工程热力学期末复习题1答案

1、一、判断问题：1.平衡状态必须是稳定的状态。热力学第一定律的本质是能量守恒定律。3.公式d u=cv d t应用于以上气体的所有过程。4.如果容器中气体的压力不变，压力计的读数也绝对不会变。5.在T-S图中，两条可逆绝热过程线不能相交。6.膨胀球和流动球都是过程的函数。7.在相同的初始状态下压缩到相同的最终状态时，逆正温压缩过程最省时。8.可逆过程是指孔质沿原过程反向进行，返回初始状态的过程。9.根据比热容的定义式，可以知道理想气体的一个过程量。10.自发的过程是不可逆转的，非自愿的过程必须是可逆的过程。11.在管道内设置熵流时，每个点的放坡参数都相同。12.孤立系统的熵和能量都被保留。13.

2、封闭绝热系统的熵不能减小。14.封闭系统经历了一个过程，熵增加一定是从外部吸收了热量。15.理想气体的双焓、非熵、非压力热容量都只由温度决定。16.实际气体在绝热节流后温度必须降低。17.不可逆过程的熵总是增加，某些可逆过程共质的熵总是不变的。18.不可逆循环的热效率必须小于反转循环的热效率。19.混合气体中质量成分大的组分，其摩尔成分也必须大。20.热力学恒等式du=Tds-pdv与过程的可逆性无关。21.热源和冷热稳定时，热内空气质量能做的最大功劳是在两个热源之间可逆热量，向外出口的工作。22.从饱和液体状态汽化到饱和蒸汽状态。汽化过程温度不变，因此变化量 H=CP T=0。23.静压过程

3、的热交换qp=cpdT仅适用于理想气体，不能用于实际气体。24.在P-V图中，通过相同状态点的熵过程的斜率大于温度设置过程的斜率。25.压缩过程的功耗是体积膨胀工，压缩机功耗是技术工。26.提供热量必须用电炉加热，比如用热泵式空气加热，耗电量大。27.增量喷嘴出口截面参数保持不变，背压升高，喷嘴流量减少。28.空气质量在可变截面管道内流动，管道的最小截面是临界截面。29.对于渐进型喷嘴，进口流速亚音骗时气流压力增大。30.不饱和空气的干球温度湿球温度露点温度。31.潮湿空气的相对湿度越高，水蒸气分压越大。相对湿度越高，空气的湿度越高。33.知道湿蒸汽的压力和温度就可以确认湿蒸汽的状态。34.静

4、止参数是通过熵静止获得的工质的状态参数。35.露点温度等于空气中水蒸气分压的饱和温度。二、图片标题：1.n=尝试定性地表示1.2以上气体的压缩过程，在图中用面积表示消耗的过程功率W或技术孔。2.满足以下要求的多样化过程：p-V图和T-s图(首先显示四个一般过程):(1)空气质量膨胀并释放热量。(2)工作液压缩、放热和加热3.在P-V图、T-S图中显示满足以下要求的理想气体的多样化过程：1)工质加热、升压、发热；2)工作液膨胀、冷却、发热。4.在P-V图和T-s图中绘制空气的n=1.2的膨胀过程1-2和n=1.6的压缩过程1-3，并确定过程1-2和1-3中功率和热的符号以及超最终热力学能量的大小

5、。执行以下操作之一：1-2过程的工作是正数，热量是负数，初始热力学可能大于最终热力学能量1-3过程为公纬负，热量为正，超态热力学小于纵态热力学能量5.在T-s图形上绘制以下两列过程：1)k=1.4空气，可变压缩过程n=1.3252)n=0.92的吸热过程。6.描述了单级活塞压缩机在相同初始状态下通过温度压缩、熵压缩和可变压缩过程达到相同最终压力的P-V、T-s图，并说明了功耗的大小关系。内燃机三个理想循环的定性图，图。混合加热：vsP.t4512323415恒定容量加热：P.vts23412143静压加热：P.tvs321434218.绘制了T-s图中采用再热的朗肯循环图，并定性地说明了再热循

