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综合练习题工程热力学与传热学课程练习题第一部分 工程热力学一、判断题（判断下列说法是否正确，并说明理由）1、闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统。（错）2、某种理想气体经过一个不可逆循环后，其熵的变化值大于零。（错）3、功的数值仅仅取决于工质的初态和终态，与过程无关。（错）4、理想气体吸热后，温度一定升高。（错）5、工质的熵增就意味着工质经历一个吸热过程。（错）6、在温限相同的情况下，卡诺循环的热效率最高。（对）7、摩尔气体常数R的数值随气体的种类不同而不同。（错）8、对于一种确定的理想气体，(cp-cv)一定为一定值。（对）9、工质进行膨胀时必须对工质加热。（错）10、已知湿蒸汽的压力和温度，就可以确定其状态。（错）11、系统由某一状态变化到另一状态，在这两状态之间所有过程所作的膨胀功都相等。（错）12、理想气体不论经历什么样的过程，其焓增均可用 计算。（错）13、没有能量耗散的准平衡过程为可逆过程。 （对）14、无论可逆与否，工质经历了一个循环后，其熵不变。 （对）15、热效率公式不仅适用于卡诺循环，也表示两恒温热源T1、T2间可逆循环的热效率。（对）16、循环净功越大，则循环的热效率也愈大。 （错）17、不可逆过程的熵变无法计算。（错）18、经过一个不可逆循环后，工质熵的变化为零。（对）19、绝热节流前后工质的焓值相等。 （对）20、若容器中气体的绝对压力没有改变，则其压力表的读数就不会改变。（错）21、气体膨胀时一定对外作功。（错）22、比热容仅仅是温度的单值函数。（错）23、在温度同为T1的热源和同为T2的冷源之间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。（对）24、工质进行膨胀时必须对工质加热。（错）25、卡诺循环的热效率可以等于1。（错）26、工质的熵增加意味着工质经历一个吸热过程。（错）27、由于Q和W都是过程量，故其差值（Q-W）也是过程量。（错）28、想气体的内能、焓、熵都是温度的单值函数。（错）29、某种理想气体经过一个不可逆循环后，其熵的变化值大于零。（错）30、不同的多变过程，其定值比热容cn均相等。（错）31、在温限相同的情况下，卡诺循环的热效率最高。（对）32、比热容与过程特性有关。不同的热力过程，其比热容不相同。（对）33、热力学能与热能均是状态参数。（错）34、卡诺循环的热效率一定很高。（错）35、不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。（错）36、熵增大的过程必定为吸热过程。（错）37、熵增大的过程必为不可逆过程。（错）38、热量不可能从低温物体传至高温物体。（错）二、填空题1、计算可逆过程膨胀功的基本公式为 ， 用比热计算加热量的基本公式为 。2、热力学第二定律表达式之一为 。3、当背压 临界压力时，应采用渐缩喷管。4、一两级压缩、中间冷却压气机系统，工质进口压力为1 bar，出口压力为25 bar，其最有利的中间压力为 。5、某热机在两恒温热源1000K和400K之间工作，若热机吸热5000KJ，那么此热机的最大热效率为 ；最大循环净功为 。 6、稳定流动能量方程可写作 ，当它用于换热器计算热交换量时可简化为 。7、熵增原理的数学表达式为 。8、理想气体是一种科学的假想气体模型，其假定条件是： ， 。9、在两个恒温热源之间有两个可逆循环，其中一个循环的工质是理想气体、热效率为hA；另一循环的工质是等离子气体，热效率为hB。试比较这两个循环热效率的大小 。10、下图所示为H2O的T-s图，其中点C为临界点，请写出A、B、D、E点的状态名称：A ； B ；D ； E 。三、简答题1、倘使容器中气体的压力没有改变，安装在该容器上的压力表的读数不会改变？为什么？ 2、已知H2O在压力为p=1.0MPa时饱和温度为ts=179.88C。试判断H2O在下列情况下：（1）p=1.0MPa、t=200C；（2）p=1.0MPa、t=160C；（3）p=1.0MPa、干度x=0.6，所处的聚集态（过冷水状态、过热蒸气状态还是饱和蒸气状态？）3、在绝热良好的房间内，有一台设备完好的冰箱在工作。在炎热的夏天打开冰箱，人会感到凉爽，问室内温度是否会越来越低？请用热力学原理加以解释。4、将工质又升压、又降温、又放热的理想气体多变过程定性地表示在p-v图和T-s图上（提示：首先画出四条基本过程线）。