《工程热力学》课程考试模拟试卷1

《工程热力学》课程考试模拟试卷考试时间：120分钟姓名专业班级学号得分一、判断题（正确的打√，错误的打×，每题1分，共10分）1.容器中气体压力不变，则安装在其上面的压力表读数也不会变化。2.系统由某一初态可逆变化到某一终态，在这确定的两个状态之间所有过程的膨胀功都相等。3.理想气体绝热自由膨胀过程是等内能过程。4.理想气体向真空膨胀体积由v1变化到v2，熵的变化为12lnvvRs。5.工质完成一个不可逆循环，其熵的变化量必大于零。6.如果从同一初态出发到同一终态有两个过程，一个是可逆过程，一个是不可逆过程，那么不可逆过程的Δs必大于可逆过程的Δs。7.知道了温度和压力就可以确定水蒸气的状态。8.含湿量相同的两种空气，温度高者吸湿能力强。9.由饱和蒸汽压不同的两个组分形成的理想溶液达到相平衡时，易挥发组分在汽相中的相对含量大于它在液相中的相对含量。10.温度为绝对零度时，任何物质的熵都是零。二、选择题（每题2分，共20分）1.若工质经历一可逆过程和一不可逆过程，且初态和终态相同，则两过程中工质与外界交换的热量A：相同B：不同C：无法确定2.下面叙述正确的是：A：自由膨胀为可逆过程B：混合过程是不可逆过程C：准静态过程是不可逆过程3.气体在某一过程中吸入了100kJ的热量，同时内能增加了150kJ，该过程是题号一二三四五六七总分分数评阅人A：膨胀过程B：压缩过程C：定容过程4.一绝热刚体容器用隔板分成两部分。一部分盛有高压理想气体，另一部分为真空，抽去隔板后容器内的气体温度将：A：升高B：不变C：降低5.可逆定压稳定流动过程中，系统A：焓不变B：与外界交换的热量为零C：技术功为零6.一热机按某种循环工作，从温度为T1=2000K的高温热源吸收热量1000KJ，向温度为T2=300K的冷源放热1000KJ，则该热机是A：可逆热机B：不可逆热机C：不可能热机7.某理想气体由状态1经过不可逆绝热过程变化到状态2，该过程中工质熵的变化为：A：0sB：21TqsC：2121vdvRTdTcsv8.压力升高，水的汽化潜热A：升高B：降低C：不变9.湿空气的压力一定时，其中水蒸汽的分压力取决于A：含湿量B：相对湿度C：干球温度10.在298K、101325Pa下有下列反应，Q1，Q2，Q3在这几个热效应中是标准生成焓的为：A：122COO21COQB：22O(g)HO2HQC：3222)(OHO21HQg三、简答、辩析与证明题（每题5分，共20分）1指出下列各式的适用条件：a)wduqb)pdvduqc)21vdphqd)hwse))(21TTcwv2如果单级活塞式压气机采用了某种冷却方法可以实现等温压缩，是否还有必要采用多级压缩？为什么？3简述稀溶液的四个依数性。4试用赫斯定律证明任意温度下的反应热效应TPRPmiipmiippdTCnCnQQ2980)(其中0pQ为标准热效应。四、画图说明题（每题5分，共10分）1．在焓—湿图上表示出一非饱和湿空气状态的干球温度、湿球温度和露点温度，并作必要的说明。2．在T—s图与lgP—h图上对应画出蒸汽压缩式制冷循环，画图分析压缩机的不可逆因素对循环制冷系数的影响。五、1kg空气，初态P1=1.0MPa,t1=500℃，在气缸中可逆定容放热到P2=0.5MPa，然后可逆绝热压缩到t2=500℃，再经可逆定温过程回到初态。求循环功和吸收的热量。(15分)六、欲设计一热机，使之能从温度为973K的高温热源吸收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，从冷源吸热800kJ，是否可能向热源放热2000kJ？欲使之从冷源吸热800kJ，至少要耗多少功？(10分)七、具有一级回热的水蒸汽动力循环如下图所示。已知h1=3296kJ/kg，h2=2152kJ/kg，h3=151.5kJ/kg，h4=825.5kJ/kg，h5=3032kJ/kg，忽略泵功，试求：（1）回热循环的抽汽系数和热效率。