江苏科技大学复习题

1 江苏科技大学江苏科技大学 工程热力学工程热力学 练习题练习题 第一单元 一 判断正误并说明理由 1 给理想气体加热 其热力学能总是增加的 2 测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是气体热力状态发生了变化 3 在开口系统中 当进 出口截面状态参数不变时 而单位时间内流入与流出 的质量相等 单位时间内交换的热量与功量不变 则该系统处在平衡状态 4 热力系统经过任意可逆过程后 终态 B 的比容为 vB大于初态 A 的比容 vA 外界一定获得了技术功 5 在朗肯循环基础上实行再热 可以提高循环热效率 6 水蒸汽的定温过程中 加入的热量等于膨胀功 7 余隙容积是必需的但又是有害的 设计压气机的时候应尽可能降低余隙比 8 内燃机定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高 9 不可逆过程工质的熵总是增加的 而可逆过程工质的熵总是不变的 10 已知湿空气的压力和温度 就可以确定其状态 二 简答题 1 热力学第二定律可否表示为 机械能能完全转换为热能 而热能不能全部转 换为机械能 2 试画出蒸汽压缩制冷简单循环的 T s 图 并指出各热力过程以及与过程相对 应的设备名称 3 用蒸汽作循环工质 其放热过程为定温过程 而我们又常说定温吸热和定温 放热最为有利 可是为什么蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低 4 压气机按定温压缩时气体对外放出热量 而按绝热压缩时不向外放热 为什 么定温压缩反较绝热压缩更为经济 三 计算题 1 1kg 氧气置于图所示的气缸内 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 如果气缸长度为 2L 活塞质量为 10kg 试计算拔除销钉后 活塞可能达到的最大速度 氧气的比热容 k 1 395 918 0 KkgkJcp 260 0 KkgkJRg 2 2 空气等熵流经一缩放喷管 进口截面上的压力和温度分别是 0 58Mpa 440K 出口截面上的压力 已知喷管进口截面面积为MPap14 0 2 2 6 10 3m2 空气的质量流量为 1 5kg s 试求喷管喉部面积及出口截面的面 积和出口流速 空气的比热容 k 1 4 005 1 KkgkJcp 287 0KkgkJRg 3 汽油机定容加热理想循环进气参数为 若循环压缩Ct 27 1 MPap09 0 1 比 定容增压比 假设工质是空气 比热可取定值 16 6 1 Rg 287 1 画出循环 p v 图及 T s 图 2 求循 005 1 KkgkJcp KkgJ 环的最高温度和最高压力 3 计算循环的放热量 循环净功及循环的热效率 4 两个质量为 m 的比热容为定值的相同物体 处于同一温度 T 将两物体作为 制冷机的冷 热源 使热从一物体传出并交给另一物体 其结果是一个物体温 度升高 一个物体温度降低 证明当被冷却物体温度降到 时所需 0 TTT 0 最小功 2 0 0 2 min TT T T mcW 第二单元第二单元 一 判断正误并说明理由 1 稳定流动热力系必为平衡热力系 l 2l 销钉 p0 0 1Mpa t0 27 p 0 5Mpa t 27 3 2 技术功是流体的宏观动能 宏观位能及所作出的轴功三者之和定义的 3 物质经历一个定温变化过程以后 其热力学能变化位零 4 使系统熵增加的过程一定是不可逆过程 5 在初压不变时 背压愈低 气体通过拉阀尔喷管出口截面上流速和流量都愈大 6 1kg 空气可以由 p1 0 1MPa t1 25 被绝热压缩到 p2 0 5MPa t2 250 7 在增压比相同的情况下 有余隙与无余隙的压气机在压缩 1kg 气体时耗功必相同 8 物质的气化潜热随着饱和温度的提高而增大 9 逆卡诺循环的冷 热温差越大 则该循环的制冷系数越高 10 当把一定量的气体从相同的初态压缩到相同的终态时 则可逆定温压缩过程最为省 功 二 简答题 1 如图所示 理想气体有两个任意过程 a b 及 a c b c 在同一条绝热线上 试问 与哪个大 若 