工程热力学复习DOC

一、名词解释定值比热容：对于理想气体在较低温的范围内，比热容受温度的影响可以忽略，比热容仅与气体原子结构有关，称作定值比热容。理想气体：理想气体是一种实际上不存在的假想气体，其分子是些弹性的、不具体积的质点，分子间相互没有作用力。可逆过程：热力系在完成一个过程后，工质若能沿原路线返回原状态，并且使外界不留下任何痕迹的过程称作可逆过程。熵产：热力系发生不可逆变化时，由于不可逆因素而产生的熵的变化称作熵产。热量的作功能力损失:热量在传递和转换中，由于不可逆因素的影响使原本能转换为功的部分退化为环境状态下的无用能的部分称作热量的作功能力损失I。孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。喷管：使得气流速度提高，压力降低截面变化的管道称作喷管。喷管的临界状态：喷管气流流速达到声速时的状态称作临界状态。相对湿度：湿空气中水蒸气的分压力vp与同一温度、同样总压力的饱和湿空气中水蒸气分压力()spt的比值，称为相对湿度。二、单项选择题1.绝热压缩时，若工质初态相同，终态压力相同，不可逆过程的2v与可逆过程的sv2关系为A。A.svv22B.2vsv2C.2vsv2D.不能确定2.由气体参数恒定的干管向一绝热真空刚性容器内充入该种理想气体，充气后容器内的温度与干管内气体温度相比，其温度B。A.保持不变B.升高C.降低D.无法确定3.由卡诺定理可知，所有可逆热机的热效率D。A.均相等B.均为121TTtＣ.121TTt121qqD.两个热源时均为121TTt4.任何理想气体热力过程中，焓变化量均可表示为A。A.21pcdTB.q－wC.21VcdTD.△h－pv5．可逆定温过程由于温度不变，理想气体与外界的热量交换B。A.零B.sTC.2212vpvpnTRgD.21vvnRg8.技术功21hhwt计算式使用时，适用于C。A．理想气体B.水蒸气C．任何工质的绝热过程D.任何工质的定压过程9.如图所示，循环1-2-3-1，其中1-2为定温，2-3为绝热，3-1为不可逆的绝热过程，则此循环B。A.违背热力学第一定律B.单一热源循环不能工作C.13101TTqwtD.121TTt10.热力系吸热对外作功则温度D。A.一定上升B.一定下降C.温度不变D.变化取决于Q、W11.水蒸气经过绝热节流后B。A.焓值增大，压力升高B.焓值不变，熵增大；C.熵减小，压力下降D.熵不变，压力升高12.pdvdTcqv适用于D过程。A．任何工质的不可逆B．任何工质的可逆C．理想气体的任何D．理想气体的可逆13.欲使入口为亚声速的气流增速至超声速流动范围时应该使用D。A.渐缩管B.渐放管C.等径管道D.缩放管14.对蒸汽动力循环改进，采用再热的主要目的是为了C。A.提高循环的初参数B.降低循环的终参数C.提高排汽的干度D.减少循环蒸汽量15.在p-V图上有一理想气体进行两个任意热力过程a-b和a-c，已知b点和c点位于同一条定温线，但bcpp，两个过程的热力学能变化量大小为C。A．abacuuB．abacuuC．abacuuD．无法比较16．A可以在朗肯循环中提高汽轮机排汽的干度。A．提高初温B．提高初压C．降低排汽压力D．采用回热17．下列说法中正确的是B。A．气体吸热时热力学能一定增加。B．气体被压缩时一定消耗外功。C．气体一定要吸收热量后才能对外做功。D．气体进行膨胀时必须对其进行加热。1.气体吸热后，其熵一定增大；（√）2.气体吸热后温度一定升高；（×）3.气体吸热后热力学能一定升高；（×）4.含湿量大的湿空气相对湿度高；（×）5.气体压缩时一定耗功（√）18．理想气体从初态1经历一绝热压缩过程到达终态2，该过程的热力学能变化量为A。A．21VcdTB．21pcdTC．tqwD．hpv19．水蒸气经过绝热节流后D。A．熵减小，压力下降B．熵不变，压力升高C．