5、有无400的液相水？为什么？6、写出：可逆过程膨胀功的基本计算公式；稳定流动能量方程式；熵增原理的数学表达式。7、一两级压缩、中间冷却压气机系统，工质进口压力为1 bar，出口压力为100 bar，其最有利的中间压力是多少？8、理想气体的cp和cV均为温度的单值函数。试问对确定的一种理想气体而言，（cp-cV）及cp/cV与温度的关系如何？用数学表达式说明。9、如右图1所示，A、B为工作在TH和TL间的二个可逆循环，其热效率分别为hA、hB，试比较二者热效率的高低。10、气体在某一过程中吸收了50 J的热量，同时内能增加了82 J，问此过程是膨胀过程还是压缩过程？11、如右图2所示，在p-v图中有一可逆过程1-2，工质为理想气体。试判断其过程热量q、过程功w以及热力学能变化Du的正负。 图1 图2 四、计算题1、有一个循环，工质从高温热源吸热3.4106 kJ，输出功率1.1106 kJ ，试计算该循环的热效率t。若循环是在温度分别为577 和30 的恒温热源间完成的，试计算该循环的热效率t与同温限下卡诺循环的热效率c之比。 32.35%，0.5028 2、可视为理想气体的空气在活塞中从1 bar、20经历一可逆绝热过程后，压力升为6bar。已知空气的比定压热容cp=1.0 kJ/(kgK)，比定容热容cV=0.71 kJ/(kgK)。试计算该过程终了时空气的温度，每千克空气热力学能、焓和熵的变化以及所作的膨胀功。 492.69 K，141.68 kJ/kg，199.54 kJ/kg，0，-141.68 kJ/kg 3、将氧气压送到容积为2m3的储气罐内，初始时表压力为0.3bar，终态时表压力为3bar，温度由t1=45升高到t2=80。试求压入的氧气质量。当地大气压为Pb=760mmHg，氧气Rg=260J/(kgK)。 5.57 kg 4、2kg温度为25 ，压力为2 bar的空气经过一个可逆定压过程后，温度升为200 。已知空气的比定压热容cp=1.0 kJ/(kgK)，比定容热容cV=0.71 kJ/(kgK)。试计算：(1)该过程的膨胀功；（2）过程热量；（3）空气的热力学能、焓和熵的变化值。 100.45 kJ，350 kJ，249.55 kJ，350 kJ，0.9236 kJ/K 5、一卡诺热机工作于500 和200 的两个恒温热源之间。已知该卡诺热机每秒中从高温热源吸收100 kJ，求该卡诺热机的热效率及输出功率。 38.8%，38.8 kW 6、温度为227的恒温热源中有热量5000 kJ用来产生机械功，若大气温度为27，问最大可能产生的机械功是多少？排入大气的热量是多少？ 2000 kJ，3000kJ 7、绝热容器由隔板分成两部分，如右图所示。左边为压力600kPa，温度为300K的空气；右边为真空，容积是左边的5倍。如将隔板抽去，空气迅速膨胀，充满整个容器。试求： 1千克空气的热力学能、温度和熵的变化。空气Rg=287 J/(kgK)。 0，300K，514 J/(kgK) 8、一千克的理想气体在定压过程中吸热3349 kJ。已知工质的比定容热容cV=0.741 J/(kgK)，气体常数Rg=0.297 kJ/(kgK)。求该过程中工质热力学能的改变量以及对外所作的功。 2390.76 kJ/kg，958.24 kJ/kg 9、压力为8105Pa、温度为500的空气，以500 m/s的流速进入喷管作可逆绝热（等熵）流动，膨胀至出口压力为p2=3.5105Pa。已知k=1.4，Rg=287 J/(kgK)，试确定其出口流速。 759.45 m/s10、在恒温热源T1=700 K和T2=400K之间进行循环。当W0=1000kJ，Q2=4000kJ时，试用计算说明：循环的方向性。 正向循环 11、容积为V=0.0283m3的瓶内装有氧气，其压力为p1=6.865105Pa，温度为T1=294K。随后发生泄漏，压力降至p2=4.901105Pa时被发现，而温度T2=T1未变。试问到发现为止共漏去多少kg氧气？ 氧气Rg=260J/(kg.K) 0.073 kg12、在可逆热力循环1-2-3-1中，1-2为定容过程，2-3为绝热过程，3-1为定压过程。工质为空气，T1=300K，p1=0.1MPa、p2=0.4MPa，cp=1.004kJ/(kg.K)，Rg=0.287 kJ/(kg.K)。试求 (1)循环净功wnet；(2)循环热效率ht；(3)在p-v图及T-s图上定性地画出该循环。 