b c 在同一条等温线上 结果又如何 ab u ac u 2 试在 T s 图上表示简单蒸汽动力循环 朗肯循环 3 在 T s 图上有两个定压线 p1 p2 试比较 p1 p2 的大小 T P1 P2 0 s 4 当工质为定值比热容的空气时 试问可逆定压过程中加入的热量有百分之多少转变成膨 胀功 三 计算题 设环境温度为T0 300K 空气的气体常数 R 0 287kJ kg K 绝热 指数 k 1 4 1 如图所示 已知气缸内空气p1 2 105Pa 弹簧刚度 k 40kN m 活塞直径 D 0 4m 活塞重可忽略不计 而且活塞与缸 Q 图3 4 计算题 1 图 p vO b ac 4 壁间无摩擦 大气压力p2 5 105Pa 求该过程弹簧的位移及气体作的膨胀功 2 压气机空气由P1 100kPa T1 400K 定温压缩到终态P2 1000kPa 过程中实际消耗功比 可逆定温压缩消耗轴功多 25 求 压缩每 kg 气体的总熵变 3 由不变气体源来的压力 温度的空气 流经一喷管进入压力MPap5 1 1 CT o 27 1 保持在的某装置中 若流过喷管的流量为 来流速度可忽略不计 MPapb6 0 skg 3 试设计该喷管 4 内燃机混合加热循环的及图如下图所示 已知 Vp ST kPap97 1 Ct o 28 1 压缩比 循环最高压力 循环最高温度 2 1 084 0 mV 15 MPap2 6 3 Ct o 1320 4 工质视为空气 试计算 循环各状态点的压力 温度和容积 第三单元第三单元 一 判断正误并说明理由 1 稳定流动能量方程不能用于有摩擦的情况 2 在增压比相同的情况下 有余隙与无余隙的压气机在压缩 1kg 气体时耗功必相同 3 迈耶公式适用于一切理想气体 4 在相同的温度和压力下 实际气体的比体积必小于按理想气体计算的比体积 即 Z 1 5 物质经历一个定温变化过程以后 其热力学能变化为零 6 系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下 宏观热力性质不随时间而变化的状态 7 当压力升高 饱和温度也升高了 故饱和蒸汽的比体积将增大 8 工质流体在开口绝热系统中作不可逆稳定流动 则系统熵变大于零 9 采用再热和抽气回热的方式 可以提高朗肯循环的热效率 10 任何不可逆过程工质的熵总是增加的 而任何可逆过程工质的熵总是不变的 二 简答题 1 试在 T s 图上表示简单蒸汽动力循环 朗肯循环 说明组成循环的热力过程 5 并指出在何种设备中进行 2 如图所示 理想气体有两个任意过程 a b 及 a c b c 在同一条绝热 线上 试问与哪个大 若 b c 在同一条等温线上 结果又如何 ab u ac u 3 向充满湿空气的刚性容器内加入等温的干空气 问 水蒸气的分压力 相对 湿度 含湿量以及湿空气比焓和比体积如何变化 4 有人提出一个循环 1 2 3 1 其中 1 2 是可逆定温吸热过程 2 3 是可逆绝 热过程 3 1 是不可逆绝热过程 如图所示 1 2 3 分别为平衡状态 试问循 环能否实现 为什么 三 计算题 1 1 千克空气在多变过程中吸热时 将使其容积增大到原来的 4 倍 压kJ400 力降低一半 空气 k 1 4 求此过程中空气的KkgkJRg 287 0 1 热力学能的变化 2 熵的变化 3 对外所作的技术功 4 在 p v 和 T s 图画出该过程 2 将 100kg 温度为 20 的水与 200kg 温度为 80 的水在绝热容器中混合 求混合前后水的熵变及做功能力损失 水的比热容 环境 187 4 KkgkJc 温度 Ct 20 0 3 压力 温度的空气 流经一喷管进入压力保持在MPap5 1 1 CT o 27 1 的某装置中 若流过喷管的流量为 MPapb6 0 skg 3 求 喷管的形状 出口截面积 KkgkJRg 287 0 KkgkJcp 004 1 p v 0 b ac 2 1 3 S T p v 6 最小截面及出口处的流速 4 汽油机定容加热理想循环进气参数为 若循环压缩Ct 27 1 MPap09 0 1 比 定容增压比 假设工质是空气 比热可取定值 16 6 1 Rg 287 1 画出循环 p v 