6、环对循环热效率的影响。.答：附加部分的效率越高，再热循环效率越高，中间压力P越高，但此时对干度的改善较少。(David aser，Northern Exposure)9.绘制蒸汽压缩冷却系统的T-s图，并说明每个过程在哪些设备上完成。A: 1-2过程，在压缩机上完成；2-3工艺，冷凝器完成；3-4工艺，节流阀完成；4-1过程，在蒸发器上完成。三、简单的回答：121.绝热刚性容器用隔板分为a，b等两部分。a侧充满空气，b侧有真空。分析了突然拔出隔板后气体的状态参数(热力学能量、焓、熵)如何变化。2.平衡状态和稳定状态的差异和联系是什么，平衡状态和统一状态的差异和联系是什么？绝热过程是熵过程吗？多

7、样化过程是随机过程吗？4.图中所示的电加热装置，容器里有空气，有电阻线。系统是什么，系统与外部交换的是热量。为系统取什么，系统与外部交换是电工。以什么为系统，系统与外部没有任何能量交换。c5.热量和功劳的相同特征是什么？区别是什么？5.答：热和工作都是能量传递的尺度，都是过程量。只有在能量传递过程中才有所谓的空过热，没有能量的传递过程也没有空过热。差异：工作是有规律的宏观动能的传递，工作过程中经常伴随着能量形式的变化，热量是大量微观粒子杂热运动的能量传递，在传热过程中能量形式的变化是不可见的。成功转换为热是无条件的，热转换的成功是有条件的。6.为什么在T-s图表上经过同一个点的气体的整流线比静

8、压线更陡？答：固定容量线，固定压力线7.空气质量从压力P1吸入气缸，可逆压缩到P2 (P1 P2)，然后排出气缸，在P-V图中表示了此工作过程的膨胀和技术工作，并说明了技术工作和膨胀工作之间的关系。7 a:其1-2-3-4-1是技术功能wt1-2-5-6-1是充气球W (PV)= w- wt8.封闭系统的情况下，引起系统熵变化的因素是什么？开放系统呢？8答案：封闭系统，没有物质的流动而引起熵变化的主要因素是传热的熵流和不可逆转的过程所产生的熵产。开放系统除了熵产和熵流外，还有物质流引起的熵变化9.所有熵增长过程都是自发过程吗？可逆过程的熵增必须为零吗？9答案：不是所有熵增过程都是自发过程。例如

9、，气体的不可逆绝热压缩过程，在此过程中，气体的熵并没有增加，但此过程不是自发过程。可逆熵增不一定等于零，可逆过程的熵产为零，但熵流不一定等于零。例如可逆正温吸热过程的熵增加大于0。10.气体在喷嘴中流动，要加速超音速气流，需要使用什么形式的喷嘴？为什么？10答案：随着超音速气流的加速，超音速气流在收缩喷嘴中有压缩的效果，只能在膨胀喷嘴中加速膨胀，所以必须使用渐进管。11.简述了制冷循环和热泵循环的异同。11 A:相同点：将热量从低温转移到高温的原理。差异：热泵生产热，热有效，冷却循环需要冷量12.在内燃机混合加热异常周期、定容加热异常周期和定压加热异常周期中，提高压缩比可以提高循环热效率，请从

10、第二定律分析其原因。12答案：根据热力学第二定律，循环热效率是循环平均吸热温度，T2是循环平均放热温度。在这三个循环中，提高压缩率可以提高循环的平均吸热温度，平均发热温度保持不变或降低，可以提高循环热效率。13.蒸汽动力装置采用再热的根本目的是提高循环的热效率吗？13.答案：没有。采用再热循环的目的是提高初胎压力时，不降低疲劳的干燥度。也就是说，通过提高超压来提高热效率。再循环提高基本周期的热效率不一定会提高。14.用图形分析了新的蒸汽参数是否影响基本朗肯循环的热效率。14答案：高温对热效率的影响：高温在中升高的T-S图。超压和背压不变，提高超温可以提高循环的平均吸热温度(从到)，提高循环的热

11、效率。蒸汽超压的影响：为了保持背压和超温度不变，提高超压的循环T-S图。显然，增加可以提高平均吸热温度，提高循环的热效率。15.压缩蒸汽冷却循环使用节流阀代替膨胀机。压缩空气冷却循环也可以使用这种方法吗？为什么？15 a:不。由于空气的比热容小，增压比增加循环冷却系数而减少，因此每公斤空气的吸热不多，为了提高冷却能力，空气的流速必须大，节流阀无法满足大流量的要求。16.如果选择最适合燃气轮机装置理想循环的增压比，就意味着可以获得最高的循环热效率，为什么？16.a:不，最佳增压比是针对循环巡航的。也就是说，循环纯球最大。循环热效率随着蒸压比的增加而增加。17.简述了干球温度、湿球温度、露点之间的

