工程热力学试卷1

一、分析说明题：

1、水汽化过程的P-V 与T-S 图上：1点、2线、3区、5态，分别指的是什么？

答：1点：临界点2线：上界线（干饱和蒸汽线）、下界线（饱和水线）3区：过冷区（液相区或未饱和区）、湿蒸汽区（汽液两相区）、过热蒸汽区（气相区）5态：未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽 2、什么样的的气体可以看成是理想气体？

答：①分子之间的平均距离相当大，分子的体积与气体的总体积相比可以忽略。②分子之间没有相互的作用力。 ③分子之间的相互碰撞及分子与器壁之间的碰撞均为弹性碰撞。 3、画图分析蒸汽初温及初压的变化对郎肯循环的影响。

①蒸汽初温的影响：

保持p 1、p 2不变，将t 1提高，2t 1

T 1T η=-

则有：1T ↑，2T 不变⇒t η↑ 且乏汽干度：2'2x x >

②蒸汽初压的影响：

保持t 1、 p 2不变，提高p 1，2t 1

T 1T η=-

则有：1T ↑，2T 不变⇒t η↑ 但是乏汽干度：2'2x x <

4、什么叫逆向循环或制冷循环？逆向循环的经济性用什么衡量？其表达式是什么？

答：在循环中消耗机械能，把热量从低温热源传向高温热源的循环称为逆向循环或制冷循环。或者在P-V 图和T-S 图上以顺时针方向进行的循环。

逆向循环的经济性评价指标有：制冷系数；ε

=q 2/W net ；热泵系数：ε

′

=q 1/W net

5、简述绝对压强、相对压强及真空度之间的关系。 答：①当绝对压强大于当地大气压时：

相对压强（表压强）=绝对压强-当地大气压 或 当地绝表P P P -=

②当绝对压强小于当地大气压时：真空度=当地大气压-绝对压强 或 绝当地真空P P P -=

6、绝热刚性容器中间用隔板分开，两侧分别有1kg N 2和O 2，其p 1、T 1相同。若将隔板抽出，则混合前后的温度和熵有什么变化，为什么？

答: ①因为是刚性绝热容器，所以系统与外界之间既没有热量交换也没有功量交换。②系统内部的隔板抽出后，温度保持不变。③绝热过程系统熵流为零，系统内部为不可逆变化，熵产大于零，因此总熵变大于零。 7、表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否

可能变化？

答：①表压力或真空度不能作为状态参数进行热力计算，因为表压力或真空度只是一个相对压力。

②若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。

8、试比较如图所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小：⑴ W 12与W 1a2； (2) ∆U 12 与 ∆U 1a2； (3) Q 12与Q 1a2

（1）W 1a2的大小等于面积1bca1，W 12的大小等于面积1bc21，因此W 1a2大。

(2)1-a-2与1-2的初、终状态完全相同，热力学能是状态参数，只与过程的初、终状态有关，因此∆U 12 与 ∆U 1a2；一样大。

（3）因为Q = ∆U + W ，∆U 12 =∆U 1a2，W 1a2大于W 12，所以 Q 1a2大。

9、画图分析蒸汽初温及初压的变化对郎肯循环的影响。

①蒸汽初温的影响：

保持p 1、p 2不变，将t 1提高，2t 1

T 1T η=-

则有：1T ↑，2T 不变⇒t η↑ 且乏汽干度：2'2x x >

②蒸汽初压的影响：

保持t 1、 p 2不变，提高p 1，2t 1

T 1T η=-

则有：1T ↑，2T 不变⇒t η↑ 但是乏汽干度：2'2x x <

10、画出蒸汽朗肯循环所需的设备示意图及热力循环的T-s 、P-V 图。

11、在T-s 图上用图形面积表示Δh

解：过a 做等压线，并取:Tb=Tc

考虑ca 过程等压

a b h h amnca -=面积

t

q h w =∆+0

t w vdp =-=⎰p a c q h h h amnca =∆=-=面积c b c b

T T h h ==

12、什么叫正向循环？正向循环的经济性用什么衡量？其表达式是什么？ 答：①正向循环是指：热能转化为机械能的循环，是动力循环。

②正向循环是指：从高温热源吸热向低温热源放热，并向外界输出功的循环。 ③正向循环在P-V 和T-S 图上按顺时针方向进行的循环。 其经济性评价指标用热效率η衡量：其表达式为：1

211Q Q Q W net

-

==η 13、提高蒸汽动力循环热效率的途径有哪些？

答：①提高蒸汽的初温 ②提高蒸汽的初压 ③降低乏汽压力、 ④采用再热循环、 ⑤采用回热循环、 14、为什么孤立系统的熵值只能增大、或者不变，绝对不能减小？

答：根据闭口系统熵方程：g f dS dS dS +=对于孤立系统，因为与外界没有任何能量交换，得出：

0=f dS 所以有：g iso dS dS = 而 0≥g dS

因此：0≥iso dS 即孤立系统的熵值只能增大、或者不变，绝对不能减小。

15、如果某种工质的状态方程式遵循T R pv g =，这种物质的比热容一定是常数吗？这种物质的比热容仅是温度的函数吗？

答：不一定，比如理想气体遵循此方程，但是比热容不是常数，是温度的单值函数。这种物质的比热容不一定仅是温度的函数。 由比热容的定义，并考虑到工质的物态方程可得到：

g R T

u

T v p T u T w T u T w u T q c +∆=+∆=+∆=+∆==

d d d d d d d d d d d )d(d d 由此可以看出，如果工质的内能不仅仅是温度的函数时，则此工质的比热容也就不仅仅是温度的函数了。 16、两喷管工作的背压均为0.1MPa ，进口截面的压力均为1MPa ，进口流速忽略不计。

1）若两喷管最小截面相等，问两喷管的流量、出口截面的流速和压力是否相同？ 2）假如截取一段，出口截面的流量、流速和压力将怎样变化？

答：因为对于渐缩管：P cr =v cr P 1＞P b ,所以取：P 2=P cr 而对于缩放管则取：P 2= P b

1）若两喷管的最小截面面积相等，两喷管的流量相等，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。

2) 若截取一段，渐缩喷管最小截面面积大于缩放喷管最小截面面积，则渐缩喷管的流量大于缩放喷管的流量，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。

17、①在p-v 图上确定 T 增大方向， 做一条等压线

41

14

41

4141

,v v p p T T v v T T ==>>因为：

所以