、总是同一定值； b、不是同一定值； c、不能确定8.在两个恒温热源间工作的热机a、b均进行可逆循环，a机的工质是理想气体，b机是水蒸汽，则其热效率a和b（ ）。a、相等 b、ab c、不能确定9.在闭口绝热系中进行的一切过程，必定使系统的熵（ ）。a、增大 b、减小 c、不变 d增大或不变10.理想气体绝热节流后，其状态参数变化为（ ）。a、熵增大，焓不变，温度不变 b、熵增大，焓不变，温度不定 c、压力降低，焓不变，熵不变 d、压力降低，熵增大，焓增大。三、名词解释（10分，每小题5分）1、平衡状态2、气体的压缩因子z四、计算题（60分）1、容积为 3m3 的容器中储有状态为 p =3.735mpa，t = -111.45oc 的氧气，试用压缩因子图（见附图），求容器内氧气的质量。（已知氧气tcr =154k，pcr = 2.49mpa）（5分）2、某理想气体在 t-s 图上的四种过程如图所示，试在 p-v 图上画出相应的四个过程，并对每个过程说明 n 的范围，是吸热还是放热，是膨胀还是压缩过程？（10分）3、一刚性绝热容器，容积为v = 0.028m3 ，原先装有压力为 0.1mpa 、温度为 21的空气。现将与此容器连接的输气管道阀门打开，向容器充气。设输气管道内气体的状态参数保持不变， p = 0.7mpa，t = 21。当容器中压力达到 0.2mpa 时，阀门关闭。求容器内气体到平衡时的温度（设空气可视为理想气体，其热力学能与温度的关系为 u kj/kg = 0.72tk；焓与温度的关系为 h kj/kg =1.005tk ）。（15分）4、如图所示，在恒温度热源t1、t0 之间工作的热机作出的循环净功 wnet，正好带动工作于 th、to之间的热泵，热泵的供热量 qh用于谷物烘干，已知t1 =1000k、th = 360k 、t0 = 290k、q1 =100kj 。若热机效率t = 40%，热泵供暖系数= 3.5，求 qh；设e 和 p 都以可逆机代替，求这时 qh。（10分） 5、进入出口截面积 a2 =10 cm2 的渐缩喷管的空气初参数为 p1 = 2106pa、t1 = 27oc ，初速度很小可忽略不计。求空气经喷管射出时的速度，流量以及出口截面处空气的状态参数v2、t2 。设空气取定值比热容，cp =1005 j/(kg.k)、=1.4 ，喷管的背压力 pb =1mpa。（20分）第四-1题附图 压缩因子图20042005学年第二学期期末考试工程热力学试卷（b）一、是非题（10分，每小题2分）（对者，错者）1.不管过程是否可逆，开口绝热稳流系统的技术功总是等于初、终态的焓差。 （ ）2.系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下，不考虑外力场作用，宏观热力性质不随时间而变化的状态。（ ）3.流动功的大小仅取决于系统进出口状态而与经历的过程无关。（ ）4.公式d u = cv d t适用理想气体的任何过程。（ ）5.把热量全部变成功是不可能的。（ ）二、单选题（20分，每题2分）1.卡诺循环的热效率，只与（ ）有关。（a）热源与冷源的温差 （b）热源与冷源的温度 （c）吸热过程中的吸热量 （d）循环中对外所做的功w。2.工质熵减少的过程（ ）。（a）不能进行（b）可以进行 （c）必须伴随自发过程才能进行3.如果热机从热源吸热100kj，对外作功100kj，则（ ）。（a）违反热力学第一定律 （b）违反热力学第二定律 （c）不违反第一、第二定律 （d）a和b4._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）没有摩擦的准平衡 （d）没有温差的6.绝对压力p, 真空pv，环境压力pa间的关系为( )（a）p+pv+pa=0 （b）p+papv=0 （c）ppapv=0 （d）papvp=07.闭口系能量方程为( )（a）q+u+w=0 （b）q+uw=0 （c）qu+w=0 （d）quw=08.气体常量rg( )（a）与气体种类有关,与状态无关 （b）与状态有关,与气体种类无关（c）与气体种类和状态均有关 （d）与气体种类和状态均无关9.理想气体的 是两个相互独立的状态参数。( )（a）温度与热力学能 （b）温度与焓 （c）温度与熵 （d）热力学能与焓10.已知一理想气体可逆过程中,技术功和膨胀功相等,此过程的特性为( )（a）定压 （b）定温 （c）定体 （d）绝热三、名词解释（10分，每小题5分）1、压气机的容积效率2、工质的总储存能四、计算题（60分）1、某热机工作于t1 = 2000k，t2 = 300k 的两个恒温热源之间，试问下列几种情况能否实现？