《工程热力学与传热学》

本文格式为Word版，下载可任意编辑——《工程热力学与传热学》中国石油大学（北京）远程教育学院期末复习题

《工程热力学与传热学》

一.选择题

1.孤立系统的热力状态不能发生变化；（×）2.孤立系统就是绝热闭口系统；（×）3.气体吸热后热力学能一定升高；（×）4.只有加热，才能使气体的温度升高；（×）5.气体被压缩时一定消耗外功；（√）

6.封闭热力系内发生可逆定容过程，系统一定不对外作容积变化功；（√）7.滚动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历的过程无关；（√）8.在闭口热力系中，焓h是由热力学能u和推动功pv两部分组成。（×）9.理想气体绝热自由膨胀过程是等热力学能的过程。（×）

10.对于确定的理想气体，其定压比热容与定容比热容之比cp/cv的大小与气体的温度无关。（×）

11.一切可逆热机的热效率均一致；（×）

12.不可逆热机的热效率一定小于可逆热机的热效率；（×）

13.假使从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆

过程的熵变等于可逆过程的熵变；（√）

14.假使从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆

过程的熵变大于可逆过程的熵变；（×）15.不可逆过程的熵变无法计算；（×）

16.工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小；（×）17.封闭热力系统发生放热过程，系统的熵必然减少。（×）18.由理想气体组成的封闭系统吸热后其温度必然增加；（×）19.知道了温度和压力，就可确定水蒸气的状态；（×）20.水蒸气的定温膨胀过程满足Q=W；（×）

21.对未饱和湿空气，露点温度即是水蒸气分压力所对应的水的饱和温度。（√）

二.问答题

1.说明什么是准平衡过程？什么是可逆过程？指出准平衡过程和可逆过程的关系。

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答：（1）准平衡过程：是假设过程中系统所经历的每一个状态都无限接近平衡态的过程，（2）可逆过程：是指假使系统完成了某一过程之后，再沿着原路逆行，恢复到原来的状态，外界也随之回复到原来的状态的过程。（3）准平衡过程和可逆过程的关系：准平衡过程着眼于系统内的平衡，可逆过程着眼于系统和外界的总平衡。一个准平衡过程不一定是可逆过程，但一个可逆过程一定是一个准平衡过程。可逆过程是无耗散的准平衡过程。

2.试指出膨胀功，技术功，滚动功的区别和联系？写出滚动功的计算公式，说明滚动功

大小与过程特性有无关系？

答：（1）膨胀功：是由于工质体积的变化对外所做的功；技术功：是指工程技术

上可以直接利用的功，包括宏观动能，宏观位能，轴功；滚动功：推动工质滚动而做的功称为滚动功。膨胀功，技术功，滚动功的联系为：

1w?wt?(p2v2?p1v1)?ws??cf2?g?z??(pv)。

2（2）滚动功的计算公式：wf?p2v2?p1v1??(pv)，其大小与过程的特性无关，只与进出口的状态有关。

3.试指出膨胀功，轴功，技术功，滚动功的区别和联系，写出可逆过程中膨胀功，技术

功的计算公式。

答：（1）膨胀功：是由于工质体积的变化对外所做的功；技术功：是指工程技术上可以直接利用的功，包括宏观动能，宏观位能，轴功；滚动功：推动工质滚动而做的功称为滚动功。膨胀功，技术功，滚动功的联系为：

1w?wt?(p2v2?p1v1)?ws??cf2?g?z??(pv)。

2（2）可逆过程中膨胀功的计算公式：w??pdv；技术功的计算公式：wt???vdp。

11224.写出开口系统稳定滚动能量方程式的表达式，说明式中各量的含义。

1（2）式?cf2?g?z?ws。

212中各量含义：q为工质与外界交换的热量，?h为工质进出口焓的变化，?cf为工质

2答：（1）开口系统稳定滚动的能量方程式为：q??h?宏观动能的变化，g?z为工质宏观位能的变化，ws系统对外所作轴功。5.试将满足空气以下要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上（1）理想气体的定温，定压，定容和定熵过程；

《工程热力学与传热学》期末复习题第2页共12页

（2）空气升压，升温，又放热的热力过程。答：p

0Tsv空气升温，升压，放热过程T空气升温，升压，放热过程vp.p.sT

v0s6.试将满足空气以下要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上（1）理想气体的定温，定压，定容和定熵过程；（2）空气膨胀，升温，又吸热的热力过程。答：p

7.试将满足空气以下要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上（1）理想气体的定温，定压，定容和定熵过程；（2）工质又膨胀，又降温，又放热的多变过程。答：

