矿大工程热力学套题答案

套题1参考答案一、填空题（每题2分，共10分）1、一切定压2、准平衡过程无内部耗散3、增大、减小4、75755、实际气体的比容ZRTPV二、是非题（每题1分，共10分）（对者，错者）1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、三、简答及作图题（每题5分，共25分）1、答不可逆过程相应外界的熵变化量大。原因如下不可逆时0SURSYISOSS可逆时SRSIS因系统可逆与不可逆时，初、终态相同，则，于是SYSYSSYSYS2、答未饱和空气干球温度T湿球温度TW露点温度TDP饱和空气干球温度T湿球温度TW露点温度TDPTSATTWHD3T124S3、答4、答应采用渐扩喷管，主要原因如下由截面面积和流速变化关系式CDMFD12对于超音速，因此欲加速超音速即，知必须，故要选择渐扩喷管1M00F5、答12压缩机23冷凝器34节流阀41蒸发器制冷量，制冷系数41HQ124H四、计算题（共40分）1、解过程Q（KJ）W（KJ）U（KJ）1213900139023039539534100001000TS等温线等熵线等压线等容线所求线41055根据热力学第一定律解析式WUQ分别计算。139021251212UQW01212因为所以0DUKJ5342141故KJW541因为循环中，所以该循环为正循环。039Q2、解1）若过程为可逆的，则由绝热过程方程式得KVP21BAR8912P得121KTKT52膨胀功为KW159814038740121KPKRW熵变因为为可逆绝热过程S内能KW159WU焓变KW782UKH2）过程进行绝热真空自由膨胀为，为不可逆过程则由第一定律WQ00U所以KT3421所以BAR21VP5202P由于所以21TH熵变KJ/KGK201LN870LN21PRS3、答A）由表中可查得45时的饱和压力为KPA5829SP则相对湿度为湿空气中水蒸气的分压KPA7070465829VP则露点温度为DPT624917038求得露点温度为DPTB由于35低于露点，因此定压冷却后为饱和状态相对湿度为100，分压力即35对应的饱和压力5622KPA。4、答这是喷管的校核计算问题因为5280374510PB则喷管出口压力MPA142CRKPTK64528061122SMCP/3212KGRTV/06414870232SVFCQ/758064125、解1）用卡诺定理证明由卡诺定理工作在和之间的热机最大热效率为1T237540251TC热机实际效率为CQW76831所以，此热机不可能造成2）用克劳修斯定理证明热机对低温热源放出的热量为KJ3275060147512则3047521TQ所以不可能3）用孤立系统熵增原理证明套题3参考答案填空题共10分，每空1分1,PDV225,20,183不变,减小,减少4任何热力530判断题（10分，每题1分）123X45X6X7X89X10X简答题（30分，每题6分）1答相同点1都通过系统边界传递。2均为过程量，非状态量。3不仅和系统初终状态有关，而且和初态变化到终态的路径有关。不同点1驱动力功力热温差2体现参数功体积热熵3品质功高品质有序能热低品质无序能功可完全转变为热量。反之，不能完全。2答PVABTSAB3答4答由于曲线12下面面积大于曲线1A2下面面积,所以21AWH为状态参数，故2112AH由第一定律,故WUQQ5答两热机效率相同由卡诺定理知同样热源间工作的可逆热机效率均相等。计算题（共50分1解111TRVPG1PTVG63105872KGM/4322G2RGMPA193121NVT257/04LN1/L21VT2KGJRCUGP/490139285KGJCHP/16734905779KJ/KG580218122NGNTRWKGJCKQV/1734975ORKGJU/649004271LN817390LN8LNL1212VRTCSGVKJ/360962解1临界压力1685281PCR由于,因此应选择缩放喷管。BR2MPA02KPT11KTPK4386024112SMTCF/5705221KGPRVG/62943870362SACQFM/7105423T124S3解1HKJQ/120HKJQ/6024511TKWHJW1/062020KSSLHISO6793故为不可逆4解12124H5328167950套题5参考答案判断题（10分，每题1分）12X3456X78X910X填空（10分，每空1分）1热力学能,宏观动能,宏观势能2大,小,03大于4流体流速,当地音速5过热简答题（30分，每题6分）2答见下图，绝热加湿后（近似等焓）干球温度将减小，湿球温度不变，露点温度升高。HD12TDB1TDB2TD1TD2TW1TW22答见下图PVN0N1NKNABSTN0N1NKNAB3答取闭口系统和热源组成孤立系统。孤立系统熵变等于两者熵变之和，即0KJSSRESVOISYISO/23065所以，可以实现，且过程不可逆。4答不同意。熵为状态参数，两者初终态参数相等，故熵变相同。5答制冷系统COP表达式为,21T其中T1和T2分别为高低温热源温度。对空调机夏季工况来说，T1为室外温度，当T1升高时，由上式可见COP会降低。计算题（共50分）2解由第一定律表达式SYOUTINE由题意知EIN50KJ,EOUT8513KJ可见，水的内能变化KJUOUTINSY371502解A由于,应选择缩放喷管。52801PBBMPAB2KPTK8302415122SMCF/57435212KGMPRV/08693226214CQAM3解A由闭口系统能量方程KJWTCUQV74983297405B/01672501LN97328LN0415LNL122KKGJPRTCMSVC孤立系统熵变为/0162987406KJSSTENVIORMSYISO故该过程为不可逆的4解使用2种方法求解1使用公式解析法；由HD图15和32的饱和压力分别为PS15171KPAPS32476KPAKGDRYAIPDS/04283714016262011IS/622KGDRYAIJTTH/9063515862043150861511由能量方ITT/783252022程，得KGDRYAIJQHHM/1405270839654213根据IDD/62213,所以861500333TTH42016254133DTKPAPS723360SPD680720147260620333SSPD2采用HD图法求解。