《工程热力学B》课程期末试题及答案(07091)

1、吉林大学汽车工程学院本科课程考试试卷 考试课程与试卷类型：工程热力学 BA 姓名： 学年学期：2007-2008-1 学号： 考试时间：2008-01-11 班级： 注：空气的有关参数：k = 1.4，cp0=1.004kJ/(kgK)；cv0=0.716kJ/(kgK)；Rg=0.287kJ/(kgK) 理想气体在喷管中定熵流动时： )(1 1 2 )1( 0 2 002 = p p vpcf 一、单项选择题一、单项选择题（每小题 1 分，共 10 道小题，共 10 分） 1.过程中工质膨胀作功、同时向外放热，该过程的多变指数的取值范围为（ ） A： （-，0） B：0，1 C：1，k D：

2、 （k，+） 2.工质吸热，其温度（ ） A：一定会发生改变 B：一定升高 C：一定不能降低 D：可能不变 3.气体在流过缩放喷管的过程中，若背压大于设计工况的出口压力，其（ ） A：压力仍会一直降低； B：压力降低到一定值后会再升高 C：焓值会一直降低 D：流速会一直增加 4.室内采用电加热器加热，则室内湿空气经历的过程可看成是（ ） A：定温过程 B：定焓过程 C：定含湿量过程 D：定熵过程 5.在理想气体状态方程中应该应用的压力是（ ） A：绝对压力 B：真空度 C：表压力 D：临界压力 E：大气压力 6.超音速飞机中用到的喷管型式为（ ） A：渐缩型 B：渐放型 C：缩放型 D：三种均

3、可 7.稳定状态是指（ ） A：系统内部任何一点都不随时间而改变的状态 B：系统内部改变较小的状态 C：系统内外状态参数不随时间而变化 D：系统内部各点参数都一样的状态 8.准静态过程中，系统所经过的所有状态都接近于（ ） A：初态 B：环境状态 C：稳定状态 D：平衡状态 9.下列说法不对的是（ ） A：水蒸气的汽化潜热与压力有关 B：水蒸气的汽化潜热与温度有关 C：饱和液的温度与压力两参数各自独立 D：饱和液的干度为 0 10.闭口系统经历一个循环，其熵（ ） A：一定增加 B：可能增加 C：一定不变 D：可能不变 二、简答题二、简答题（每题 4 分，共 24 分） 1.空气在压缩机中经历

4、不可逆绝热压缩过程，简述其参数 s、p、T、变化趋势，并在 T-s 定性 表示。 2.列举出 4 种不可逆过程。 3.简述如何提高热机的热效率？ 4.未饱和湿空气的干球温度、湿球温度和露点温度之间应满足什么大小关系？ 5.简述常温下空气进入干燥箱中去干燥物料时所经历的过程， 并在湿空气的 h-d 图上表示该过 程。 第 1 页 共 6 页 6.进汽状态相同、循环最高温度及最高压力相同时，试用T-s图比较四行程内燃机三种理想循 环的热效率的大小关系。 三、证明题（6 分）三、证明题（6 分） 证明在 p-v 图上，理想气体的任意两条绝热过程曲线 1-1及 2-2的纵坐标之比保持不变， 即 2 1

5、 2 1 p p p p =。 四、计算题（共 30 分，以下 5 道计算题选做 3 道，其中双语班必须作 1 道英文题）四、计算题（共 30 分，以下 5 道计算题选做 3 道，其中双语班必须作 1 道英文题） 1.100，600kPa 的空气以 n=1.2 多变过程膨胀，如果最终压力为 100kPa，计算过程功量和 热量（10 分） 2.空气参数为、，流入一喷管，背压MPa5 . 0p1=K600 1 =TMPa1 . 0pb=，问应采用什么形式 的喷管？并求喷管出口流速、出口温度及马赫数。 （12 分） f2 c 3.一台压气机把空气由压力为 0.1MPa， 温度为 17的环境状态经历可

6、逆绝热压缩过程压缩到 0.7 MPa。 （1）求压缩机出口空气的温度； （2）求输出 1kg 压缩空气所消耗的轴功； （3）在 p-v 图及 T-s 上表示该过程。 （8 分） 4. A rigid tank contains a hot fluid that is cooled while being stirred by a paddle wheel. Initially, the internal energy of the fluid is 800kJ. During the cooling process, the fluid loses 400kJ of heat, and the

7、 paddle wheel does 100kJ of work on the fluid. Determine the final internal energy of the fluid. Neglect the energy stored in the paddle wheel.（10 分） 5. A Carnot heat engine receives 500kJ of heat per cycle from a high-temperature source at 652 and rejects heat to a low-temperature sink at 30 . Dete