是否是可逆循环？ q1 =1kj、wnet = 0.9kj；q1 = 2kj、q2 = 0.3kj；q1 = 0.5kj、wnet =1.5kj 。（5分）2、试将满足以下要求的多变过程在 p-v 和 t-s 图上表示出来（先标出四个基本热力过程）：（1）工质膨胀，且放热；（2）工质压缩，放热，且升温；（3）工质压缩，吸热，且升温；（4）工质压缩，降温，且降压；（5）工质放热，降温，且升压。（10分）3、医用氧气袋中空时是扁平状态，内部容积为零。接在压力为 14mpa，温度为 17的钢质氧气瓶上充气。充气后氧气袋隆起，体积为0.008m3 ，压力为0.15mpa 。由于充气过程很快，氧气袋与大气换热可以忽略不计，同时因充入氧气袋内气体质量与钢瓶气体内质量相比甚少，故可以认为钢瓶内氧气参数不变。设氧气可作为理想气体，其热力学能和焓可表示为ukj/kg = 0.657tk，hkj/kg = 0.917tk，理想气体服从 pv = mrgt 。求充入氧气袋内氧气有多少 kg？（15分）4、试证明理想气体的体积膨胀系数 。（15分）5、证明遵守范德瓦尔方程 的气体其最大转回温度和最小转回温度分别为 ，其中rg 为气体常数，a、b 分别为该气体的范德瓦尔常数。（20分）20052006学年第二学期期末考试工程热力学试卷（a）（注：直接写在试卷上，不够的可以写在答题纸上）一、是非题（注：每题2分，共10分）（对者，错者）（1） 实际气体的压缩因子z可能等于1（ ）（2） 活塞式压气机采用多极压缩和级间冷却方法可以提高它的容积效率（ ）（3） 湿空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的含量就越大。（ ）（4） 因为不可逆过程不可能在t-s图上表示，所以也不能计算过程的熵变量（ ）（5） 卡诺循环是理想循环，一切循环的热效率都比卡诺循环的热效率低。（ ）二、填空题（每题2分，共10分）提高理想单级燃气轮机装置循环热效率的主要途径有：_和 _。活塞式压气机的余隙容积对下列指标影响的表现为：生产量 ；理论耗功 （填增加、减小、不变）。一定环境温度下，冷库温度越低，制冷系数就 （填越大、越小、不变）。三、单选题（20分，每题2分）1.在t-s图上，任意一个逆向循环其（ ）。a、吸热大于放热 b、吸热等于放热 c、吸热小于放热 d、吸热和放热关系不定2.适用于（ ）。a、仅闭系，可逆过程 b、仅稳流系，理想气体 c、仅闭系，理想气体，可逆过程 d、闭系或稳流系，理想气体，可逆过程3.下面哪个过程使技术功为零的是（ ）。a、定压过程 b、定容过程 c、定温过程 d、绝热过程4.某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装有压力计，如图所示，设大气压为97kpa，压力表b，表c的读数分别为75kpa，0.11mpa，问下列答案正确的是：（ ）a、表a的读数为35kpa b、表a的读数为30kpa c、表a的读数为25kpa d、表a的读数为20kpa5.“不可逆过程，就是指工质不能恢复原来状态的过程”的说法（ ）a是错误的 b是正确的 c不够严格 d无法判断6.活塞式内燃机的三种理想循环，在压缩比相同，吸热量相同时，混合加热理想循环的热效率，定压加热理想循环的热效率，以及定容加热理想循环的热效率三者之间的关系正确的是：（ ）a b c d7.已知一个喷管入口出口速度均小于音速，那么该喷管类型为：（ ）a渐缩管 b渐扩管 c缩放管8.用干球温度计和露点仪对湿空气测量得到3个温度，是干球温度的是：（ ）a16 b18 c299.如图所示，压力为0.8mpa的空气进入一个渐缩喷管，射向压力为0.1mpa的空间，假如在喷管的出口端沿着截面切去一小段，则出口截面上的压力：（ ）a增大 b不变 c减小10.下列说法正确的是：（ ）a热源有三个的可逆循环，其热效率小于卡诺循环的效率b在两个热源工作的不可逆循环，其热效率小于等于相同情况下卡诺循环的效率c在两个热源工作的任何非卡诺循环，其热效率必小于相同情况下卡诺循环的效率d卡诺循环的热效率不仅仅决定于高温热源和低温热源的温度四、试将满足以下要求的理想气体多变过程在p-v图上表示出来。（画在下面的参考图上，并注明序号）（10分，每小问2分）（1） 工质又膨胀，又放热（2） 工质又膨胀又升压（3） 工质又受压缩又升温又吸热（4） 工质又受压缩又降温又降压（5） 工质又放热又降温又升压五、名词解释（10分，每小题5分）1、孤立系统熵增原理2、热量火用：六、计算题（40分）1、有一橡皮球，当其内部气体的压力和大气压力相同为 0.1mpa时呈自由状态，体积为 0.3m3。