焓值增大，压力升高D．焓值不变，压力下降20．随着压力的升高，水的汽化潜热将D。A．增大B．减小C．不变D．先增加后减小21．对蒸气动力循环改进，采用回热的主要目的是为了C。A．提高排汽的干度B．降低工质的平均放热温度C．提高工质的平均吸热温度D．降低排汽的干度22.某容器工质压力低于环境压力，当工作中疏忽漏入气体，则容器上安装的压力监视仪表读数B。A将升高；B.将降低；C.将不变；D.并不能反映该变化。23．绝热节流过程为D过程。A．定焓B．定温C．可逆D．不可逆24．欲使入口为亚声速的气流增速至超声速应该使用D。A．渐缩管B．渐放管C．等径管道D．缩放管25．不可逆循环进行的结果是使D。A．0dsB．0dsC．：0TqD．0ds三、简答题1．循环分析中为什么循环净功等于循环净热，它们在T-s图、p-v图上是怎么表示的？答：由热力学第一定律可知，qduw，循环中状态参数的变化量为零，则有qw，即循环中热量的代数和等于交换的功的代数和。2.闭口系经历可逆和不可逆两个过程，从同一起点出发，若到达某一相同的终态点，问这两个过程的熵流是否相等？试分析之。答：当初终状态一定时，其过程中的熵变化量相同，不可逆可逆ss，fss可逆，而gfsss不可逆所以不可逆过程的熵流小于可逆过程的熵流。3.简要说明热量、功、热力学能的区别与联系。答：热量是热力系与外界由于温度不同而传递的能量；功是热力系与外界由于压力不同而传递的能量；热力学能是热力系内工质由于热运动而具有的能量；热量与功都是过程量，取决于所经历的过程；热力学能是状态参数，取决于所处的状态；传热不需要宏观的相对位移；作功必然伴随有宏观的相对运动。4．简要说明膨胀功、推动功、轴功和技术功四者之间有何联系和区别？请在p-V图上表示膨胀功和技术功的大小。答：膨胀功（w）是工质体积变化产生的功，是热能转换的基本功。推动功（pv）是工质在流动过程中所传递的功。膨胀功和推动功的代数和为技术功（wt），它是工程上可以利用的功量。轴功（ws）是指从机器轴端输出的有用功，它等于技术与流动工质的动、位能变化量的代数和，即21221121211()()()2ttswwpvpvwccgzzwp-V图上过程线在V轴上的投影面积可表示膨胀功的大小，过程线在p轴上的投影面积可表示技术功的大小。5.卡诺循环由哪几个过程的组成？由该循环热效率计算公式可得到哪些结论？答：卡诺循环组成：可逆定温吸热，可逆绝热膨胀，可逆定温放热，可逆绝热压缩。其热效率计算公式为：121TT由该公式可得到下列结论：1）卡诺循环的热效率仅取决于高温热源的温度和低温热源的温度，与工质的性质无关，高温热源的温度愈高，低温热源的温度愈低，循环热效率愈高；2）卡诺循环的热效率只能小于1，不能等于1，更不能大于1，因为2T不会等于0，1T不会为无穷大；3）21TT时循环热效率等于0，即从单一热源吸热而源源不断地对外作功的循环发动机不存在。6．试在T-s图上把理想气体两状态间热力学能及焓的变化表示出来。答：1）理想气体热力学能、焓是温度的单值函数，则有vvvqTdstcu21同理，有pppqTdstch212）7．请简述熵增原理的实质。答：熵增原理的实质：1）阐明了实际过程具有方向性，即实际的热力过程总是朝着使系统总熵增大的方向进行，即0isodS。2）指出热过程进行的限度，即随着过程进行，系统内部由不平衡向平衡发展，总熵增大，当孤立系统总熵达到最大值时过程停止进行，系统达到相应的平衡状态，这是时0isodS。3）揭示了热过程进行的条件，即系统熵的减小必然伴随着其余系统熵的增加。8．1㎏某种理想气体从同一初态1出发，分别经过可逆、不可逆绝热膨胀达到同一终压，将此可逆、不可逆过程表示在同一张T-s图上，且说明可逆、不可逆过程相对位置的理由。答：当初状态相同，经可逆、不可逆过程达到同一终压状态，如图所示，其参数特点：,,'2'22'2TTss由于不可逆摩擦产生的热不能外传，被系统内工质吸收，从而熵增大，工质温度升高。