（2）如不采用回热，计算循环热效率。(15分)h5h4h2h1h3《工程热力学》模拟试卷一一．问答题：（每题4分,共40分）1．δq=CpdT+δwt适用于什么工质（理想气体，实际气体）？适用于什么过程（可逆过程，不可逆过程）？并说明理由。2．某封闭热力系经历一熵减少的可逆过程，则该热力系能否经一绝热过程回复到原态？为什么？3．压气机绝热压缩某种理想气体,初始状态为1，由于不可逆终态为2',试在T--s图上用面积表示出压缩所消耗的技术功。4．水蒸汽由给定的初态p1、t1通过一喷管等熵膨胀到湿蒸汽区，其背压p2为已知，若手头没有焓熵图，只有水蒸汽热力性质表，如何计算确定状态2的各项热力参数x2，t2，h2。5．在环境温度为300K的条件下，150K的热源有否作功能力？若能量Q由400K的恒温热源直接传入150K的恒温热源，引起的作功能力损失是多少？6．当高温空气以高速流过管道中某一障碍物，气流在此障碍物前方附近的速度几乎为零。试问该处气流温度是升高、不变还是下降？为什么？7．渐缩喷管中气流速度能否超过音速?渐放喷管中气流速度能否小于音速?为什么?8．压气机采用什么压缩过程最为经济？为了达到这一目的应该采取什么措施？9．一动力循环1－2－3－1的T－s图如右图所示，其中过程1－2、3－1皆为可逆过程，2－3为一有摩擦的绝热过程。T1、T3都等于环境温度T0。试用一块面积或几块面积的代数和表示出该循环中的吸热量Q1，放热量Q2，净功量W和由于摩擦而引起的作功能力损失。10．当相对湿度一定时，湿空气的温度愈高，则含湿量愈大。若含湿量一定时，湿空气的温度愈高，则相对湿度也愈大。这种说法是否正确？为什么？二．计算题（每题15分，共60分）1.一个承受一定重量的活塞下有20℃的空气0.4kg，占据容积为0.2m2,试问加入20kJ的热量后其温度上升到多少？并做了多少功？若活塞达到最后位置后予以固定，此后再继续加入20kJ的热量，则其压力上升至多少？（Cp=1.004kJ/kg.K，R=0.287kJ/kg.K）2.有两股压力相同的空气流，一股气流温度为t1=400℃，流量m1=120kg/h；另一股气流为t2=150℃，流量m2=210kg/h。令两股气流先绝热等压混合。试计算：(1)绝热混合后的气流温度。(2)空气流经绝热混合过程的熵变化。(3)该绝热混合过程的可用能损失。(已知Cp=1.004kJ/kg.K，R=0.287kJ/kg.K，T环境=300K)3.压力为5×105Pa，温度为环境温度20℃的空气通过绝热渐缩喷管射向1×105Pa的大空间中。测得出口截面上的气流温度为-10℃，若忽略进口流速，试计算:（1）实际出口流速；（2）可逆情况下的理论出口流速及气温。（Cp=1004J/kg.K，νcr=0.528）4.氨蒸汽制冷装置，蒸发器中温度为－10℃。冷凝器中的温度为30℃。氨压缩机从蒸发器中吸入压力为p1=0.2363Mpa的饱和氨蒸汽并绝热压缩到t2=75℃，离开冷凝器时是饱和液氨。设压缩机出口氨蒸汽比焓h2=1887kJ/kg求：（1）循环制冷系数；（2）节流过程的不可逆损失多少？并在T-s图中用面积表示出来。环境温度t0=25℃。氨的饱和热力性质表：《工程热力学》模拟试卷三一、问答题（每题4分，共40分）1.等压过程中工质初终两态的焓差等于该过程中所吸收或放出的热量，即Q＝ΔH,这一结论是否只用于理想气体？为什么？2.用稳流能量方程分析锅炉,汽轮机,压气机的能量转换特点，得出对其适用的简化能量方程。3．闭口系经过一不可逆绝热过程后，是否可通过一个过程使该系统回到原来的状态？为什么？4．某绝热气缸内装有完全不可压缩的流体，若流体内部及活塞与气缸之间均无摩擦。试问：⑴气缸中的活塞能否对流体作功？⑵假定用某种方法把流体压力从2bar提高到40bar，流体的内能和焓有没有变化？5．