《工程热力学》期末考试卷及答案

1、昆明理工大学2012年工程热力学期末考试卷及答案考试科目：工程热力学任课教师:包桂蓉一、填空题(本大题有9小题，每小题2分，共18分)1、相互接触的物体，若他们处于热平衡，则他们的温度_必相等。2、已知湿蒸汽的干度为 0。2,其中干饱和蒸汽的质量为 6 kg,则饱和液体的质量为 24 kg。P Pb 时，3、工质绝对压力 p与大气压力 Pb及表压力 p或真空度 p的关系：当P Pb Pe；当 P Pb 时，P Pb Pv。4、用实际气体在两个恒温热源 Ti和12进行一卡诺循环，则其热效率=T1 T2 .12tTi5、在相同温度的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都 相等,

2、与可逆循环的种类无关 .6、空气的比定容热容 cv为718J/(kg K),气体常数为287J/(kg K );其比定压热容cP =1005 J/(kg K)。7、孤立系统是热力系统与外界无任何能量 和物质一交换的系统。8、嫡增加的过程 不一定(填一定或不一定)是不可逆过程。9、抽气回热循环改善了朗肯循环，其根本原因在于水蒸汽的平均吸热温度提高了 提高了循环热效率。二、名词解释(本大题有4小题，每小题3分，共12分)1、过热蒸汽：温度高于所处压力对应的饱和温度的蒸汽称为过热水蒸气。对饱和蒸汽继续定压加热形成过热蒸汽。2、闭口系统：热力系与外界无物质交换的系统。与外界只有能量交换而无物质交换。3

3、、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和./系统中的热力学能、动能和势能。4、热力学第二定律的克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。热不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体三、简答题（本大题有4小题，每小题5分，共20分）1、热力循环按循环效果及进行方向可分为哪两类？其各自的目的是什么？答：按循环进行的方向和产生的效果分：正向循环与逆向循环正循环：将热能转化为机械能。逆循环：消耗功，将热量从低温物体传至高温物体。2、简述蒸汽参数对朗肯循环效率的影响.答：（1）提高初温，可提高热力循环效率和增大膨胀终点的干度，但受金属材料耐热性能的限制。（2）在

4、相同的初温和背压下，提高初压也可使热效率增大.会使乏汽干度降低，设备强度的问题。（3）降低背压可以显著提高循环热效率。受环境温度的限制/提高初温、初压，降低终温、背压，均可提高循环效率。3、压缩机压缩过程的多变指数 n的取值范围是什么？若想减少压缩机所消耗的轴功，压缩过程的多变指数n应增加还是减少？答：n 1,k ,若想减少压缩机所消耗的轴功，应接近定温过程，压缩过程的多变指数n应减少。/ 1nk,减少n可减少压缩机消耗的轴功。4、热力学第二定律能否表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能。” 这种说法有什么不妥当？答：热力学第二定律的正确表述应是：热不可能全部变为功而不产生

5、其它影响。所给说法中略去了 “其它影响”的条件，因而是不妥当、不正确的。/不妥当，应表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能而不引起其他任何变化。”，少了 “而不引起其他任何变化”这一句。四、作图题（本大题有2小题，每小题5分，共10分）1、画出蒸汽压缩制冷循环的 T-s图，并说明各过程是在什么设备中完成的？作法1-2:压气机23:冷凝器3-4:节流阀4-1:冷库作法过程1 2在压缩机中完成；过程23在冷凝器中完成；过程3-4在节流机构中完成；过程4-1在蒸发器中完成.（上面这两幅图及答案都符合要求，都正确）2、试在所给参数坐标图上定性地画出理想气体过点1的下述过程，分别指出

6、该过程的过程指数n应当在什么数值范围内（图中请标明四个基本过程线 ）：1）压缩、升温、吸热的过程2）膨胀、降温、吸热的过程。n答：(1) n k；(2) 1 n k五、计算题(本大题有4小题，共40分)1 (10) 5g僦气经历-个热力学能不变的过程，初始状态Pl=6.0 105Pa,t1 600K 膨胀终了体积 V2 3V1,僦气可作为理想气体，且假定热容为定值，求终温、终压及总嫡变量。(已知 Ar 的 Rg=0。208 kJ/kg K )解：僦气Ar可看为理想气体，其热力学能只是温度的单一函数，故等热力学能过程也即等温过程，T2=T1=600K。根据理想气体的状态方程有p2 0.6 106

7、 1 0.2 106 Pav23由附表查出Ar的Rg 0.208kJ/(kg K)S m(cp ln 2 Rg ln -p-)mRgln -p2工PiPi0.005 0.208 ln02 1.14 10 3kJ/K0.6/由于热力学能不变，故温度不变，t2 t1 600K定温：p1V1 p2V2P2p? 0.6 106 ； 0.2 106Pas Rglnv2 0.208 ln3 0.229J (kg K) ViS ms 5 10 3 0.229 1.145 10 3kJ K2、（8分）空气在加热器中吸热后，流入喷管进入绝热膨胀（如图所示 ）。若已知进入加热 器时空气的烙值为卜280kJ/kg，

8、流速为c1 50m/s ,在加热器中吸收的热量为q 360 kJ/kg，在喷管出口处空气的焰值为 小 560kJ/kg，试求喷管出口处空气的流速。 22解：h1 c1 q h3 cC32h1 c2 2q 2h3I =2 280 103 502 2 360 103 2 560 103 = 403.1 m/s3、（10分）两个不同温度（Ti,T2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源Ti吸收热量Qi向低温热源T2放出热量Q2,证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统嫡增 Q._ 0.假设功源的嫡变 SW =0。 JiSO证明：四个子系统构成的孤立系统嫡增为SisoST1ST

9、2SRSW对热机循环子系统:SR0SISOT1Q200根据卡诺定理及推论t,C1 Q2 1T2QiTi则:Siso 0/证明：高温热源：ShQi低温热源：SLT2热机： SdQdQ1T TidQ2QiQ2T2TiT2功源: TOC o 1-5 h z SisoShSlS Sw HYPERLINK l bookmark48 o Current Document QiQ2QiQ2八= 0TiT2TiT2=04、（12分）某蒸汽动力厂按一级再热理想循环工作 ，蒸汽初参数为 p1 =15MPa,ti=600C,再 热压力为 Pa=i。4MPa,再热温度ta= ti=600C,背压 p2 =0.005M

10、Pa,功率为150000KW.试 求：1）定性画出循环的 T-S图；2）循环净功 Wnet （考虑水泵功）；3）循环吸热量 q1；4）求循环热效率；5）循环汽耗率d ；6）每小时所需蒸汽量。蒸汽的有关参数如下状态点P/MPat/ Ch/ (KJ/kg)s/kJ/(kg - K)1156003582.36.6776b1。42892.86。 6776a1。46003694。87.871020.0052401 0 17。 871030.005137.890。 4762415152。 890。 4762Wnet hi hA ha h2 (h4 h3)3582.3-2892.8 3694.8-2401.1- 152.89-137.891968.2kJ/kg3）循环吸热量qi (hi h4)(hR hA)(3582.3 153.9) (3694.8 2892.8) 4231.37kJ/kg4)q2 h2 h3 2401.11 13