工程热力学知识点

1、一.是非题1 .两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。（）2 .闭口系统进行一放热过程，其嫡一定减少（）3 .容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（）4 .理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为kkppTTI1212（）5 .对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。（）6 .工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质嫡的变化是一样的。（）7 .对于过热水蒸气，干度1x（）8 .对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。（）9.膨胀功、

2、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量（）10.已知露点温度dt、含湿量d即能确定湿空气的状态。（）二.选择题（10分）1.如果热机从热源吸热100kJ,对外作功100kJ,则（）。（A）违反热力学第一定律；（B）违反热力学第二定律；（C）不违反第一、第二定律；（D）A和Bo2,压力为10bar的气体通过渐缩喷管流入1bar的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（）。A流速减小，流量不变（B）流速不变，流量增加C流速不变，流量不变（D）流速减小，流量增大3.系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（）。（A）系统的初、终态；（B）系统所经历的过程；（C）（A）和（B

3、）;（D）系统的嫡变。4.不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（）。（A）全部水变成水蒸汽（B）部分水变成水蒸汽（C）部分或全部水变成水蒸汽（D）不能确定5.（）过程是可逆过程。（A）.可以从终态回复到初态的（B）.没有摩擦的（C）.没有摩擦的准静态过程（D）.没有温差的三.填空题（10分）1.理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围2.蒸汽的干度定义为。3.水蒸汽的汽化潜热在低温时较,在高温时较,在临界温度为。4.理想气体的多变比热公式为5.采用Z级冷却的压气机，其最佳压力比公式为四、名词解释（每题2分，共8分）1.卡诺定理：2.理想气体3.水蒸气的汽化潜热5.

4、含湿量五简答题（8分）1.证明绝热过程方程式2.已知房间内湿空气的dt、wett温度，试用Hd图定性的确定湿空气状态。六.计算题（共54分）1.质量为2kg的某理想气体，在可逆多变过程中，压力从0.5MPa降至0.1MPa,温度从162c降至27C,作出膨胀功267kJ,从外界吸收热量66.8kJ。试求该理想气体的定值比热容pc和VckJ/（kgK）,并将此多变过程表示在vp图和sT图上（图上先画出4个基本热力过程线）。（14分）2.某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13.5bar,t1=370C,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0.08bar的干饱和蒸汽，设环境温度t0=20C试求：汽轮机

5、的实际功量、理想功量、相对内效率（15分）3.压气机产生压力为6bar,流量为20kg/s的压缩空气，已知压气机进口状态1p=1bar,1t=20C,如为不可逆绝热压缩，实际消耗功是理论轴功的1.15倍，求压气机出口温度2t及实际消耗功率P。（已知：空气pc=1.004kJ/（kgK）,气体常数R=0.287kJ/（kgK）。（15分）4.一诺循环，已知两热源的温度t1=527C、T2=27C,循环吸热量Q1=2500KJ,试求：（A）循环的作功量。（B）排放给冷源的热量及冷源嫡的增加。（10分）一.是非题（10分）1、X2、X3、X4、，5、，6、X7、X8、，9、X10、乂二.选择题（10

6、分）1、B2、A3、A4、A5、C三.填空题（10分）1、大于0,小于；2、湿蒸汽中含干蒸汽的质量/湿蒸汽的总质量3、小，大，04、1nvnccn5、3i=（PZ+1/P1）1/Z四、名词解释（每题2分，共8分）卡诺定理：1.所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与采用哪种工质无关。2.在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。理想气体：气体分子本身所具有的体积与其所活动的空间相比非常小，分子本身的体积可以忽略，而分子间平均距离很大，分子间相互吸引力小到可以忽略不计时，这种状态的气体便基本符合理想气体模型。水蒸气的汽化潜热：将1kg饱和液体转变