气球受火焰照射而受热，其体积膨胀一倍，压力上升为 0.15mpa，设气球的压力升高与体积成正比。试求：（ 1 ）该过程中气体作的功；（ 2 ）用于克服橡皮气球弹力所作的功。若初始时气体温度为 17 ，求球内气体的吸热量。已知该气体常数 r g =287 j/(kgk)，其热力学能uj/(kgk)=0.72tk。（10分）2、将 m=0.36kg 的一根金属棒投入 m w =9kg 的水中，初始时金属棒的温度 tm,i=1060k ，质量热容 c m =0.42kj/(kg.k) ，水的初始温度 t w =295k ，质量热容 c w =4.187kj/(kg.k) ，求终温度 t f 和金属棒、水、以及孤立系的熵变。设容器为绝热。（10分）3、若某内可逆奥托循环的压缩比为8，工质自1000的高温热源定容吸热，向20的环境介质定容放热，工质在定熵压缩前压力为110kpa、温度为50，吸热过程结束后温度为900。假定气体比热容cp=1.005kj/(kgk)，k=1.4，环境大气压p0=0.1mpa，试求：（1）循环中各状态点的压力和温度；（2）循环热效率；（3）吸、放热过程及循环中单位质量工质的作能力损失。（20分）20052006学年第二学期期末考试工程热力学试卷（b）（注：直接写在试卷上，不够的可以写在答题纸上）一、是非题（注：每题2分，共10分）（对者，错者）（1）熵增过程即为不可逆过程（ ）（2）湿空气的相对湿度越大，其中水蒸气分压力就越大。（ ）（3）两个热源间工作的一切可逆循环，它们的热效率都相同。（ ）（4）水的三相点的比体积是定值。（ ）（5）热源与冷源的温差愈大，热效率愈高，制冷系数也愈大。（ ）二、填空题（每题2分，共10分）空气流经阀门，其焓变 ；熵变化 。(填大于零，小于零，等于零) 绝热容器中间用隔热板分开，两侧分别有1kg氮气和氧气，其p1，t1相同，若将隔板抽出，则混合前后的温度和熵有：t2 t1，s2 s1（填大于、等于、小于）。用遵循范德瓦尔方程的气体在两个恒热源t1,t2间进行一个卡诺循环，则其热效率为_。三、单选题（20分，每题2分）1.平衡态是指当不存在外部影响（ ）a、系统内部状态永远不变的状态 b、系统内部改变较小 c、系统内部状态不随时间而变化 d、系统内部状态不发生变化2.对于线性的牛顿温标，对应水的冰点和气点分别为100和200，当热力学温标为0k时，牛顿温度为多少（ ）a0 b-173.15 c-273.15 d-215.153.以下关系式正确的是：（ ）a b c d4.下列参数是过程量的是：（ ）a焓 b热量火用 c温度 d内能5.活塞式内燃机的三种理想循环，在循环最高压力和最高温度相同时，混合加热理想循环的热效率，定压加热理想循环的热效率，以及定容加热理想循环的热效率三者之间的关系正确的是：（ ）a b c d6.已知一喷管入口速度大于音速，出口速度小于音速，那么不属于该喷管类型为：（ ）a渐缩管 b渐扩管 c缩放管7.用干球温度计和露点仪对湿空气测量得到3个温度，是露点温度的是：（ ）a16 b18 c298.如图所示，压力为0.8mpa的空气进入一个渐缩喷管，射向压力为0.1mpa的空间，假如在喷管的出口端沿着截面切去一小段，则出口截面上的流量：（ ）a增大 b不变 c减小9.卡诺循环是由哪四个过程构成：（ ）a两个可逆定压过程和两个可逆绝热过程 b两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程c两个可逆定压过程和两个可逆定容过程 d两个可逆定容过程和两个可逆定温过程10.可逆过程与准平衡过程的主要区别是（ ）a可逆过程比准平衡过程进行的快得多 b准平衡过程是进行得无限慢的过程c可逆过程不但是内部平衡，而且与外界平衡 d可逆过程中工质可以恢复为初态四、试将满足以下要求的理想气体多变过程在t-s图上表示出来。（画在下面的参考图上，并注明序号）（10分，每小问2分）1) 工质又膨胀，又放热2) 工质又膨胀又升压3) 工质又受压缩又升温又吸热4) 工质又受压缩又降温又降压5) 工质又放热又降温又升压五、名词解释（10分，每小题5分） 1、绝热节流：2、冷量火用：六、计算题（40分）1、如图所示，汽缸内空气的体积为 0.008 m3，温度为 17 ，初始时空气压力为 0.1013mpa，环境大气压力 pb =0.1 mpa，弹簧呈自由状态。现向空气加热，使其压力升高，并推动活塞上升而压缩弹簧。已知活塞面积为0.08m2，弹簧刚度为40000n/m ，空气热力学能变化关系式为u12=0.718t kj/kg。