2025年大学第三学年（能源动力工程）工程热力学测试题及答案

2025年大学第三学年（能源动力工程）工程热力学测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）答题要求：本大题共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.热力学第零定律主要涉及（）A.热平衡B.能量守恒C.熵增原理D.可逆过程2.理想气体的内能是（）的函数。A.压力和体积B.温度和比容C.温度D.压力3.工质经历一个可逆定温吸热过程，其熵变（）A.大于零B.小于零C.等于零D.不确定4.对于闭口系统，下列说法正确的是（）A.系统与外界无物质交换B.系统与外界无能量交换C.系统质量不变D.系统体积不变5.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.高温热源和低温热源温度D.工质性质6.实际气体在（）条件下可近似看作理想气体。A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压7.某热力过程中，工质从外界吸热50kJ，对外做功30kJ，则工质内能变化为（）kJ。A.20B.-20C.80D.-808.稳定流动能量方程中，技术功的表达式为（）A.wt=h2-h1B.wt=-Δ(pv)C.wt=q-ΔuD.wt=-vΔp9.水蒸气的定压比热（）A.是常数B.随温度升高而增大C.随温度升高而减小D.不确定10.湿空气的含湿量是指（）A.1kg干空气中所含的水蒸气质量B.1m³湿空气中所含的水蒸气质量C.1kg湿空气中所含的水蒸气质量D.1m³干空气中所含的水蒸气质量11.朗肯循环中，汽轮机内工质的过程是（）A.定压膨胀B.定温膨胀C.绝热膨胀D.多变膨胀12.提高朗肯循环热效率的有效方法是（）A.提高初温B.降低初压C.提高排汽压力D.减小凝汽器散热损失13.燃气轮机装置循环中，压气机压缩过程可近似看作（）A.定温过程B.定压过程C.绝热过程D.多变过程14.回热循环可以提高循环热效率，主要是因为（）A.减少了工质向冷源的放热B.提高了工质的吸热温度C.降低了工质的排气温度D.增加了循环净功15.对于制冷循环，制冷系数越大，表明制冷机的制冷效果（）A.越好B.越差C.不变D.不确定16.蒸汽压缩制冷循环中，制冷剂在蒸发器内的过程是（）A.等温吸热B.定压吸热C.绝热吸热D.多变吸热17.热泵循环的工作目的是（）A.获得冷量B.获得热量C.提高热效率D.降低能耗18.理想气体绝热节流后，其（）A.温度升高B.温度降低C.温度不变D.焓值减小19.热机循环中，循环净功等于（）A.吸热量减去放热量B.放热量减去吸热量C.工质内能变化D.技术功20.熵产大于零的过程是（）A.可逆过程B.不可逆过程C.定温过程D.绝热过程第II卷（非选择题共60分）一、填空题（每题2分，共10分）1.热力学能包括______、______、______等。2.工质经历一个可逆绝热压缩过程，其熵变______。3.水蒸气的汽化潜热随压力升高而______。4.简单可压缩系统的状态参数有______个。5.制冷系数的定义式为______。二、简答题（每题5分，共20分）1.简述热力学第一定律的实质。2.说明卡诺定理的内容。3.为什么说水蒸气不能看作理想气体？4.分析提高蒸汽动力循环热效率的途径。三、计算题（每题10分，共20分）1.某理想气体在定温过程中从外界吸热100kJ，对外做功100kJ，求气体的内能变化及熵变。2.已知水蒸气的压力p=3MPa，温度t=400℃，求其比焓、比熵和比体积。四、分析题（10分）材料：某燃气轮机装置循环，工质从大气吸入，经压气机压缩后进入燃烧室，与燃料混合燃烧，产生高温高压燃气，燃气进入燃气轮机膨胀做功后排出，最后进入大气。问题：分析该燃气轮机装置循环中各过程的特点及对循环性能的影响。五、论述题（10分）材料：随着能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视，提高能源动力系统的效率和降低污染物排放成为研究热点。问题：请论述如何通过改进能源动力工程技术来实现这一目标。答案：第I卷：1.A2.C3.A4.A5.C6.A7.A8.B9.B10.A11.C12.A13.D14.A15.A16.B17.B18.C19.A20.B第II卷：一、1.分子动能、分子势能、化学能2.等于零3.减小4.25.ε=q2/w0二、1.热力学第一定律实质是能量守恒与转换定律在热现象中的应用，它表明热是能的一种形式，可与机械能、电能等其他形式的能相互转换，且在转换过程中总量保持不变。2.卡诺定理内容为：在两个不同温度的恒温热源间工作的所有热机，以可逆热机的热效率为最高；在两个不同温度的恒温热源间工作的一切可逆热机，其热效率都相等，与工质性质无关，且等于工作在这两个热源间的卡诺循环热效率。3.水蒸气不能看作理想气体，因为理想气体假设分子间无相互作用力且分子本身无体积，而水蒸气分子间距离较小，分子间作用力不可忽略，分子本身体积也不能忽略，不符合理想气体假设条件。4.提高蒸汽动力循环热效率的途径有：提高蒸汽初温，可提高循环平均吸热温度；降低蒸汽初压，使蒸汽膨胀比增大；降低排汽压力，减少冷源损失；采用回热循环，减少工质向冷源放热。三、1.理想气体定温过程，内能变化Δu=0。熵变Δs=q/T=100/T（T为气体温度，若已知温度代入计算）。2.根据水蒸气图表，查得p=3MPa，t=400℃时，比焓h=3230.9kJ/kg，比熵s=6.921kJ/(kg·K)，比体积v=0.09936m³/kg。四、压气机压缩过程：消耗功，使气体压力升高、温度升高、比体积减小，为后续燃烧和膨胀做功创造条件。燃烧室燃烧过程：燃料与空气混合燃烧，释放大量热量，使燃气温度大幅升高，压力略有升高，为燃气轮机提供高温高压工质。燃气轮机膨胀做功过程：燃气在燃气轮机中膨胀，对外做功，压力和温度降低，比体积增大。该循环通过压气机压缩提高气体压力，燃烧室燃烧增加能量，燃气轮机膨胀做功输出动力，各过程相互配合，共同影响循环性能，提高循环热效率关键在于提高燃烧温度和燃气轮机膨胀比。五、可从以下方面改进能源动力工程技术来实现目标：提高能源转换效率，如采用先进的热力循环，如联合循环技术，将不同类型循环有机结合，提高整体热效率；研发高效燃烧技术，使燃料充分