工程热力学考试题 精编15.pdf

一 回答下列问题 每题 5 分 共 25 分 1 写出稳定流动能量方程式的表达式 并说明每一项的物理意义 答 稳定流动能量方程式 q 式中 q 吸热量 焓增 技术功 t wh h t w 2 何谓孤立系统的熵增原理 给出它与系统的 损失之间的关系式 答 在孤立系统内 一切实际过程 即不可逆过程 都朝着使系统熵值增大的方向进行 在极限情况 可逆 过程 下 系统的熵保持不变 而任何使系统熵减小的过程都是不可能发生的 这一规律称为孤立系统熵增 原理 其数学表达式为 式中为孤立系统的熵 等号适用于可逆过程 不等号适用于不可逆过0 is dS is S 程 系统的火用损失为 g dSTdi 0 3 什么是平衡状态 它在工程热力学的研究中起何作用 答 平衡状态为 与外界没有作用的条件下 系统的宏观性质不随时间而变化的状态 平衡状态是一种有限 范围内的理想状态 它既贴近实际状态又简化了状态的描述 为工程热力学理论体系的建立和进一步分析研 究奠定了重要的基础 4 下列公式的应用条件是什么 q cvdT w 理想气体的任意过程 Tds du pdv 任何工质的可逆过程 q du w 任何工质的任意过程 q cpdT vdp 理想气体的可逆过程 5 什么是熵产 什么是熵流 答 熵产是由于不可逆所造成的孤立系统的熵增 熵流是由于系统与外界之间的热传递所引起的熵变 二 判断题 每题 2 分 共 10 分 1 熵增加的过程 一定是吸热过程 2 公式 du cvdT 不仅适用于理想气体 也适用于实际气体的定容过程 3 绝热节流过程前后焓相等 所以绝热节流为定焓过程 4 气体流经缩放喷管 其流量随出口外空间压力降低而增大 5 理想气体的内能 焓和熵都只是温度的单值函数 三 已知理想气体的定容比热 cv a bT 其中 a b 为常数 试导出其内能 焓和熵的计算公式 12 分 解 u 2 TTb TTadTc 2 1 2 2 12v h 2 TTb TTRadTc 2 1 2 2 12gp s 1 2 g12 1 2 1 2 g v v v LnRTTb T T lna v v LnRdT T c 四 试确定喷管的形状并计算它的出口流速 工质是可视为空气的燃气 初始状态 p1 0 7MPa t1 750 C 背 压 pb 0 5MPa 初速 Cf1 200m s 速度系数 0 95 Cp 1 004kJ kg K cr 0 528 18 分 解 T1 750 273 15 1023 15KT0 T1 Cf12 2 Cp 1043 07K 3 分 0 7489 MPapcr crp0 0 395 MPa 3 分 1k k 1 0 10 T T pp pb pcr 选渐缩喷管 3 分 3 分 K37 929 p p TT k 1k 1 2 12 Cf2 m sCf2 Cf2 454m s 6 分 478TTC2 20p 五 15 分 质量为 2kg 的某双原子气体 在可逆多变过程中压力从 0 5MPa 降至 0 1MPa 温度从 162 C降 至 27 C 作出膨胀功 267 kJ 从外界吸热量 66 8kJ 试求该理想气体的定值比热 Cp和 Cv kJ kg K 并将此 多变过程表示在 p v 图和 T s图上 画出与相邻两个基本热力过程的相对位置 解 u q w 100 1kJ kgCv u T 0 741kJ kgK 4 分 cp kcv 1 038 kJ kgK 3 分 图 1 n k 8 分 六 20 分 某蒸汽动力循环 采用混合加热器的一级抽汽回热循环 其初参数为 p1 3MPa t1 550 C 背压为 0 005MPa 抽汽压力为 0 5MPa 忽略泵功的情况下 1 画出此循环的设备系统简图及相应的 T s图 并表明个状态点 8 分 2 计算抽汽量 0 175 4 分 3 计算每千克气体在气轮机中所作的功 1186 4 分 4 计算循环的热效率 40 53 4 分 附表中单位 PMPa t C hkJ kg skJ kg K 饱和水与饱和蒸汽表 过热蒸汽表 解 1 循环的图 8 分 2 175 0 77 137 8 3014 77 13701 640 4 45 hh hh A 3 kj kg79 237401 640 8 3014 611 h hq 87 0 9223 7 8956 6 ssssx kj kg 15 224677 137 2 256187 0 77 137 2 hhxhh pth h s s 0 00532 9137 772561 20 47628 3985 0 50151 85640 012748 51 86046 8215 pths 0 50276 43014 87 371