12、差异。17 a:干球温度：测量温度计上湿空气的实际温度湿球温度：湿球通过湿球时设定湿球和热平衡后的温度露点温度：为了潮湿的空气，沿着等压线P=Pv冷却到液体状态的水析出的温度18.湿空气的相对湿度J固定时，湿空气的温度升高，湿空气的水分含量D，露点温度，湿球温度如何变化？18.a:浸渍量d、露点温度、湿球温度都提高了。因为温度升高，相应的饱和压力就会提高，相对湿度保持不变，水蒸气分压升高，露点温度、浸渍量就会提高。计算问题1.1kg N2在单列过程中从1次0.2MPa，157C更改为0.1 MPa，27C，流程的技术功能为34.94kJ/kg，环境温度=300。过程是可逆的吗？过程有可逆损失吗

13、？如果有不可逆的损失，那么不可逆的损失是多少？(将N2视为固定比热以上气体，静压比热容Cp=1.038kJ/kg.k，气体常数=0.297kJ/kg.k)。1.解决方法：-100 kJ/kg采取系统和环境，组成孤立系统，=-0.1678，=0.3333时=0.16540，不能反转。49.64 kJ/kg。2.kg的金属放入kg的水里。初期，金属棒的温度K，水的温度K，比热容分别总和，尝试最终温和的金属棒，水以及由它们组成的孤立系统的熵变化。安装容器隔热。2.解决方法：由于封闭系统能量方程，以容器内的水和金属棒为热系统，隔热，不做外孔。由金属棒和水组成的是孤立系统，孤立系统的熵变成金属棒的熵变化

14、和水的熵变化之和。=-0.1918 kj/k=0.3939 kj/k=0.2021 kj/k3.高温热源温度=1000K低温热源温度=300K的两个温度热源之间工作的动力循环系统。循环中空气质量吸热过程的熵变化 S1=1.0KJ/(KGK)，吸热=980 kj/KG；空气质量放热过程的熵变化S2=1.02 KJ/(KGK)，发热量=600kJ/kg。环境温度=300K，测试：(1)确定循环的热效率(2)吸热过程和放热过程的熵流和熵产(3)过程是否可以实现。3解法：(1)循环纯球=380 K循环热效率为=38.8%(2)、工质吸热过程熵流为=0.98 kJ/(kgK)进程熵更改为=1.0 kJ/

15、(kgK)熵产生=0.02 kJ/(kgK)、工质发热过程熵流为=-2kj/(kgk)进程熵更改为=1.02 kj/(kgk)熵产生=0.98 kJ/(kgK)(3)上述结果(根据选择，之一判断)、工质吸热过程，均可实现有空质发热过程，都可以实现，还可以增加到循环熵。也就是说，仍然可以实现。4.P0=1.0MPa，t0=20oC的空气可逆绝热通过渐进喷嘴，喷嘴剖面f为0.003m2的气流马赫数为0.7，背压为0.25MPa时f剖面的空气温度和流速，喷嘴出口剖面A2和空气出口流量，空气比例4.解决方案：对于剖面F，面积AF=0.003，问题可逆绝热流，剖面F的气流速度如下：当地声速为：被马赫数的

16、概念：所以因此，剖面f的气流速度为：可逆绝热流动过程中得到的：因此，流量如下：考虑出口截面参数：因此，出口的参数如下：连续性方程式知道每个剖面的流量必须相同5.活塞压缩机以每分钟360转的速度将环境中吸入21的空气14压缩到0.52 MPa输出。将压缩过程设定为可逆多变量过程，波动指数为1.3，压缩机容积效率V=0.95。求：(1)所需的输入压缩机的功率。(2)间隙体积比和活塞位移。空气作为理想气体，比热容设定值；空气气体常数=287J/(kgK)，=1005J/(kgK)，大气压pb=0.1013 MPa。5.解决方法：(1)压缩机多样化过程压缩工作计算公式=167.8 kJ/kg压缩机空气质量流量=1.0085 kJ/kg压缩机的动力如下=169.1 kJ/kg(2)可用空间体积比和体积效率公式可