工程热力学B卷

一、判断题（20分，每小题2分）
1．工质吸热温度必升高，工质对外做功温度必降低。

（X ）
2．沸腾的水总是烫手的。

（X ）
3．喷管为面积减小，速度增加的管道。

（X ） 4．循环有用功越大，则循环效率越高。

（X ） 5．空气进行任何变化过程比热均为正值。

（√） 6．不同种类气体的摩尔气体常数不同。

（X ） 7．绝热过程即为等熵过程。

（X ）
8．孤立系统的熵只能减少，不能增大。

（X ）
9．理想气体只有取定比热容时，才能满足迈耶公式Cp-Cv=Rg 。

（X ） 10．压缩因子可能大于1、小于1或等于1。

（√） 二、选择、填空题（27分）
1．工质进行了一个吸热、升温、压力下降的多变过程，则多变指数n ：（A ） A ．01n << B ．1n k << C ．n k > D ．0n =或1或k 2．v q c dT pdv δ=+适用于：（C ） A ．闭口系统，可逆过程
B ．仅稳定流动系统，理想气体
C ．闭口系统，理想气体，可逆过程
D ．开口系统或稳定流动系统，理想气体，可逆过程
3．理想气体绝热流过阀门，前后参数变化为：（B ）
A ． 0,0T s ∆≠∆>
B ．0,0T s ∆=∆>
C ．0,0T s ∆=∆<
D ．0,0T s ∆=∆= 4．超音速气体通过扩压管道参数如何变化：（B ） A ．压力升高，截面扩张 B ．压力升高，截面收缩
C ．压力减小，截面扩张
D ．压力减小，截面收缩 5．可逆压缩时，压缩机的耗功为（C ）
A ．pdv ⎰
B ．2
1
()d pv ⎰ C ．2
1
vdp -⎰ D ．2
1
pdv ⎰
6．工程热力学是研究（热能）能与（机械能）能相互转换规律的一门科学。

7．理想气体的热力学能、焓、比定压热容、比定容热容仅仅是（温度）的单值函数。

8．初、终态相同的可逆过程与不可逆过程的熵变必然（相等）（填“相等”或“不相等”）
9．理想气体的熵是（热量）和（温度）的函数
10．理想气体的Cp 及Cv 值与气体种类（有）关，与温度（有）关。

它们的差值与气体种类（有）关，与温度（无）关。

它们的比值与气体种类（有）关，与温度（有）关。

（填“有”或“无”） 三、计算题（53分）
1．某理想气体动力循环，以空气为介质。

空气的初始参数bar P 01.11=，温度151=t ℃，31014.0m V =。

经过绝热压缩到320028.0m V =，在定容加热到bar P 5.183=，然后定熵膨胀到bar P 01.14=，最后定压放热回到初始状态，完成一个循环。

空气的气体常数0.287kJ )g R =绝热指数k=1.4比热为定值。

（18分）
（1）画出循环的P-V 图和T-S 图。

（2）求循环的热效率。

（3）求同温度范围的卡诺循环效率 （1）
（2）
1122k k p v p v =
11
21121122k k T v v T T T v v --⎛⎫
⎛⎫=⇒= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ (1.41)
20.014(27315)(
)548.250.0028
T K -=+⨯= 21121122k
k
p v v p p p v v ⎛⎫
⎛⎫=⇒= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
哈尔滨工程大学成人教育学院试卷
（ 年 学期）
课程名称： 工程热力学 B 卷
1.4
20.0141.01(
)9.610.0028
p bar =⨯= 1 1.411.4
4433 1.011055.4459.818.5k k
p T T k p --⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪
⎪⎝⎭
⎝⎭
61110.101100.0140.017287(27315)g p V m kg R T ⨯⨯===⨯+
吸热：132321
()()1
v g Q U W U mc T T m
R T T k =∆+=∆=-=-- ()1
0.0170.2871055.4548.25 6.2251.41
kJ =⨯
⨯⨯-=- 放热：24141()()1
t p g k
Q H W H mc T T m
R T T k =∆+=∆=-=-- ()1.4
0.0170.287
459.8288 2.93
1.41
kJ =⨯⨯
⨯-=
-
126.2252.93110.5296.225
Q Q η-=-=-==52.9% （3）13288110.721055.4
T T η=-
=-==72% 2.一刚性容器，原为真空。

现将此容器与输气管道连接的阀门打开输气管
道中的空气进入容器。

设输气管道中的气体状态参数保持不变，P=4bar 、温度t=30℃、焓值h=303(.)kJ kg k 。

当容器的压力达到4bar 时阀门关闭，求气体达到平衡时的温度（设容器的体积V=13m ,空气的气体常数0.287/()g R kJ kg K =⋅，空气的内能与温度的关系式为0.72u T =）
开口系统能量方程式：
221122cv f out f in i
out in
Q dE h c gz m h c gz m w δδδδ⎛⎫⎛⎫
=+++-+++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
系统绝热0Q δ=；忽略动能和势能21
02
f c =、0gz =；系统不对外做功
0i w δ=
则有： 0cv in in dE h m δ=-
cv in in dE h m δ=
将上式积分得：in in
dmu h m
δ=⎰⎰
()()()2121in mu mu h m m -=- 容器在充气前为真空： 22in mu h m =
2in u h =
由题意得：
2303/in u h kJ kg ==
2303
420.830.72T K
=
=
3.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 冷源放热800kJ 问：
（1）此循环能否实现，是否可逆？
（2）若把此热机当制冷机用，从冷源吸热2000kJ ，能否向热源放热2000kJ ？欲使之能从冷源吸热2000kJ ，至少需耗多少功？
答：（1）2000800
0.585/0973303
H L h L Q Q Q kJ K T T T δ-=+=+=-<⎰ 此循环能够实现，不可逆循环
（2）20002000
4.545/0973303
H L h L Q Q Q kJ K T T T δ-=+=+=>⎰ 不能实现。

需要最少的功为在0Q
T
δ=⎰时
122m i n 2m i n 1212
200020000973303Q Q Q Q W Q W T T T T T δ++-=+=+=+=⎰ min 2000973
20004442.24kJ
303W ⨯=-+=。