8.回复什么是热力学第一定律？什么是热力学其次定律？写出两个与热力学其次定律相等价的数学表达式。

答：（1）热力学第一定律：在热能和机械能的相互转换过程中，能的总量保持不

变。（2）热力学其次定律：克劳修斯表述：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其他变化。开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源取热，使之全部转变为功而不

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Tsv工质膨胀，升温，吸热过程T工质膨胀，升温，吸热过程vpp.sT0v0spTsvTvp.0p工质膨胀，降温，放热过程工质膨胀，降温，放热过程.sTv0s产生其他影响。（3）与热力学其次定律等价的数学表达式：1）克劳修斯积分式：

??Q?0，用于判断一个循环是否可能，是否可逆。式中等号用于可逆循环，不等号T用于不可逆循环。2）孤立系统熵增原理：dSiso?dSg?0。孤立系统熵增原理指出孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小。孤立系统的熵增完全由熵产组成，式中等号用于可逆过程，不等号用于不可逆过程。3）过程熵变的计算式：?S??21?Q，

T用于判断过程能否进行，是否可逆，等号为可逆过程，不等号为不可逆过程。（以上等价数学表达式写出2个即可）

9.说明什么是第一类永动机？什么是其次类永动机的含义，它们是否违反了热力学第一

定律和热力学其次定律。

答：（1）第一类永动机：是指不花费代价就能够产生功的机器。（2）其次类永动

机：是指能够从单一热源取热并使之完全变为功的机器。（3）第一类永动机违反了热力学第一定律。其次类永动机不违反热力学第一定律，但却违反了热力学其次定律。10.什么是饱和湿空气？什么是未饱和湿空气？如何将未饱和湿空气转变为饱和湿空

气？

答：（1）饱和湿空气：是由干空气和干饱和水蒸气组成的空气。（2）不饱和湿空气：是由干空气和过热水蒸气组成的空气。（3）将未饱和湿空气转变为饱和湿空气的方法有两种：

方法1：湿空气温度T一定时，增加水蒸气分压力pv?pvmax?ps(T),方法2：保持水蒸气含量pv不变，降低湿空气温度T?Ts(pv)。

11.解释相对湿度，含湿量的含义。写出水蒸气分压力，相对湿度，含湿量之间的相互关

系。

答：（1）相对湿度：湿空气的绝对湿度ρv与同温度下湿空气的最大绝对湿度ρs

之比称为湿空气的相对湿度，即：???v。（2）含湿量：在湿空气中，与单位质量干?s空气共存的水蒸气的质量，称为湿空气的含湿量。（3）水蒸气分压力，相对湿度，含湿量的关系为：d?0.622pvpb?pv?0.622?ps

pb??ps12.说明朗肯循环的基本系统组成，指出在每个设备中完成的热力过程。

《工程热力学与传热学》期末复习题第4页共12页

答：（1）朗肯循环的基本系统组成：锅炉，汽轮机，冷凝器，给水泵。（2）锅

炉中：未饱和水定压加热成为过热水蒸气过程；汽轮机中：过热水蒸汽在汽轮机中可逆绝热膨胀对外作功至冷凝压力过程；冷凝器中：湿蒸气可逆定压放热冷凝为饱和水过程；给水泵中：饱和水在凝结水泵中可逆绝热被压缩过程。

13.写出朗肯循环热效率的计算公式？分析提高朗肯循环热效率的方法有哪些？

答：（1）朗肯循环热效率公式为：由：Q1?h1?h3,得：??Q2?h2?h3

Q1?Q2Q1?(h1?h4)?(h2?h3)h1?h4?h1?h2h1?h3（2）提高朗肯循环热效率的方法有：

1）保持蒸汽的初压p1，终压p2不变，提高蒸汽的初温T1；2）保持蒸汽的初温T1，终压p2不变，提高蒸汽的初压p1；3）保持蒸汽的初压p1，初温T1不变，降低蒸汽的终压p2；4）在朗肯循环基础上，改进循环，如采用再热循环，回热循环等。14.分析采用再热循环的目的是什么？

答：再热循环的目的主要在于增加蒸汽干度，以便在蒸气初温度限制下可以采用

较高的初压力，从而提高循环热效率。15.分析采用回热循环的目的是什么？

答：回热循环的目的主要是提高进入锅炉之前的给水，且减少冷源损失，从而提

高循环的热效率。

16.如下图为蒸汽一次回热循环的T-s图，指出图中与回热相关的热力过程，并写出一

次回热循环热效率的计算公式。

答：（1）与回热有关的热力过程为：

过程7-8-9：?kg工质在回热加热器中定压放热过程；

过程4-9：(1??)kg工质在回热加热器中定压吸热过程。（2）热效率计算公式：