8、rmine (a) the thermal efficiency of this Carnot engine and (b) the amount of heat rejected to the sink per cycle.（10 分） 第 2 页 共 6 页 吉林大学汽车工程学院本科课程考试 参考答案与评分标准 考试课程：工程热力学 B 工程热力学 B 学年学期：2007-2008-1 试卷类型：A 考试时间：2008-1-11 注：空气的有关参数：k = 1.4，cp0=1.004kJ/(kgK)；cv0=0.716kJ/(kgK)；Rg=0.287kJ/(kgK) 一、单项选择题（每小

9、题 1 分，共 10 道小题，共 10 分）一、单项选择题（每小题 1 分，共 10 道小题，共 10 分） 1.D 2.D 3.B 4.C 5.A 6.C 7.A 8.D 9.C 10.C 二、简答题（每题 4 分，共 24 分）二、简答题（每题 4 分，共 24 分） 1.答：熵值增加，温度降低，压力增加 2.答：温差传热，自由膨胀、节流、混合、摩擦生热 3.答：应从提高平均吸热温度或降低平均放热温度着手，来提高热机的热效率 4.答： dWD ttt 5.答：先是经历定含湿量的加热过程，再经历定焓过程 6.如图为便于比较，令： 绝热压缩过程3-4相同； 定容放热过程4-1相同（相同） 2

10、q 可看出吸热量不同 1 q vcp qqq , 1, 1, 1 则热效率 1 2 1 q q t = 不同： vtctpt, 三三|、证明题（6 分）、证明题（6 分） 证明： 1 2 1 2 1 2 12 p p lnc p p lnc v v lncs vvp =+= （2 分）（2 分） v v p p p lnc p p lnc v v lncs 1 2 1 2 1 2 21 =+= （1 分）（1 分） 第 3 页 共 6 页 而 ss 11 = ss 22 = 则 ss 2112 = （2 分）（2 分） 则 = 1 2 p p lncv v p p lnc 1 2 则 p p

11、p p 1 2 1 2 = 即 p p p p 2 1 2 1 = 得证 （1 分）（1 分） 四、计算题（共 30 分，以下 5 道计算题选做 3 道，其中双语班必须作 1 道英文题）四、计算题（共 30 分，以下 5 道计算题选做 3 道，其中双语班必须作 1 道英文题） 1.解：K.)() p p (TT .).(n)n( 7276 600 100 373 211211 1 2 12 = （2 分）（2 分） kgm1790 600 3732870 3 1 1 1 . . p TR v g = = （1 分）（1 分） kgm7940 100 72762870 3 2 21 2 . .

12、p TR v g = = （1 分）（1 分） kgkJ).( .n vpvp pdvw14079401001790600 121 1 1 22112 1 = = = = 或 kgkJ.).( . . )TT( n R pdvw g 21387276373 121 2870 1 21 2 1 = = = = （3 分）（3 分） w)TT(cwuq V =+= 120 kgkJ.).(.2569213837372767160=+= （3 分）（3 分） 2.解:空气 41.k = K.kg/JRg287=5280. cr = 则 bacrcr pMp.pp=2640528050 1 （2 分）

13、（2 分） 采用缩放喷管. （2 分）（2 分） MPa.pp b 10 2 = 则 K.) . . () p p (TT . . k K 8378 50 10 600 41 1411 1 2 12 = （2 分）（2 分） s/m. p p TR k k )TT(cc k k gp 656671 1 2 2 1 1 2 1212 = = （2分）（2分） s/m.TkRa g 390837828741 22 = （2 分）（2 分） 第 4 页 共 6 页 71 390 5667 2 2 2 . . a c Ma= （2 分）（2 分） 3.解： （1）可逆绝热压缩时终温 n n ) p p

14、 (TT 1 1 2 12 =K1 .401) 1 . 0 7 . 0 (290 2 . 1 12 . 1 2 . 1 = （3 分）分） （2） 耗功)( 21 12, TTchw ps = kgkJ544411114012900041.).(.= （3分）（3分） （3） （2 分）分） 4. Solution: Take the contents of the tank as the system. This is a closed system since no mass crosses the boundary during the process. We observe that

15、the volume of a rigid tank is constant and thus there is no boundary work and V2=V1 . Also, heat is lost from the system and shaft work is done in the system. Assumption The tank is stationary and thus the kinetic and potential energy changes are zero. 0=PEKE Therefore, UE= and internal energy is th

16、e only form of the systems energy that may change during this process. systemoutin EEE= 12outinpw, UUUQW= 100kJ-400kJ = U2-800kJ , U2 = 500kJ Therefore, the final internal energy of the system is 500kJ. 5. Solution: The heat supplied to a Carnot heat engine is given. The thermal efficiency and the h

17、eat rejected are to be determined. a) The Carnot engine is a reversible heat engine, and so its efficiency can be determined to be 672. 0 273652 27330 11 , = + + = H L ct T T 第 5 页 共 6 页 This is, this Carnot heat engine converts 67.2 percent of the heat it receives to work. b) The amount of heat rejected Q