135.73kJ/kg ；21.03%；图略13、容积为V=0.027m3的刚性储气筒内装有压力为0.5MPa、温度为27C的氧气。筒上装有一排气阀，压力达到0.8MPa时就开启，压力降为0.75MPa时才关闭。若由于外界加热的原因造成阀门开启，试问：（1）当阀门开启时，筒内温度为多少？（2）因加热而损失掉多少氧气？设筒内气体温度在排气过程中保持不变；氧气Rg=260J/(kgK) 480.24 K (或207.09C) ；0.011 kg 14、某人宣称发明了一种热机，它从100C的高温热源吸热1000kJ，向20C的低温热源排热，可产生240kJ的功。试问该热机能否实现？ 不能实现 15、 如右图所示一双缸结构装置。已知压力表A的读数为15MPa，压力表B的读数为10MPa，试问压力室中的绝对压力为多少？（大气压力为0.1MPa） 25.1 MPa 16、一台燃气轮机从大气中吸入温度为17C、压力为0.1MPa的空气，然后在压气机中进行绝热压缩，使空气压力提高到0.9MPa。若压气机内空气稳定流动、不计进出口动能和重力位能的变化且比热容取定值，试求压气机消耗的轴功。空气cp=1.004 kJ/(kgK)，k=1.40。 254.31 kJ/kg 17、一定量的空气，经过下列四个可逆多变过程组成的循环，试求：(1)填充下表所缺数据；(2)循环净功及热效率；(3)将循环定性地表示在p-v图和T-s图上，并标出过程的特点。括号内数据；1200 kJ，57.14%；1-2定压过程，2-3定熵过程，3-4定容过程；4-1定熵过程过程Q（kJ）U (kJ)W (kJ)1-221001500（600）2-30（-1200）12003-4（-900）-90004-10（600）（-600）18、一定量的空气，经过下列四个可逆多变过程组成的循环。试求：（1）填充下表所缺数据；（2）循环净功；（3）该循环的热效率。 见括号内数据；230 kJ；19% 过程Q（kJ）U(kJ)W(kJ)1-21210(1210)02-30(-250)2503-4-980(-980)04-10(20)(-20)第二部分 传热学一、判断题1、两个相互不接触的物体也可以进行对流换热。（错）2、工程上常用的空气的热导率随温度的升高而降低。（错）3、当物质的种类一定时，影响导热系数的因素主要是温度和压力。（对）4、牛顿冷却公式中的t可以改为热力学温度之差T。（对）5、同一温度场中两条等温线（面）可以相交。（错）6、对于高温长圆柱体来说，加保温层后一定能降低与环境之间的散热量。（错）7、对流换热系数为一物性参数。（错）8、对于顺流换热器，冷流体的出口温度可以大于热流体的出口温度。（错）9、在辐射换热过程中，只能有高温物体向低温物体辐射能量。（错）10、实际物体的吸收率仅仅取决于物体的自身性质（种类、表面温度、表面状况）。（错）11、热传递的基本方式为导热、对流换热以及热辐射。（错）12、有腐蚀的金属板表面的黑度（发射率）小于无腐蚀金属表面的黑度。（错）13、在一般情况下，固体和液体对辐射能的透射率为零。（对）15、集总参数分析法就是忽略物体的导热热阻的一种近似计算非稳态导热的一种方法。（对）16、当物质的种类一定时，影响导热系数的因素主要是温度和压力。（对）17、对流换热与热对流是一回事。（错）18、对于工业高温下的热辐射来说，对射线的吸收和反射有重大影响的是表面的颜色，而不是表面的粗糙度。（错）19、从综合角度考虑，为降低两物体间的辐射换热，遮热板数量越多越好。（错）20、角系数不仅取决于物体的形状、大小、距离和相对位置，也与物体的种类和温度有关。（错）二、简答题1、有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中进行冷却。为使稀饭凉的更快一些，你认为他应该搅拌碗中的稀饭还是盆中的凉水？为什么？2、对于高温圆筒壁来说，加保温层一定能降低对外散热量，对吗？为什么？3、结合玻璃的光谱辐射特性，解释玻璃房的“温室效应”现象。4、与对流换热、导热相比，辐射换热有什么特点？5、从保温的角度分析，在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是空心砖好？为什么？6、夏天，有两个完全相同的储存液态氮的容器放置在一起，一个表面上已结霜，另一个没有。请问哪一个容器的隔热性能更好？为什么？7、同一物体内不同温度的等温线能够相交，对吗？为什么?8、对于顺流换热器，冷流体的出口温度可以大于热流体的出口温度。9