工程热力学试卷及标准答案评分标准.doc

《工程热力学》试卷及标准答案

第一部分 选择题（共15分）

一、单项选择题（本大题共15小题，每题只有一个正确答案，答对一题得1分，共15分）

1、压力为10 bar的气体通过渐缩喷管流入1 bar的环境中，现将喷管尾部截去一段，其流速、流量变化为。 【 】
A.流速减小，流量不变 B.流速不变，流量增加
C.流速不变，流量不变 D.流速减小，流量增大
2、某制冷机在热源T1= 300K，及冷源T2= 250K之间工作，其制冷量为1000 KJ，消耗功为250 KJ，此制冷机是 【 】
A.可逆的 B.不可逆的
C.不可能的 D.可逆或不可逆的
3、系统的总储存能为 【 】
A. B.
C. D.
4、熵变计算式只适用于 【 】
A.一切工质的可逆过程 B.一切工质的不可逆过程
C.理想气体的可逆过程 D.理想气体的一切过程
5、系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态，系统需要进行一个【】过程。 【 】
A.可逆绝热压缩 B.不可逆绝热压缩
C.边压缩边吸热 D.边压缩边放热
6、混合气体的通用气体常数，【 】。 【 】
A.与混合气体的成份有关 B.与混合气体的质量有关
C.与混合气体所处状态有关 D.与混合气体的成份、质量及状态均无关系
7、贮有空气的绝热刚性密闭容器中装有电热丝，通电后如取空气为系统，则 【 】A.Q＞0，△U＞0，W＞0 B.Q=0，△U＞0，W＞0
C.Q＞0，△U＞0，W=0 D.Q=0，△U=0，W=0
8、未饱和空气具有下列关系 【 】
A.t＞tw＞td B.t＞td＞tw.
C.t = td = tw D.t = tw＞td
9、绝热节流过程是【 】过程。 【 】
A.定压 B.定温
C.定熵 D.节流前后焓相等
10、抽汽式热电循环的结果是 【 】
A.提高循环热效率，提高热能利用率
B.提高循环热效率，降低热能利用率
C.降低循环热效率，提高热能利用率
D.降低循环热效率，降低热能利用率
11、一个橡皮气球在太阳下被照晒，气球在吸热过程中膨胀，气球内的压力正比于气球的容积，则气球内的气球进行的是 【 】
A.定压过程 B.多变过程
C.定温过程 D.定容过程
12、气体的容积比热是指 【 】
A.容积保持不变的比热。
B.物量单位为一立方米时气体的比热。
C.物量单位为一摩尔容积气体的比热。
D.物量单位为一标准立方米时气体的比热。
13、抽气回热循环改善了朗肯循环，其根本原因在于 【 】
A.每公斤水蒸汽的作功量增加了
B.排气的热能得到了充分利用
C.水蒸汽的平均吸热温度提高了
D.水蒸汽的放热温度降低了
14、孤立系统是指系统与外界 【 】
A.没有物质交换 B.没有热量交换
C.没有任何能量交换 D.没有任何能量传递与质交换

15、热机从热源取热1000 KJ，对外作功1000 KJ，其结果是 【 】
A.违反第一定律 B.违反第二定律
C.违反第一及第二定律 D.不违反第一及第二定律

第二部分 非选择题（共85分）

二、判断题(本大题共10小题，每题1分,共 10 分,答A表示说法正确.答B表示说法不正确,本题只需指出正确与错误,不需要修改)
16、孤立系统的熵与能量都是守恒的。 （ ）
17、实际气体在压力趋于零的极限状态就成为理想气体。 （ ）
18、容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 （ ）
19、在T—S图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。 （ ）
20、再热循环的主要目的是提高汽轮机尾部排汽干度。 （ ）
21、任一热力循环的热效率都可用η= 1－q2/q1 = 1－T2/T1 计之。（ ）
22、孤立系统达到平衡时总熵达极大值。 （ ） 23、一桶具有环境温度的河水与一杯沸水，前者的可用能大于后者。（ ）
24、凡符合热力学第一定律的过程就一定能实现。 （ ）
25、卡诺循环的热效率仅取决于其热和冷源的温度，而与工质的性质无
关。 （ ）
三、填空题(本大题共5小题，每空1分,共12分。)
26、混合气体由N2和CO2组成，已知N2的质量成分为0.72，则混合气体的平均气体常数Rg,eq= ，平均摩尔质量Meeq= 。
(N2的摩尔质量为0.028kg/mol，CO2为0.044 kg/mol)
27、冬季取暖，若不采取任何其他措施，室内温度 ，室内相对湿度 。（填增大，减少或不变）。
28、湿蒸汽的干度定义为 。已知湿蒸汽的干度为0.2，其中干饱和蒸汽的质量为6 kg，则饱和液体的质量为＿＿＿＿kg。
29、氧气的平均比定压热容，，
则 ， 。
30、范德瓦尔方程式的表达式为： ，其中常数a
是对 的修正。常数b是对 的修正。

四、名词解释(本大题共4小题，每题 4分,共16分。)

31、干饱和蒸汽、湿饱和蒸汽和过热蒸汽—
32、热容的定义和单位—
33、湿空气的露点—
34、控制质量—

五、简答题(本大题共3小题，每题 4分,共12分。)

35、定压、定温、绝热和定容四种典型的热力过程，其多变指数的值分别是多少？

36、简述蒸汽参数对朗肯循环效率的影响。

37、准平衡过程与可逆过程有何共同处?有何区别?有何联系?

