工热复习题

工程热力学复习题1、系统的状态参数保持不变，则系统一定处于平衡状态。（×）2、Q=⊿U+∫PdV适用于闭口系统任何过程。（×）3、凡符合热力学第一定律的过程就一定能实现。（×）4、在相同热源和在相同冷源之间的一切热机，无论采用什么工质，他们的热效率均相等。（×）5、孤立系统达到平衡时总熵达极大值。（√）6、喷管的背压越低，流量越大。（×）7、气流在充分膨胀的渐缩渐扩喷管的渐扩段（df＞0）中，速度大于当地音速。（√）8、饱和空气具有下列关系t=td=tw。（√）9、压缩比相同时，活塞式内燃机定容加热循环的热效率比定压加热循环的热效率高。（×）10、在蒸汽压缩式制冷循环中，所选用的致冷剂液体比热越小，那么节流过程引起的损失就越小。（√）1、如图所示的电加热装置，容器中盛有空气，并设有电阻丝，试问取什么为系统，系统与外界交换的是热量；取什么为系统,系统与外界交换的是电功；取什么为系统，系统与外界没有任何能量交换。仅热交换：以A室为研究系统仅电功交换：以A室与B室共同为研究系统绝热：以A室、B室和电源共同为研究系统2、有人说：工质吸热温度一定升高，放热温度一定降低。此话是否正确，为什么?这种说法是错误的。根据热力学第一定律：Q=U+W，吸热Q0，若此时工质对外做功W0，U=Q-W，若QW，则U0，工质温度升高，若QW，U0，工质温度降低。3、闭口系工质加热，哪个参数一定提高？为什么？答：熵一定增大。由闭口系熵方程因为，吸热，所以吸热闭口系熵一定增大。gQfssds,0gsrQfTQs,0Q4、绝热刚性容器用隔板分成A、B相同的两部分，A侧充满空气，B侧为真空，分析突然抽掉隔板后气体的状态参数如何变化？12•内能不变•温度不变•压力下降为原来的1/2倍•体积增加为原来的2倍5、绝热过程与定熵过程的区别？•答：绝热过程是状态变化的任何一微元过程中系统与外界都不交换热量的过程，此过程可以是可逆的，也可以是不可逆的，而只有可逆绝热过程才是定熵过程。6、减缩喷管内的流动情况，在什么条件下不受背压变化的影响？若进口压力有所改变（其余不变），则流动情况又将如何？答：当背压小于临界压力时，其流动情况不受背压变化的影响。因为出口处的极限为临界状态；若进口压力有所改变，则滞止参数会相应改变，流动情况也会相应的改变。7、提高活塞式内燃机循环热效率的热力学措施有哪些？其热力学依据是什么？•由公式可知：热效率随压缩比的增大而提高，随预胀比的增大而降低。因此提高热效率可以通过提高压缩比和降低预胀比来实现。111(1)t1、某理想气体在p-v图过程如图中01、02、03所示，说明过程特点：（压缩或膨胀、升压或降压、升温或降温、吸热或放热）01：膨胀、降压、降温、吸热过程02：压缩、升压、降温、放热过程03：膨胀、升压、升温、吸热过程2、在图上画出理想气体可逆绝热压缩过程的技术功，写出必要的推导公式。1234所围得面积即为可逆绝热压缩过程的技术功，根据热力学第一定律：Tstwhq因为绝热，所以q=0，所以2121TTchhhwpt3、请在p-v图和T-s图上画出由等熵压缩、等容加热、等压加热、等熵膨胀、等容放热组成的混合加热内燃机循环。若取掉其中某一过程（原过程先后顺序不变），由余下的四个过程组成循环，哪些循环是可能的，哪些循环是不可能的，请将可能的循环画在p-v图和T-s图上。去掉定容过程去掉定压加热过程去掉其他过程的循环是不可能的。4、在水蒸汽的Ｔ－Ｓ图，Ｐ－Ｖ图及h-S图上表示出朗肯蒸汽动力循环（不忽略泵功），并写出其热效率表示式。朗肯循环如下图所示热效率为124314()()thhhhhh1、图示为生产冷空气的设计方案，问生产1kg冷空气至少要加给装置多少热量。空气可视为理想气体，按定比热计算。