图及 T s 图 2 求循 005 1 KkgkJcp KkgJ 环的最高温度和最高压力 3 计算循环的放热量 循环净功及循环的热效率 第四单元第四单元 一 判断正误并说明理由 1 闭口热力系统即为定容系统 2 工质流体在开口绝热系统中作不可逆稳定流动 则系统熵变大于零 3 物质经历一个定温变化过程以后 其热力学能变化为零 4 使系统熵增加的过程一定是不可逆过程 5 绝热节流是等焓过程 6 在相同热源和在相同冷源之间的一切热机 无论采用什么工质 他们的热效率均相等 7 绝热自由膨胀过程中 工质若为理想气体 则过程熵增大 但气体若是遵循范德瓦尔斯 方程 则过程熵变为零 8 理想气体的任何绝热过程都可用 常数来描述其过程 9 方程 仅适用于可逆过程 10 如果饱和液体经历一可逆绝热膨胀过程至一较低的压力 部分液体将蒸发 二 简答题 1 热力学第二定律可否表示为 机械能能完全转换为热能 而热能不能全部转 换为机械能 2 试画出蒸汽压缩制冷简单循环的 T s 图 并指出各热力过程以及与过程相对 应的设备名称 3 用蒸汽作循环工质 其放热过程为定温过程 而我们又常说定温吸热和定温 放热最为有利 可是为什么蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低 4 解释一下为什么深秋的早晨会结露 三 计算题 1 某气体可作定比热容理想气体处理 其摩尔质量 摩尔molkgM 028 0 定压热容为定值 气体从初态 10 29 0 KmolJC mp MPap4 0 1 在无摩擦的情况下 经过的多变过程 膨胀到KT400 1 25 1 n 试求终态温度 每千克气体所作的技术功 所吸收的热量及熵MPap1 0 2 k pv vdpTdsdh 7 的变化 2 空气等熵流经一缩放喷管 进口截面上的压力和温度分别是 0 58Mpa 440K 出口截面上的压力 已知喷管进口截面面积为MPap14 0 2 2 6 10 3m2 空气的质量流量为 1 5kg s 试求喷管喉部面积及出口截面的面 积和出口流速 空气的比热容 k 1 4 005 1 KkgkJcp 287 0KkgkJRg 3 某正循环可逆热机 在温度为 30 的环境和 4000kg 的 0 的冰间工作 最后 0 的冰变为 30 的水 试求可逆机能对外作的净功为多少 已知冰的溶解热 为 333kJ kg 冰在溶解过程中温度不变 水的比热 c 4 1868kJ kg K 4 汽油机定容加热理想循环进气参数为 若循环压缩Ct 27 1 MPap09 0 1 比 定容增压比 假设工质是空气 比热可取定值 16 6 1 Rg 287 1 画出循环 p v 图及 T s 图 2 求循 005 1 KkgkJcp KkgJ 环的最高温度和最高压力 3 计算循环的放热量 循环净功及循环的热效率 第五单元第五单元 一 简答题 一 简答题 1 画出简单蒸汽压缩制冷制冷循环的 T s 图并指出热力过程所对应的设备 2 试在 T s 图上表示简单蒸汽动力循环 朗肯循环 并指出热力过程所对应的 设备 3 向充满相对湿度为的湿空气的刚性容器内充入干空气 若平衡后容器内温 度不变 则相对湿度 含湿量和水蒸汽分压力怎么变化 4 试写出三种改善燃气轮机热效率的措施 二二 计算题 计算题 1 空气进入压气机前的状态为 压 3 11 5 1 032 0 50 100 1mVCtPap 缩过程按多变压缩处理 压缩终了的状态是 求 1 多变指数 n 2 压气机的耗功 3 2 5 2 0021 0 10 0 32mVPap 3 压缩终了的温度 4 压缩过程中传出的热量 设空气的比热容为定值 004 1 287 0 KkgkJcKkgkJR Pg 2 某热机工作于和两个热源之间 吸热量 KT800 1 KT285 2 kgkJq 600 1 8 环境温度为 285K 若高温热源传热存在 50K 温差 热机绝热膨胀不可逆性引 起熵增 0 25kJ kg K 低温热源传热存在 15K 温差 试求这时循环作功量 孤立 系熵增和作功能力损失 3 空气等熵流经一缩放喷管 进口截面上的压力和温度分别是 0 58Mpa 440K 出口截面上的压力 已知喷管进口截面面积为MPap14