六、计算题（本大题共4小题，共35分。)

38、某蒸汽动力厂按一级抽汽回热（混合式）理想循环工作，如图所示，已知新蒸汽参数p1=4.0MPa，t1=4200C，汽轮机排汽压力p2=0.007MPa，抽汽压力pA=0.4MPa，忽略泵功。试求：
（1）定性画出循环的T-s图；
（2）抽汽系数α；
（3）循环吸热量q1，放热量q2及输出净功ωnet；
（4）循环热效率；（15分）
p
(MPa)
t
(0C)
h
(kJ/kg)
s
kJ/(kg.K)
Ps
(MPa)
h′
(kJ/kg)
h″
(kJ/kg)
s′
kJ/(kg.K)
s″
kJ/(kg.K)
4
420
3261.4
6.8399
0.4
604.7
2737.6
1.7764
6.8943
0.4

2716.3
6.8399
0.007
163.4
2572.6
0.5597
8.2767

39、一闭口系从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的热量为47.5kJ，而系统对外作功为30kJ，如图所示。
（1）若沿1-4-3途径变化时，系统对外作功15kJ，求过程中系统与外界传递的热量。
（2）若系统从状态3沿图示曲线途径到达状态1，外界对系统作功6kJ，求该过程中系统与外界传递的热量。

（3）若U2=175kJ,U3=87.5kJ，求过程2-3传递的热量及状态1的热力学能。（7分）

40、m=2.26kg理想气体的气体常数Rg=430J/(kg.k)，比热比κ=1.35。初温T1=477K，经可逆定容过程后终温T2=591K。求Q、ΔU、W、ΔS。（7分）

41、空气可逆绝热流过一喷管，入口压力p1=0.7MPa，温度t1=800℃，出口压力p2=0.15MPa，此喷管是什么外型的喷管?入口空气流速忽略不计，比热容和比热比取定值，分别为cp=1.004kJ/(kg·K)，κ=1.4，Rg=287J/(kg.k)。求喷管出口空气的温度、流速、马赫数。（7分）

第一部分 选择题（共15 分）

一、单项选择题（每题只有一个正确答案，答对一题得1分，共 15 分）
1、C 2、B 3、C 4、C 5、C
6、D 7、C 8、A 9、D 10、A
11、B 12、D 13、C 14、D 15、B

第二部分 非选择题（共85分）

二、判断题(本大题共10小题，每题1分,共 10 分,答A表示说法正确.答B表示说法不正确,本题只需指出正确与错误,不需要修改)
16、B 17、A 18、B 19、A 20、A
21、B 22、A 23、B 24、B 25、A
三、填空题(本大题共5小题，每空1分,共11分。)
26、0.267kJ/(kg.K) 31.1×10-3kg/mol
27、增大 减少
28、饱和蒸汽的质量占整个湿蒸汽质量的比值 24
29、0.946kJ/(kg.K) 0.686kJ/(kg.K)
30、 对气体分子间的引力 对气体分子体积
四、名词解释(本大题共4小题，每题 4分,共16分。)
31、干度为1的湿蒸汽为干饱和蒸汽；（1分）
蒸汽和水的混合物称为湿饱和蒸汽；（1分）
温度高于蒸汽压力下所对应的饱和温度的蒸汽，称为过热蒸汽。（2分）
32、物体温度升高1K（或1oC）所需热量称为热容，以C表示。（2分）
单位有J/(kg.K)、 J/(mol.K)和 J/(m3.K)。（2分）
33、在保持湿空气中水蒸气分压力pv不变的条件下，降低湿空气温度而使其达到饱和状态时所对应的温度，称为露点。（4分）

34、一个热力系统如果和外界只有能量交换而无物质交换，则该系统称为闭口系统。闭口系统内的质量保持恒定不变，闭口系统又叫做控制质量。（4分）
五、简答题(本大题共3小题，每题 4分,共12分。)
35、定压n=0，定容n=∞，定温n=1，定熵n=κ（4分）
36、（1）提高初温，可提高热力循环效率和增大膨胀终点的干度，但受金属材料耐热性能的限制。（2分）
（2）在相同的初温和背压下，提高初压也可使热效率增大。会使乏汽干度降低，设备强度的问题。（1分）
（3）降低背压可以显著提高循环热效率。受环境温度的限制。（1分）
37、它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡状态的状态组成的过程。（2分）
它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。（1分）
一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。（1分）
六、计算题（本大题共4小题，共36分。)
38、（1）图略。（可参照教材p329图10-14） （2分）
（2）抽汽系数 （2分）
（3）（2分）
（2分）
（2分）
（2分）
（2分）
（4）（2分）
39、对途径1-2-3，由闭口系能量方程得
（1分）
（1）对途径1-4-3，由闭口系能量方程得
（系统对外放热）（2分）
（2）对途径3-1，可得到
（1分）
（3）对途径2-3，有
（1分）
则
（1分）
（1分）

40、（1分）
（1分）
（2分）
（1分）
（2分）
41、为缩放型喷管。（1分）
（2分）
（2分）
（2分）