湘潭大学 《工程热力学基础》2009年.doc

说明： 本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。 制卷人签名： 制卷日期： 审核人签名： 审核日期： 装 订线 湘潭大学2009年下学期2007级工程热力学基础课程考试答案（A卷） 适用年级专业 2007级过程装备与控制工程 考试方式 闭卷 考试时间 120 分钟学院 专业 班级 学号 姓名 题号一二三四五六七八总分阅卷教师得分得分一、名词解释（每小题2分，共10分）孤立系统：与外界既无能量交换也无质量交换的系统。平衡状态：热力系统在没有外界作用的情况下宏观性质不随时间变化的状态。理想气体：假想的一类气体，其分子本身不具有体积、分子之间没有相互作用力。定容比热：容积不变时，单位物量的物质温度升高1K所需的热量。汽化潜热：从饱和水加热到干饱和蒸汽所需的热量。得分二、判断题（每小题3分，共12分）判断下列叙述是否正确,并简单说明理由或更正。1）不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程。错。不可逆过程是无法使系统和外界同时恢复到起始状态的过程。2）如果容器中气体的压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变。错。因为压力表的读数不仅与气体的压力有关，而且与大气压力有关。3）工质进行不可逆循环后其熵必定增加。错。因为熵是状态参数，工质进行不可逆循环后其熵必定不变。4）水蒸汽定容过程的加热量等于内能的增量。对。因为水蒸汽的定容过程中，故由，可知。得分三、填空题：（每空1分，共14分）1）可逆过程的特点是：由一系列平衡状态所组成；没有任何耗散损失。2）焓的定义式为，其在开口系统中的物理意义为随流动工质而传递的总能量中，取决于工质的热力状态的那部分能量。 3）在可逆过程中,系统熵的增加,意味着系统吸热，在孤立系统中，熵的增加则意味着过程为不可逆。4）在理想气体的T-s图上,定压线的斜率是，定容线的斜率是。5）适用条件为理想气体绝热过程；6）水蒸汽的饱和状态是指水和水蒸汽平衡共存的状态，饱和温度愈高，则饱和压力愈高，最高的饱和温度是临界温度，最低的饱和温度是三相点温度。得分四、分析简答题：（每小题8分，共16分）1. 绝热容器内盛有一定量空气，外界通过叶桨轮旋转，向空气加入功1kJ，若将空气视为理想气体，试分析：1) 此过程中空气的温度如何变化。2) 此过程中空气的熵有无变化，如何变化。答：1) 此过程中空气的温度将升高。因为根据热力学第一定律，绝热容器，外界作功，故，而空气可视为理想气体，其，故。2) 此过程中空气的熵将增加。因为根据熵变的计算公式，绝热则，外界通过叶桨轮作功是不可逆过程，其，故。Ts122在Ts图上，说明定压线当压力增加时，图线移动的方向，并画出示意图。答：在Ts图上，画出两条等压线和，分别在两线上取温度相等的两点1和2，其熵变，知与的方向相反。故当压力增加时，定压线向左移动，如图所示。得分五、计算题：（每小题12分，共48分）1一燃气轮机装置如图所示，空气由1进入压气机升压后至2，然后进入燃烧室，在燃烧室中与油泵送来的油混合并燃烧，产生的热量使燃气温度升高，经5进入燃气轮机做功，废气由6排至大气中，其中，压气机、油泵、发电机均由燃气轮机带动。（1）试建立整个系统的能量平衡式；（2）若空气的质量流量，进口焓，燃油流量，燃油进口焓，油发热量，排出废气焓，求发电机发出的功率。解：（1）将整个燃气轮机组取为一个开口系，工质经稳定流动过程，当忽略动、位能的变化时，整个系统能量平衡式为即（2）由上述能量平衡式可得2.欲设计一热机，使之能从温度为973K的高温热源吸热2000kJ，并向温度为303K的冷源放热800kJ。(1)问此循环能否实现？(2)若把此热机当制冷机用，从冷源吸热800K，能否可能向热源放热2000kJ？欲使之从冷源吸热800kJ,至少需耗多少功？解：（1）若在T1和T2之间是一卡诺循环，则循环效率为 而欲设计循环的热效率为 所以循环可行。（2）若将此热机当制冷机用，使其逆行，显然不可能进行，因为根据上面的分析，此热机循环是不可逆循环。欲使制冷循环能从冷源吸热800kJ，假设至少耗功Wmin，根据孤立系统熵增原理，此时， 解得 3质量为3kg的氮气，经温度为30的等温变化，容积由3m3变为0.6m3，问该过程中工质吸进或放出多少热量？输入或输出多少功量？内能、焓和熵的变化各为多少？并画出pv图和Ts图。氮气的气体常数R=296.8 J/（kgK）。解：输入功量放出热量4已知水蒸气的压力为p = 0.5MPa ，比体积v = 0.35m3 / kg，试判断该蒸汽的状态并用水蒸气表求出其它参数。已知p = 0.5MPa 时，v = 0.0010925m3 / kg、v = 0.37486m3 / kg，ts =151.867，h = 640.35kJ/kg、h