9“处于沸腾状态的水总是烫手的”这种说法是否正确？试根据热力学知识解释之。答：这种说法是错的。水的沸腾状态就是其饱和状态，饱和温度与饱和压力是单值函数关系，当压力很低的沸腾状态对应的温度也将很低，例如：青藏高原大气压力很低，70－80℃水就沸腾但不烫手。只有压力较高对应的温度较高才可能烫手。“过热水蒸气的温度是否一定很高？未饱和水是否一定很低？为什么？答：水的沸腾状态就是其饱和状态，饱和温度与饱和压力是单值函数关系，当压力很低的状态对应的饱和温度也将很低，只要工质温度高于其饱和温度就是过热蒸汽；同理，当压力很高的状态对应的饱和温度也将很高，而工质的温度低于其饱和温度就是未饱和水，所以这种说法是错的。10．朗肯循环热效率低主要是什么原因？试结合循环的T-s图分析之。答：朗肯循环热效率低下的原因：1）未饱和水低温预热段造成循环平均吸热温度太低；2）排入凝汽器中的热量太多，冷源损失大。11．蒸汽参数对蒸汽动力循环有什么影响？分别将引什么趋势的变化？答：影响蒸汽动力循环的参数有211,,ptp。当循环中提高进气压力1p，其他参数保持不动时，会使得排气干度下降，平均吸热温度提高，循环效率提高，但对汽轮机组安全运行不利；当循环中提高进气温度1t，其他参数保持不动时，会使得排气干度升高，平均吸热温度提高，循环效率提高，但是工质温度的提高要求锅炉使用的金属材料的耐热温度提高，所以温度的提高也是受限的；当循环中降低排气压力2p，其他参数保持不动时，会使得循环平均放热温度降低，循环净功增大，循环效率大幅提高，但排气压力降低受环境温度限制。12．蒸汽动力循环若改变其初参数将会使得循环发生变化，试分析当初温提高，初压、终压保持不变时的循环特点，同时绘制水蒸气T-S图加以分析。答：蒸汽动力循环若保持初压、终压不变，改变其初温t1，若提高t1将使得循环在更高的过热温度下进入汽轮机，使得循环的平均吸热温度提高1T，排汽干度值2x上升，循环热效率t提高。13．在喷管流动分析时是如何应用2(1)ffdcdAMaAc来分析喷管截面的变化规律？答：由管道流动的特征方程2(1)ffdcdAMaAc可知，喷管截面的变化规律为：1）当1Ma，气流在喷管中为亚声速流动，0dA，气体截面收缩，喷管截面为渐缩型。2）当1Ma，气流在喷管中为超声速流动，0dA，气体截面扩张，喷管截面为渐扩型。3）如果工质在喷管内从亚声速连续增加至超声速，则气体从1Ma连续加速到1Ma，所以喷管截面先缩小后扩大成缩放型，中间有一最小截面，称为临界截面，此处1Ma。14.计算喷管流速时，若存在摩阻时仍然可以采用)(2212hhcf公式，那么摩阻损耗表现在哪里？有摩阻时的膨胀终状态焓是如何确定的？绘制分析过程的h-s图。设为已知值。答：喷管流速计算公式)(2212hhcf是由热力学第一定律能量方程推得，故适用于喷管流速计算的任何情况。当有摩阻损失，由于热力系与外界绝热，工质膨胀至p2时焓降升为'2h。计算存在摩阻的流速时只需将'2h替代2h即可。)(12122'2hhhh）（15．何谓喷管的临界状态？喷管的临界流速与哪些因素有关？试分析之。答：喷管中的气流速度达到声速时对应的状态就是临界状态。喷管的临界流速与工质的种类有关，与喷管入口状态有关，1112vpccfcr，当气体k值一定，入口状态一定，什么时候达到声速即确定了。16．简要说明未饱和湿空气所含的水蒸气处于何状态？答：处于过热蒸气状态。因为未饱和湿空气是指湿空气中还能吸收水分，水蒸气还没有达到饱和，此时水蒸气的分压力还未达到所对应温度下的饱和压力。17．已知湿空气由未饱和状态，经一分压力不变的过程达到饱和状态，试分析图中经历的1、2、3状态点的相对湿度、含湿量、露点温度的相对大小并绘制相应的T-s图。答：由题意可知，当湿空气中水蒸气分压力相等，各状态点对应的