热力学第二定律是否可表达为“功可以完全变为热，但热不能完全变为功”？这种说法有何不妥？6.简述缩放喷管随背压Pb升高（但仍小于临界压力Pcr）时喷管内气流速度、流量的变化。7.在压缩比ε及吸热量q相同的情况下，活塞式内燃机的定容加热、定压加热、混合加热循环的热效率何者最大？何者最小？为什么？8．试在T-s图上表示出水蒸气理想朗肯循环，并以热力学状态参数焓h表达该循环的净功∮δw，吸热量Q1，放热量Q2以及热效率ηt。9.压气机采用什么压缩过程最为经济？为了达到这一目的应该采取什么措施？10.湿空气中的水蒸气处于状态A。试在p-v图及T－s图上标出该湿空气的露点td及等温加湿达到的饱和点S。二、计算题（每题15分,共60分）1.初态为4×105Pa，250℃的空气绝热流过一个喷管。已知背压为1×105Pa，质量流量为4kg/s，喷管效率为0.96。试求：(1)喷管的类型；(2)出口流速;(3)喷管出口截面积。(空气Cp=1004J／kg.K,Rg＝0.287kJ/kg.K,K=1.4，临界压比νcr=0.528)pvTs.A.A2.1kg空气由P1＝1×105Pa，T1＝400K定温压缩到终态，P2=10×105Pa，过程中气缸壁和T0＝300K的环境换热。在下述两种情况下，计算气体的熵变、环境的熵变、气体和环境组成的系统的总熵变化以及作功能力损失：⑴、气体经历了一个可逆等温压缩过程；⑵、气体经历了一个不可逆等温压缩过程，该过程中实际消耗的功比可逆等温压缩的耗功多25％。（已知空气的Rg＝0.287kJ/kg.K）。3.有人声称设计了一整套热设备，可将65℃的热水的20％变成100℃的高温水，其余80％的热水由于将热量传给温度为15℃的大气，最终水温也降到15℃。你认为这种方案在热力学原理上能不能实现？为什么？若能实现，那么65℃热水变成100℃的高温水的极限比率为多少？（水的Cp=4.18kJ/kg.k）4.某氨蒸汽压缩制冷系统，已知进压缩机时为饱和干蒸汽，其焓值h1=1570KJ/kg，经绝热压缩后h2=1725kJ/kg，经冷凝器放热为饱和液体，其焓值h3=450kJ/kg，制冷量为1.5×105kJ/h。试求:（1）.氨的循环流量,（2）.制冷系数,（3）.冷却水流量（已知冷却水经氨冷凝器后温度升高10℃，水的定压比热CP=4.18KJ/kg.k）（4）.将过程表示在lgp-h图。《工程热力学》模拟试卷四一、问答题（每题4分，共40分）1.∫PdV和-∫VdP各表示什么功量？若系统的过程方程式为PVn=C,则上述两者之间存在什么定量关系？2.亚音速空气流流过渐缩喷管，如果初压、背压和喷管尺寸均无变化，只是提高了初温，试问喷管出口的气流速度有无变化？为什么？3.水蒸气的定温过程中，加入的热量是否等于膨胀功？而定容过程中的加热量是否等于其热力学能的增量？为什么？4.图示由三直线构成的循环需几个恒温热源？试与同温限下的卡诺循环热效率作比较.。5.熵增大的过程必为不可逆过程，熵增大的过程必为吸热过程。这两种提法是否正确？为什么？6．过热蒸汽的温度一定高于湿蒸汽的温度，对吗？为什么？7.若含湿量一定时，湿空气的温度愈高，则相对湿度也愈大。这种说法是否正确？为什么？8.空气在绝热管道内流动，若已知截面a处和截面b处空气的压力和温度，能否判断气体是由a流向b，还是由b流向a？为什么？9.工质经历不可逆循环后，是否错误!未找到引用源。,错误!未找到引用源。,为什么？10.活塞式压气机采用多级压缩、中间冷却的优点是什么？试在T－s图上示意画出二级压缩中间冷却压气机的过程曲线。二、计算题（每题15分，共60分）123Ts1．某燃气轮机装置如图所示，已知压气机进口处空气的焓值h1=290kJ/kg，经压缩后，空气升温使焓值增为h2=580kJ/kg，在截面2处空气和燃料的混合物以C2=20m/s的速度进入燃烧室，在定压下燃烧，使每公斤空气吸入热量q=670kJ/kg，燃烧后燃气进入喷管绝热膨胀到状态3