见下图。套题2参考答案一、单项选择题每小题1分，共15分1、C2、D3、D4、A5、C6、B7、A8、A9、C10、B11、A12、B13、B14、B15、D所求点二、多项选择题每小题2分，共10分1、ACDE2、AE3、AD4、BD5、CDE三、填空题每小题1分，共10分1、孤立2、热力学能、宏观动能、重力位能3、6504、CVT2T15、CNLN6、22、1212T7、当地音速8、环境温度9、多级压缩、中间冷却0、0与1四、简答题每小题5分，共25分1、答它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡状态的状态组成的过程。它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。2、答1KG气体PVRRTMKG气体PVMRRT1KMOL气体PVMRTNKMOL气体PVNRTRR是气体常数与物性有关，R是摩尔气体常数与物性无关。3、答干饱和蒸汽X1,PPSTTSVV,HHSS湿饱和蒸汽0,4准静态过程,过程无耗散530判断题（每题1分，共10分）12X3X4X5X6X7X8X9X10X简答题（每题6分，共30分）3答CV3V1VPV23CV3V1VPV23FIGAFIGB如上图所示，随着增压比的增加，活塞式压缩机的有效容积V减小，因此容积效率随着增压比的增加而减小。至某一增压比后其容积效率将等于04答PVABTSAB由PV和TS图可见对B情况Q0、U05答非饱和湿空气,TDTBTDP饱和湿空气,TDTBTDP见下图TSATTWHD5答SINCETHEAREABELOWTHECURVE12ISLARGERTHANTHATBELOWTHECURVE1A2,21AWHISASTATEPROPERTY,THUS2112AHSINCE,WEHAVEWUQQ4答12压缩机23冷凝器34节流阀41蒸发器制冷量，COP41HQ124H3T124S计算题共50分3解1由能量方程,21QW其中W表示热机作功量；Q1表示从高温热源吸热量；Q2表示向低温热源放热量。再根据热效率的定义式，可求结果，见下表。1T2工作在527和27热源间的热机最大可能效率56280312MAX,TT故，热机A不可能；B不可逆；C为可逆。热机吸热KW放热KW作功KW热效率A25006041896760B2500170800320C25009375156256252解1NPT121KTPN45103101222617KJ/KG45873021RWT10LN2870LN1LNL1PTCSGV028KJ/KGK3解1初态水蒸气分压力为KPAPSV813526501水蒸气28的饱和压力为37814KPA因此，空气露点温度低于28。故终态空气无水蒸气凝结。即D1D2所以水蒸气分压力PV2PV1281325KPA2干空气分压力PAPBPV1002813259718685KPA3相对湿度47813252S4解1临界压力3168052801PCR由于,因此选择缩放喷管。BR2MPA2NPT11KTPN451031012SMTCF/674865221KGPRVG/29004387362SACQFM/71542工程热力学试卷A参考答案一、判断题（每题1分，共10分）1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、二、填空题（每空1分，共10分）1、VBP2、物质能量3、R74、5、大大6、减小7、三、简答题1、答PVN0N1NKN123注每条线2分，共6分。2、答如右图所示。1）作400C等温线和250C等温线（2分）2）过250C等温线和的交点1作等焓线，和400C等温线的交点即为所求点。（2分）3）沿所求点做垂线和交点温度即为露点温度。查得（约）0C19DT3、答12压缩机（1分）23冷凝器（1分）34节流阀（1分）41蒸发器（1分）制冷量，（1分）制冷系数（1分）4HQ24H4、答查水蒸气表，时，；（3分）MPAP50KGJ/578KGM/1064，（2分）/265HKGJH所以水蒸汽为湿饱和蒸汽。（1分）5、答由喷管流动规律知，在亚音速时，（A）和（C）可作为喷管。（4分）在超音速时，（B）为喷管。（2分）四、计算题1、答由多变过程方程式可得（2分）NVP211639502LN1L212VP由理想气体方程可得21TV（1分）KVPT25390475122由理想气体状态方程（1分）11MRTKGVP453870261内能变化（1分）JCUV953970453T124SABCD焓变化（1分）KJTMCHP6349125390415熵变（2分）KKJ/G061543921455LN7025LNLNLPCVSP功（2分）KJPNRTMWN6151328701由第一定律热量（2分）UQ649或KJTCNKV537428710512、解1取容器A内气体为所研究系统，由于容器绝热，且不做功，AND0QW（2分）故（1分）0UAATCM（3分）T2（2分）KGJVRS/5106LN2870LN13因为温度不变，理想气体焓仅为温度的单值函数，故（2分）0H3、解这是喷管的校核计算问题1临界压力（2分）MPAPPCR31680528012由于,则喷管出口压力MPA（2分）RBCRP3）（2分）KPT121KTK506041124）（2分）SMCF/85642125）（2分）KGMPRV/30368057326）（2分）SACM/47245124、SOLUTIONA计算法由水蒸气表，查得，（1分）KPAS2954301KPAS364202可得（1分）/1329581611AIRKGPBDS（1分）/43620622IRKS（1分）MIN/5872130101KGDMA（1分）I/648922KA（1分）KGJTDTH/86