7、成同温度的干饱和蒸汽所需的热量。相对湿度：湿空气的绝对湿度v与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s的比值，称为相对湿度。五简答题(8分)1、证明：据能量方程：由于pvTR，代入上式得即或整理得出上式即为绝热过程方程式。2、答：在h-d图上，沿温度值为wett的温度线，与相对湿度线100%交于一点a,从a点沿等焰线与温度值为t的温度线交于一点b,b点几位室内空气状态参数。如右图所示。六.计算题(共54分)1、pc=1.2437kJ/(kg?K)和Vc=0.9567kJ/(kg?K)2、背压为0.275MPa,出口流速12526.3kg/s3、实际功量617.6kJ/kg,理想功量kJ/kg,相对内效

8、率0.6614、功量：1562.5kJ,排放给冷源的热量937.5kJ,冷源嫡的增加3.125kJ/K.是非题(10分)1.系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下，不考虑外力场作用，宏观热力性质不随时间而变化的状态。()2.不管过程是否可逆，开口绝热稳流系统的技术功总是等于初、终态的始差。()3.工质经历一可逆循环，其dds=0,而工质经历一不可逆循环，其dds0o04.理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为kkppTT11212()5.对一渐放型喷管，当进口流速为超音速时，可做扩压管使用。()6.对于过热水蒸气，干度1x()7.在研究热力系统能量平衡时，存在下列关系式

9、：sursysEE=恒量，Ssys+Ssurhl1量。()8.对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。()9.膨胀功、流动功和技术功都是与过程路径有关的过程量()10.在管道内定嫡流动过程中，各点的滞止参数都相同。()二.选择题(10分)1.湿蒸汽经定温膨胀过程后其内能变化(A)U=0(B)U0(C)UV0(D)UV0或AU。2.压气机压缩气体所耗理论轴功为(A)pdv12(B)dpv()12(C)pdu12+p1v1p2v3.多级(共Z级)压气机压力比的分配原则应是(A)3i=(PZ+1+P1)/z(B)3i=(PZ+1/P1)1/Z(C)3i

10、=PZ+1/P1(D)3i=(PZ+1/P1)/Z4,工质嫡减少的过程(A)不能进行(B)可以进行(C)必须伴随自发过程才能进行5.闭口系统功的计算式W=U1-U2适用于可逆与不可逆的绝热过程。只适用于绝热自由膨胀过程。只适用于理想气体的绝热过程。只适用于可逆绝热过程。三.填空题(10分)1.理想气体多变指数n=1,系统与外界传热量q=;多变指数n=8,系统与外界传热量q=。2.卡诺循环包括两个过程和两个过程3.水蒸汽的汽化潜热在低温时较,在高温时较,在临界温度为。4.在TS图上，定压线的斜率是;定容线的斜率是5.理想气体音速的计算式：,马赫数的定义式为：四、名词解释(每题2分，共8分)1.孤

11、立系统2.烙3.热力学第二定律及数学表达式5.相对湿度五简答题(8分)1.闭口系统从温度为300K的热源中取热500kJ,系统嫡增加20kJ/K,问这一过程能否实现，为什么2.已知房间内湿空气的t、wett温度，试用Hd图定性的确定湿空气状态。六.计算题(共54分)1.空气的初态为p1=150kPa,t1=27C,今压缩2kg空气，使其容积为原来的41。若分别进行可逆定温压缩和可逆绝热压缩，求这两种情况下的终态参数，过程热量、功量以及内能的变化，并画出p-v图，比较两种压缩过程功量的大小。(空气：pc=1.004kJ/(kgK),R=0.287kJ/(kgK)(20分)2.某热机在T1=180

12、0K和T2=450K的热源间进行卡诺循环，若工质从热源吸热1000KJ,试计算：（A）循环的最大功？（B）如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K,在过程中与低温热源的温差为50K,则该热量中能转变为多少功？热效率是多少？（C）如果循环过程中，不仅存在传热温差，并由于摩擦使循环功减小10KJ,则热机的热效率是多少？（14分）3.已知气体燃烧产物的cp=1.089kJ/kgK和k=1.36,并以流量m=45kg/s流经一喷管，进口p1=1bar、T1=1100K、c1=1800m/s。喷管出口气体的压力p2=0.343bar,喷管的流量系数cd=0.96;喷管效率为=0.88。求合适的喉部