试求，使汽缸内空气压力达到 0.3mpa，所需的热量。（10分）2、将 m=0.4kg 的一根金属棒投入 m w=10kg 的水中，初始时金属棒的温度 tm,i=1060k ，质量热容 c m =0.42kj/(kg.k) ，水的初始温度 tw =300k ，质量热容 cw=4.187kj/(kg.k) ，求终温度 tf和金属棒、水、以及孤立系的熵变。设容器为绝热。（10分）3、某内燃机狄塞尔循环的压缩比是17:1，压缩起始时工质状态为p1 = 95kpa、t1 =10c 。若循环最高温度为 1900k，气体比热容为定值cp =1.005kj/(kg.k)、=1.4。试确定（1）循环各点的温度、压力和比体积；（2）预胀比；（3）循环热效率。（20分）20062007学年第二学期工程热力学试卷（a）（注意：所有试题直接答在试卷上，不够写的部分写在空白答题纸上，并写明题号）一、是非题（每题2分，共20分。对者在题号后面的括号内打，错者打）1（ ）闭口系与外界无物质交换，那么系统内质量保持恒定的热力系就是闭口系。2（ ）平衡状态的本质就是系统内各点的所有参数都不随时间发生变化。3（ ）气体吸热后熵一定增大。4（ ）气体吸热后热力学能一定升高。5（ ）气体压缩时消耗一定的功。6（ ）熵减小的过程必定为放热过程。7（ ）使熵增大的过程必为不可逆过程。8（ ）不可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵。9（ ）工质经历不可逆循环有。10（ ）水的三相点的状态参数不是唯一确定的。二、单选题（每题2分，共10分。将选择的结果填到题号后的括号内）1（ ）理想气体某一过程的技术功wt等于吸热量q，该过程是：（a）定压过程 （b）定容过程 （c）定温过程 （d）绝热过程2（ ）制冷系数是：（a）大于1 （b）等于1 （c）小于1 （d）以上皆有可能3（ ）在相同条件，卡诺热机效率比实际热机效率：（a）小 （b）二者相等 （c）大 （d）可能高，可能低，也可能相等4（ ）气体常数rg决定于。（a）气体的分子量 （b）气体的质量（c）气体所处的状态5（ ）绝热节流过程是：（a）定压过程 （b）定温过程 （c）定熵过程 （d）节流前后焓相等的过程三、简答题（每题5分，共10分）1、熵流与熵产的区别。2、简述热力学第二定律的两种说法。四、下图是活塞式内燃机混合加热理想循环p-v图，请画出相应的t-s图。试通过作图比较分析，在压缩比相同和吸热量相同的条件下，混合加热理想循环、定压加热理想循环和定容加热理想循环的热效率大小。（15分）五、计算题（每题15分，共45分）1、1kg的氧气置于如图所示的气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦，初始时氧气压力为0.5mpa、温度为27。若气缸长度为2l，活塞质量为10kg。试计算拔出销钉后，活塞可能达到的最大速度。2、某热机工作于t1=2000 k、t2=300 k的两个恒温热源之间，试问下列几种情况能否实现，是否可逆循环：（1）q1= 1 kj，wnet= 0.9 kj；（2）q1= 2 kj，q2= 0.3 kj；（3）q2= 0.5 kj，wnet= 1.5 kj 。3、一简单蒸汽动力循环（即朗肯循环），蒸汽的初压p1= 3 mpa，初始温度t1=490，终压p2=6 kpa。试求：（1）蒸汽终干度x2（2）循环效率ht （注：相关水及其蒸汽的状态参数见附表1、2）附表1 未饱和水和过热水蒸汽表 （）附表2 饱和水和饱和水蒸汽表（注：1bar=0.1 mpa）20062007学年第一学期工程热力学试卷（b）（注意：所有试题直接答在试卷上，不够写的部分写在空白答题纸上，并写明题号）一、 是非题（每题2分，共20分。对者在题号后面的括号内打，错者打）1（ ）开口系与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以，开口系不可能是绝热系。2（ ）平衡状态的本质就是系统与外界以及系统内部的驱动势差为零。3（ ）气体吸热后温度一定升高。4（ ）在可逆条件下，气体膨胀时一定对外做功。5（ ）熵增大的过程必定为吸热过程。6（ ）使熵增大的过程必为不可逆过程。7（ ）使系统熵增大的过程必为不可逆过程。8（ ）水的三相点的状态参数不是唯一确定的。9（ ）不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵。10（ ）工质经历不可逆循环有。二、 单选题（