工程热力学复习题

第1页共7页山东理工大学成人高等教育工程热力学复习题一、判断题（）1、热力系是指所有参与热力过程的物体群。（）2、状态方程是描述状态参数之间关系的方程。（）3、通用气体常数对实际气体和理想气体都是不变的常数。（）4、理想气体的热力学能、火气和熵都仅仅是温度的单值函数。（）5、φ=1时，干球温度与温球温度不相等。（）6、平衡状态是指热力系在没有外力外界作用的情况下微观性质不随时间变化的状态。（）7、夏季将门窗关闭，冰箱门打开有利于降低室内温度。（）8、气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加。（）9、自发过程是不可逆过程，非自发过程是可逆过程。（）10、在深度冷冻的情况下，制冷系数通常都小于1，在冷库温度不很低的情况下，制冷系数往往大于1.（）11、物体的重心可能不在物体之内。（）12、平面任意力系简化后，其主矢量与简化中心有关，主矩与简化中心无关。（）13、力系的合力一定比各分力大。（）14、作用于刚体上的力，均可平移到刚体的任一点，但必须同时增加一个附加力偶。（）15、压杆的临界力应该由欧拉公式计算。二、选择题1、绝热系与外界没有交换A、热量B、物质C、功2、功损来自于A、不等温传热B、物质交换C、运动摩擦3、干度X的取值可以是A、X=1B、X＞1C、X＜14、不可逆循环的熵产必然A、等于0B、大于0C、小于05、制冷系数可以是A、Σ＞1B、Σ=1C、Σ＜1三、填空1、熵增原理就是指绝热闭口体系或孤立系的熵只会。2、提高热机循环热效率的根本途径是和。第2页共7页3、燃气论装置主要包括、和。4、按定压加热循环工作的燃气轮机装置的理论热效率仅仅取决于，而和无关。5、制冷系数是制冷剂从与的比值。6、自锁现象指的是：。7、平面任意力系平衡方程的三矩式是其附加条件是_________________8、杆件在外力作用下的四种基本变形分别是：、、、。9、已知某点的运动方程tytx22sin3,cos4，则其轨迹方程为。10、用积分法求梁的变形时根据条件和条件确定积分常数。四、指出下列各对概念的主要区别1、理想气体与实际气体2、可逆过程与不可逆过程3、饱和湿蒸汽与饱和湿空气五、简答1、对热力系来说，“平衡”和“过程”的关系。2、实际气体和理想气体的区别。3、怎样预测一些比较复杂的化学反应进行的方向。六、简单分析蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力P2是否越低越好？降低P2有哪此限制？七、计算题1、某热机在某个循环中从T1=600K的高温热源吸收Q1=419KT的热量后向T2=300K的低温热源假设分别排出（1）Q2=209.5KT（2）Q2=314.25KT（3）Q2=104.75KT热量，请用孤立系统熵增原理证明这三种情况哪个逆，哪个不可逆，哪个不可能，并对不可逆过程计算出损失T0=300K.2、知新蒸汽流入汽轮机时的焓h1=3233KJ/kg，Cf1=50m/s，乏汽流出汽轮机时的焓h2=2302KT/kg，Cf2=120m/s,散热损失及位能差忽略不计，试求1kg蒸汽流经汽轮机对外界所作的功，若蒸汽机流量为10t/h，求该汽轮机的功率。3、某热电厂测得新蒸汽的表压力为100at，凝汽器的真空度(Pv/Pb)为94%，送风机表压为145mmHg，当时气压计读数为755mmHg。试将它们换算成以Pa和Mpa为单位的绝对压力。4、已知空气的体积分数为N2=78.026%，CO2=0.030%，O2=21.000%，H2=0.014%，Ar=0.930%，试计算其平均摩尔质量，气体常数和各组成气体的分压力。第3页共7页5、图示外伸梁，受均布载荷作用，已知：q=10kN/m，a=2m,［σ］=160MPa，画出梁的剪力和弯矩图并校核该梁的强度。6、图示拐轴上在C处受铅垂力P作用，已知P=3.2KN，轴的材料为45号钢，MPa160，试按第四强度理论校核AB轴的强度。7、在静止小船上，一人自船的一端走到另一端，设人重为W1，小船重W2，船长L，水的阻力不计，求船的位移s。qACBaa100200单位：mm第4页共7页参考答案一、判断题1、×2、×3、×4、×5、×6、×7、×8、×9、×10、√11、√12、×13、×14、√15、×二、选择题1、A2、C3、AC4、B5、ABC三、填空题1、增加2、提高循环的平均吸热温度降低循环的平均放热温度3、压气机燃烧室燃气轮机4、增压比升温比5、冷库吸取的热量循环消耗的净功6、主动力的合力与接触面的法线方向所夹的锐角小于摩擦角时，无论该合力有多大，物体必保持静止的现象。7、000CBAmmmA、B、C三点不共线8、拉伸（压缩），剪切，扭转，弯曲9、3x+4y-12＝010、边界条件光滑连续性条件四、简答1、答：就热力系本身而言，“平衡”意味着宏观静止，而“过程”意味着变化，意味着平衡被破坏。内平衡把“平衡”和“过程”这两个矛盾的概念在一定条件下统一了起来。这个条件就是：要求外界对热力系的作用必须缓慢到足以使热力系内部能及时恢复被不断破坏的平衡。2、答：当气体的比体积不是很大，在工程计算时必须考虑分子本身体积和分子间作用力的影响时，通常把它成为“实际气体”。