13、截面积、喷管出口的截面积和出口温度。（空气：pc=1.004kJ/（kgK）,R=0.287kJ/（kgK）（20分）一.是非题（10分）1、，2、，3、X4、X5、，6、X7、X8、，9、乂10、V二.选择题（10分）1、B2、C3、B4、B5、A三.填空题（10分）1、功W;内能U2、定温变化过程，定嫡变化3、小，大，04、对数曲线，对数曲线5、akpvkRT,cMa四、名词解释（每题2分，共8分）孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。烙：为简化计算，将流动工质传递的总能量中，取决于工质的热力状态的那部分能量，写在一起，引入一新的物理量，称为给。热力学第二定律：克劳修

14、斯（Clausius）说法：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文一浦朗克（Kelvin-Plank）说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。相对湿度：湿空气的绝对湿度v与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s的比值，称为相对湿度。五简答题（8分）1、答：能实现对于可逆过程的嫡有：qdsT,则系统从热源取热时的可能达到的最小嫡增为：5001.67/300kJdskJkK,20/1.67/skJkkJk,因此该过程是可以实现的。2、答：在hd图上，沿温度值为wett的温度线，与相对湿度线100%交于一点a,从a点沿等焰线与温度值为t的温度线交

15、于一点b,b点几位室内空气状态参数。如右图所示。六.计算题（共54分）1.解：1、定温压缩过程时：据理想气体状态方程：pVmRT可知初状态下体积:31320.287（27273）114815010mRTVmp据：112212pVpVTT,定温过程，即2仃T，且32112874VVm,因此有1211244150600VpppkPaV即定温压缩终态参数为：2300TK,32287Vm,2600pkPa等温过程，内能变化为零，即：0UkJ压缩功：121501n20.2873001n238.7600pWmRTkJp据热力学第一定律：QUW该过程放出热量：238.7QWkJ2、可逆绝热压缩过程：同样可知

16、：32112874VVm据绝热过程方程式：1122kkpvpv1.41212（）15041044.7kvppkPav据：12112（）kkTvTv，可知：11.4111.4212（）（27273）4445.8kkvTTKv即可逆绝热压缩终态参数为：32287Vm,21044.7pkPa,2445.8TK因为该过程为可逆绝热压缩，因此：0QkJ内能变化为：21（）（1.0040.287）（445.8300）104.5vUcTTkJ过程的压缩功为：104.5WUkJ2.解：（A）按照卡诺循环时，热效率为：2114501175%1800TWQT能够达到的最大的功为：1100075%750WQkJ（B

17、）工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K,在过程中与低温热源的温差为50K的情况下：211450501170.6%1800100TWQT转变的功为1100070.6%706WQkJ3.答案：喉部截面积321.0cfm2,喷管出口的截面积20.438fm2,出口截面处气体的温度为828.67K工程热力学与传热学概念整理第一章、基本概念1 .热力系：根据研究问题的需要，人为地选取一定范围内的物质作为研究对象，称为热力系（统），建成系统。热力系以外的物质称为外界；热力系与外界的交界面称为边界。2.闭口系：热力系与外界无物质交换的系统。开口系：热力系与外界有物质交换的系统。绝热系：热力系与外界无热