t1＝1227℃生产冷空气的装置t2＝27℃0.1MPa5℃340.1MPa40℃Q1,minQ2解；由题：能量守恒定律设最大效率为卡诺循环效率：则最少热量1235.2pQQQmctkJ21127310.8273tQtQ1,min44.00.8QQkJ2、有一热力循环，工质为空气，分别经历以下过程，由15℃，0.5MPa，定压加热到200℃，然后绝热膨胀，温度降低到100℃，接着定容冷却到15℃，最后等温压缩到初始状态。所有过程都是可逆的，试求循环热效率，并将该循环画在、图上。vpsT吸热量：121()185.74pQCTTkJ/0.717/vpCCKkJkgK放热量：13343441()()ln61.274vvgQCTTPdvCTTRTvkJ111143232232111(/)(/)(/)3kkvvTTvTTTTvv则效率为：1310.0163QQQ3、容积V=0.5m3的空气初压P1=0.3MPa，初温T1=150℃，经膨胀过程到终态P2=0.08MPa，T2=20℃，求过程中热力学能、焓及熵的变化量。空气作为理想气体，其比热容可取定值，气体常数Rg=287J/(kg·K)；cp=1005J/(kg·K)。解；由状态方程得gpVmRT6110.3100.51.24287(273150)gpVmkgRT1005287718vpgccR热力学能变化为21()1.24718(15020)114.8vUmumcTTJ焓的变化为22112930.08(lnln)1.24(1005ln287ln)12.684230.3pgTpSmsmcRTp21()1.241005(15020)162pHmhmcTTJ熵的变化为4、欲设计一热机，使之能从温度为973K的高温热源吸热2000kJ，并向温度为303K的冷源放热800kJ。（1）问此循环能否实现？（2）若把此热机当制冷机用，欲使之从冷源吸热800KJ，至少需耗多少功？解；利用卡诺定理来判断循环是否可行。若在T1和T2之间是一卡诺循环，则循环效率为而欲设计循环的热效率为即欲设计循环的热效率比同温限间卡诺循环的低，所以循环可行。213031168.9%973cTKTK1221111800160%2000tCQQQWQQQkJkJ5、将100kg温度为20℃的水和200kg温度为80℃的水在绝热容器中混合，求混合前后水的熵变及火用损失。设水的比热容为定值，Cw=4.187kJ/（kg·K），环境温度t0=20℃。解；闭口系，W=0，Q=0，故△U=0，设混合后水温为t，则112222111212()()100202008060100200293,353,333wwmcttmcttmtmtkgkgtmmkgkgTKTKTK℃℃℃即121212121212lnlnlnln4.7392/绝热过程中熵流Sf=0，熵变等于熵产△S1-2=Sg，火用损失0(20273)4.3792/1388.6gITSKkJKkJ6、医用氧气袋中空时呈扁平状态，内部容积为零。接在压力为14MPa、温度为17℃的钢质氧气瓶上进行充气。充气后氧气袋隆起，体积为0.008m3，压力为0.15MPa。由于充气过程很快可近似为绝热充气，且充气过程中钢瓶内氧气参数始终保持不变。设氧气可作为理想气体，Cv=0.657kJ/(kg·K)，Cp=0.917kJ/(kg·K)。求充入氧气袋内氧气的质量。能量方程：据题意，，，，忽略和2222ffCVoutiniccQdE(hgz)m(hgz)mW0Q0outmCVdEdU22f,incingz0ininidUhmW21inout(mm,mm)则因0iWpdV且氧气袋内氧气质量即充入氧气的质量，所以积分后得：2220210inmuhmp(VV)22020inm(uh)pV2222ingpVmmRT（a）（b）2015p.MPa,320008V.m,将据220657kJ/kgK{u}.{T}.0917inkJ/kginK{h}.{T}关系式，代入式（a）、（b），解得200147m.kg231320T.K,