而为了使问题简化，可以想象有一类气体，它们的分子本身不具有体积，分子之间也没有作用力，这样的气体我们称之为“理想气体”。3、答：对于一些比较复杂的化学反应过程可以通过计算孤立系的熵的变化来预测，因为过程总是朝着使孤立系熵增加的方向进行，并且一直进行到熵达到给定条件下的最大值为止，孤立系的熵增加到最大值，也就达到了平衡状态。三、指出下列各对概念的主要区别1、答：差别在体积与作用力上，前者分子本身无体积，分子间无作用力，而后者恰恰相反。2、答：可逆过程沿原路反回，系统恢复后，给系统和外界均没有留下任何影响，后者给外界留下某种不可消除的影响。3、答：1）湿蒸气由单一水份子构成，而湿空气由空气和水蒸气多物质构成。2）饱和湿蒸气中水和水蒸气都是饱和的而饱和湿空气中空气不饱和。第5页共7页四、简单分析1、答：并非截止低越好，因为P2降低必然要求凝汽器真空度升高，导致凝汽器换热面积升高，冷却水量增加，冷却管径增大，冷却水泵耗功提高这就导致制造成本，衩投资和运行费增加。三个限制：1、经济性限制2、传热学限制3、汽轮机低压缸末级蒸汽温度限制。五、计算题1、利用孤立系统熵增原理证明：、1）（ΔS）=11TQ+22TQ=600419+3005.209=0，可逆2）（ΔS）=11TQ+22TQ=600419+30025.314=0.3492KT/K＞0，不可逆3）（ΔS）=11TQ+22TQ=600419+30075.104=＜0，不可能4）L=T0(ΔS)=300×0.3492=104.76KT2、根据稳定流动能量方程q=Δh+21ΔC2f+gΔz+W2由题意知q=0g(Z2-Z1)=0∴Wi=-Δh-21ΔC2f=-(h2-h1)-21(C21f-C22f)=-(2302-3232)-21(1202-502)×10-3=930-5.95=924.05KT/kg∴Wi=qmWi=10×103×924.05=9.24×106KT/h∴功率P=36001024.96=2567KW3、解：大气压力pb=755mmHg×133.3224Pa/mmHg=100658Pa=0.100658Mpa新蒸汽绝对压力为P1=pg1-pv2=pb(1-pv2/pb)=100658Pa×（1-0.94）=6039.5Pa=0.0060395Mpa送风机送出的空气的绝对压力为P=pg+pb=145mmHg×133.3224Pa/mmHg+100658Pa=119990Pa=0.11999Mpa4、解：第6页共7页niiiaMM1=0.028016kg/mol×0.78026+0.032kg/mol×0.20000+0.44011kg/mol×0.0003+0.002016kg/mol×0.00014+0.039948kg/mol×0.00930=0.028965kg/molRg,a=)/(05.287/028965.0)/(31451.8KkgJmolkgKmolJMRa=29.271)/(Kkgmkgf各气体的分压力为PN2=0.78026，PO2=0.210atm，PCO2=0.0030atm，PH2=0.00014atm，PAr=0.00930atm.5、解：（1）分两段列Q、M方程：AC段)0(21)()0()(2axqxxMaxqxxQ（4分）CB段)2(2)()2()(axaaxqaxMaxaqaxQ（4分）（2）解：作图：AC段剪力：剪力方程是x的一次函数，剪力图是斜直线，由两点即可确定该直线。当x=0，QA=0；当x=a，得QC=－qa。BC段剪力：剪力图是水平线，由于C点无集中力作用，C点剪力连续，Q＝QC=－qa。AC段弯矩：弯矩方程是x的二次函数，由q＝c0，q与弯矩的关系知，弯矩图是下凸抛物线。当x=0，MA=0；当x=a，得22CqaM。BC段弯矩：弯矩方程是剪力图是x的一次函数，弯矩图是斜直线。因梁上没有集中力偶，弯矩图在第7页共7页C点应连续，x=2a时，232BqaM。作出剪力图和弯矩图如图示。（4分）（3）由图知梁最大弯矩为：3max23qaM，强度条件为：MPaWMz160][maxmax，其中62.01.02zW（3分）代入数据得：MPaMPa160][90max（2分）所以该梁强度足够。（1分）6、解：AB轴产生弯扭组合变形，固定端面为危险截面。其上的内力有：弯矩mKNM.15.02.3，扭矩：mKNMn.14.02.3。(3分)该杆为圆截面杆所以第四强度理论的相当应力WMMnxd22475.0，（3分）其中323dW（1分）代入数据的：MPaMPaxd16032.504（2分）所以AB轴强度足够。（1分）7、解：取人和船为质点系，作用在质点系上的外力有，人的重力W1，船的重力W2。水平方向受力为零，由质心运动守恒，人在走动后，质心坐标位置不变。（2分）人在走动前的质心坐标212211WWxWxWxc，式中2,021Lxx。（2分）人在走动到另一端时的质心坐标设为21'22'11'WWxWxWxc，式中sLxsLx2,'2'1，s为人走到右端时船向左移动的距离。（2分）因为人走动前后质心坐标不变，故'ccxx，（2分）则21'22'11212211WWxWx解得：211WWLWs