2025 年大学热能动力工程（热力系统）上学期期中测试卷

2025年大学热能动力工程（热力系统）上学期期中测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、单项选择题（总共10题，每题3分，每题的备选项中，只有1个最符合题意）1.以下关于热力系统的描述，正确的是（）A.孤立系统与外界既无物质交换也无能量交换B.封闭系统只有能量交换没有物质交换C.开口系统只有物质交换没有能量交换D.绝热系统与外界没有热量交换2.工质经历一个不可逆循环后，其熵变（）A.大于零B.小于零C.等于零D.不确定3.理想气体的内能取决于（）A.温度B.压力C.比容D.质量4.卡诺循环的热效率只与（）有关。A.高温热源温度B.低温热源温度C.高温和低温热源温度D.循环过程5.实际气体在（）条件下可近似看作理想气体。A.高温高压B.高温低压C.低温高压D.低温低压6.稳定流动能量方程中，技术功的表达式为（）A.wt=h1-h2B.wt=u1-u2C.wt=q-∆uD.wt=-∆h7.蒸汽动力循环中，提高朗肯循环热效率的有效方法是（）A.提高蒸汽初温B.提高蒸汽初压C.降低乏汽压力D.以上都是8.热力系统中，推动功的计算公式为（）A.pvB.u+pvC.h-uD.q-w9.对于定容过程，以下说法正确的是（）A.技术功为零B.膨胀功为零C.热量为零D.内能变化为零10.气体绝热节流后，其（）A.温度升高B.温度降低C.温度不变D.熵增大二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得1分）1.以下属于热力系统基本状态参数的有（）A.压力B.温度C.比容D.内能E.焓2.提高蒸汽动力循环热效率的途径有（）A.提高蒸汽初参数B.采用回热循环C.采用再热循环D.降低乏汽压力E.增加循环净功3.关于可逆过程，下列说法正确的是（）A.过程进行时不存在任何不可逆损失B.可以沿原路径逆向进行恢复到初始状态C.系统和外界都能恢复到初始状态D.可逆过程一定是准静态过程E.准静态过程一定是可逆过程4.以下哪些是理想气体的状态方程适用条件（）A.压力不太高B.温度不太低C.气体为纯净物D.气体分子间无相互作用力E.气体分子本身不占有体积5.热力系统中，闭口系统与外界交换的能量形式可以是（）A.热量B.功量C.物质D.内能E.焓三、判断题（总共10题，每题2分，判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”）1.孤立系统的熵只能增大或不变，绝不能减小。（）2.工质的比热是一个定值，与过程无关。（）3.只要系统与外界有温差，就一定有热量传递。（）4.可逆热机的热效率一定高于不可逆热机的热效率。（）5.理想气体的内能和焓都只是温度的函数。（）6.稳定流动系统中，进出口处的质量流量相等。（）7.绝热过程一定是定熵过程。（）8.蒸汽动力循环中，再热循环一定能提高热效率。（）9.推动功是工质本身所具有的能量，与宏观运动有关。（）10.对于同一热力过程，可逆过程的功量大于不可逆过程的功量。（）四、简答题（总共3题，每题10分，简要回答下列问题）1.简述热力系统的分类方式及各类系统的特点。2.说明卡诺定理的内容，并分析其对提高热机效率的指导意义。3.阐述稳定流动能量方程的应用条件及各项的物理意义。五、计算题（总共2题，每题15分，要求写出详细的计算过程和答案）1.某理想气体在定容过程中，从初始状态1（p1=0.5MPa，T1=300K）加热到状态2，温度升高到T2=500K。已知该气体的比定容热容cv=0.7kJ/(kg·K)，求过程中气体吸收的热量及内能的变化量。2.一蒸汽动力循环采用朗肯循环，蒸汽初压p1=3MPa，初温t1=400℃，乏汽压力p2=0.004MPa。试计算该循环的热效率、汽轮机出口蒸汽的干度以及循环净功。已知蒸汽的相关参数可查水蒸气表。答案：一、单项选择题1.A2.C3.A4.C5.B6.A7.D8.A9.B10.D二、多项选择题1.ABC2.ABCD3.ABCD4.ABCDE5.AB三、判断题1.√2.×3.√4.√5.√6.√7.×8.×9.√10.√四、简答题1.热力系统按与外界的物质和能量交换情况可分为孤立系统（与外界既无物质交换也无能量交换）、封闭系统（只有能量交换没有物质交换）、开口系统（既有物质交换又有能量交换）。按系统状态是否随时间变化分为静态系统和动态系统。按组成系统的物质是否均匀分为均匀系统和非均匀系统等。不同分类方式便于对系统进行分析和研究。2.卡诺定理内容：在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切可逆热机，其热效率都相等，与工作物质无关；在相同高温热源和低温热源之间工作的一切不可逆热机，其热效率都小于可逆热机的热效率。指导意义在于指出了提高热机效率的途径，即尽量接近可逆循环，提高高温热源温度，降低低温热源温度。3.稳定流动能量方程应用条件：系统稳定流动，即进出口处质量流量不变，状态参数不随时间变化。各项物理意义：q为单位质量工质与外界交换的热量；h1、h2分别为进出口工质的焓；wt为技术功；∆(u+pv)为单位质量工质的能量变化，其中u为内能，pv为推动功。五、计算题1.解：-理想气体定容过程，比定容热容cv已知，根据内能变化公式∆u=mcv(T2-T1)。-由理想气体状态方程p1v=mRT1，可求出质量m=p1v/(RT1)。-定容过程吸收的热量q=mcv(T2-T1)。-已知cv=0.7kJ/(kg·K)，T1=300K，T2=500K，p1=0.5MPa。-先求质量m，设v=1m³/kg（理想气体状态方程中比容可设为任意值，不影响结果）。-由p1v=mRT1，R=0.287kJ/(kg·K)，可得m=p1v/(RT1)=0.5×1/(0.287×300)=0.0057kg。-内能变化量∆u=mcv(T2-T1)=0.0057×0.7×(500-300)=0.798kJ。-吸收的热量q=mcv(T2-T1)=0.798kJ。2.解：-查水蒸气表得：p1=3MPa，t1=400℃时，h1=3230.9kJ/kg，s1=6.9235kJ/(kg·K)。-p2=0.004MPa时饱和水焓h'=121.44kJ/kg，饱和蒸汽焓h''=2554.4kJ/kg，熵s'=0.4224kJ/(kg·K)，s''=8.0520kJ/(kg·K)。-汽轮机出口蒸汽熵s2=s1=6.9235kJ/(kg·K)，根据s2=s'+x(s''-s')可求干度x。-6.9235=0.4224+x(8.0520-0.4224)，解得x=0.86。-汽轮机出口蒸汽焓h2=h'+x(h''-h')=121.44+0.86×(2554.4-121.44)=2239.4kJ/kg。-锅炉吸热量q1=h1-h'2（h'2为锅炉给水焓，这里未给出，设为0）=3230.9kJ/kg。-汽轮机做的功wt=h1-h2=3230.9-2239.4=991.5kJ/kg。