18、量交换的系统。孤立系：热力系与外界无任何物质和能量交换的系统3.工质：用来实现能量像话转换的媒介称为工质。4.状态：热力系在某一瞬间所呈现的物理状况成为系统的状态，状态可以分为平衡态和非平衡态两种。5.平衡状态：在没有外界作用的情况下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。实现平衡态的充要条件：系统内部与外界之间的各种不平衡势差（力差、温差、化学势差）的消失。6.强度参数：与系统所含工质的数量无关的状态参数。广延参数：与系统所含工质的数量有关的状态参数。比参数：单位质量的广延参数具有的强度参数的性质。基本状态参数：可以用仪器直接测量的参数。7.压力：单位面积上所承受的垂直作用力。对于气体，实际上是

19、气体分子运动撞击壁面，在单位面积上所呈现的平均作用力。8.温度T:温度T是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的参数。换言之，温度是热力平衡的唯一判据。9.热力学温标：是建立在热力学第二定律的基础上而不完全依赖测温物质性质的温标。它采用开尔文作为度量温度的单位，规定水的汽、液、固三相平衡共存的状态点（三相点）为基准点，并规定此点的温度为273.16K。10状态参数坐标图：对于只有两个独立参数的坐标系，可以任选两个参数组成二维平面坐标图来描述被确定的平衡状态，这种坐标图称为状态参数坐标图。11.热力过程：热力系从一个状态参数向另一个状态参数变化时所经历的全部状态的总和。12.热力循环：工质由某一

20、初态出发，经历一系列状态变化后，又回到原来初始的封闭热力循环过程称为热力循环，简称循环。13.准平衡过程：由一系列连续的平衡状态组成的过程称为准平衡过程，也成准静态过程。实现条件：推动过程进行的势差无限小。这样保证系统在任意时刻皆无限接近平衡状态。14.可逆过程：如果一个系统完成一个热力过程后，再沿原路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态，而不留下任何变化的过程。实现条件：过程为准静态过程且无任何耗散效应。15.状态量：描述工质状态的参数。16.功：系统与外界之间在压力差的推动下，通过宏观有序运动（有规则运动）的方式传递的能量。17.热：系统与外界在温差的推动下，通过微观粒子的无需运动（

21、无规则运动）的方式传递的能量。第二章、热力学第一定律1.热力学第一定律：当热量与其他形式的能量相互转化时，能的总量保持不变。热力学第一定律也可表述为：第一类永动机是不可能制造成功的。2.内部储存能：热力学能（状态参数）它包括：（1）分子热运动形成的内动能，它是温度的参数。（2）分子间相互作用形成的内位能，它是比体积的参数。（3）维持一定分子结构的化学能、原子核内部的原子能及电磁场作用下电磁能。3.外部储存能：需要用在系统外的参考坐标测量的参数表示的能量称为外部储存能，它包括系统的宏观动能和重力位能。4.迁移能：功和热量都是系统与外界所传递的能量，而不是系统本身具有的能量，与过程有关的过程量称为

22、迁移能。5.体积变化功W:系统体积变化时完成的膨胀功或压缩功统称为体积变化功。6.推动功：开口系因工质流动传递的功。7.技术工：技术上可以利用的功称为技术工，它是稳定流系统的动能、位能的增量和轴功三项的总和，即SzftWmgCmW+?+?=221。8.有用功和无用功：凡是可以用来提升重物、驱动机器的功称为有用功；反之，则称为无用功。9.焓：焓的定义式为pVUH+=或pvuh+=因为在流动过程中，工质携带的能量除热力学能外，总伴有推动功，所以为工程应用的方便起见，把U和pV组合起来，引入推动功。焓可以理解为由于工质流动而携带的，并取决于热力状态参数的能量，及热力学能与推动功的总和。10.稳定流动

23、：开口系内任意一点的工质状态参数不随时间的流动过程称为稳定流动。实现稳定流动的必要条件：进出口截面的参数不随时间而改变。：系统与外界的功和热量的交换不随时间而改变。：工质的质量流量不随时间而改变，且进出口质量流量相等。可以概括为：系统与外界进行物质和能量交换不随时间而改变。11.总能：热力学能与宏观运动动能及位能的总和，叫做工质的储存能，简称总能。zfmgmCUE?+=221第三章、理想气体的性质与过程1.理想气体：理性气体实际上是一种并不存在的假想气体，其分子是些弹性的、不具体积的点，分子之间没有相互作用力。2 .克拉贝隆方程：表示理想气体在任一平衡状态时P、V、T之间的关系的方程式3.热容

24、：物体的温度升高1K（或1）所需要的热量。4.绝热过程：状态变化的任何微元过程中系统与外界不交换热量的过程。第四章、热力学第二定律1.自发过程：在自然界中能够独立、无条件自动进行的过程。2.非自发过程：不能独立自动进行而需要外接帮助作为补充条件的过程。3.热力学第二定律的克劳修斯说法：热不可能自发地、无条件地从低温物体转移至高温物体。非自发过程进行必须同时伴随一个自发过程作为代价，补充条件。4.热力学第二定律的开尔文说法：不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机，开尔文说法意味着用任何技术手段都不可能使其取自热源的热全部转换为机械功，不可避免地有一部分要排给

25、低温物体。5.卡诺定理：定理一：在相同温度的高温热源和相同的温度的低温物体之间工作的一切可逆循环，其热效率都相等，与可逆循环的种类物管，与采用哪一种工质也无关。定理二：在温度同为1T的热源和同为2T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。6.克劳修斯不等式：工质经过任意不可逆循环，微量rTQ8沿整个循环积分必小于零，即/0rTQ8。7.嫡产：闭口系不可逆过程中嫡由于不可逆因素引起的耗散效应，使损失的机械工转化为热被工质吸收。这部分由于耗散产生的熵增量叫做熵产。8.绝对熵：假设纯物质在热力学温度0K时的熵为零，以此为起点的熵叫做绝对熵。相对嫡：人为规定一个参照下状态的嫡值0=基准

26、点S,从而得出的相对彳1称为相对嫡。9.嫡流：系统与外界换热量与热源温度的比值，称为热嫡流，简称嫡流。10.质嫡流：EE-=jjjiiimfmSmSS称为质燧流，EiiimS是断入系统的物质带进的嫡，汇jjjmS8是离开系统的物质带走的熵。11.耗散功：由于摩擦等耗散效应而损失的机械工称为耗散功，以iW表示。12.（火无）：由于单一热源提供的热量不可能是连续的，因而由他们提供的热量无法变为机械工，他们是不可转换的能量，从动力的观点称其为废热，或者（火无）。13.（火用）：在环境条件下，能量中可以转化为有用功的最高份额称为该能量的（火用）。14.（火无）：在环境条件下，能量中不可能转化为有用功的

27、那部分能量叫做（火无）。15.热量（火用）：在温度0T的环境条件下，系统所提供热量中可转化为有用功的最大值称为热量（火用），用QXE,表示。16 .冷量（火用）：温度低于环境温度的系统，吸入热量0Q时做出的最大有用功称为冷量（火无）。17.闭口系的（火用）：闭口热利系与环境作用下，从给定状态以可逆方式变换到与环境平衡的状态所能做出的最大有用功，称为该状态下闭口系的（火用），或称热力学能（火用）。18.能量的贬值：（火用）损失不是使系统所具有的能量的数量减少，而是能量品质的贬值，这种现象称为能量的贬值。19.嫡：嫡是一种广延性参数。嫡的定义式是TQdrevsS亏即嫡的变化等于可逆过程中系统与外界交换的热量与热力学温度的比值。第五章、热力学一般关系式及实际气体的性质1.压缩因子：温度、压力相同时的实际气体比体积与理想气体的比体积之比。2.束缚能：ST?是可逆定温条件下热力学能中无法转变为功的那部分，称为束缚能。第六章、蒸汽的热力性质1.饱和状态：当液体分子脱离表面的气化速度与气体分子回到液体中的凝结速度相等时，汽化与凝结过程虽然仍在不断进行，但