工程热力学本科生期末复习题2答案-精选.pdf

12.既然绝热节流前后焓值不变，为什么做功能力有损失？
答：衡量做功能力是熵，不是焓值。节流过程是个不可逆过程熵增，做功能力必 然损失。
13 如果由于应用气缸冷却水套以及其他冷却方法，气体在压气机气
缸中已经能够按定温过程进行压缩， 这时是否还需要采用分级压缩？
为什么？
答：我们采用分级压缩的目的是为了减小压缩过程中余隙容积的影
响，即使实现了定温过程余隙容积的影响仍然存在， 所以我们仍然需
要分级压缩。
14 压气机按定温压缩时，气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向 外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？ 答：绝热压缩时压气机不向外放热，热量完全转化为工质的内能，使 工质的温度升高，压力升高，不利于进一步压缩，且容易对压气机造 成损伤，耗功大。等温压缩压气机向外放热，工质的温度不变，相比 于绝热压缩气体压力较低， 有利于进一步压缩耗功小， 所以等温压缩 更为经济。 15 从内燃机循环的分析、比较发现各种理想循环在加热前都有绝热 压缩过程，这是否是必然的？ 答：不是必然的， 例如斯特林循环就没有绝热压缩过程。对于一般的 内燃机来说，工质在气缸内压缩，由于内燃机的转速非常高，压缩过 程在极短时间内完成， 缸内又没有很好的冷却设备， 所以一般都认为 缸内进行的是绝热压缩。 16 根据卡诺定理和卡诺循环，热源温度越高，循环热效率越大，燃 气轮机装置工作为什么要用二次冷却空气与高温燃气混合， 使混合气 体降低温度，再进入燃气轮机？ 答：这是因为高温燃气的温度过高， 燃气轮机的叶片无法承受这么高 的温度，所以为了保护燃气轮机要将燃气降低温度后再引入装置工 作。同时加入大量二次空气，大大增加了燃气的流量，这可以增加燃 气轮机的做功量。 17为什么压缩空气制冷循环不采用逆向卡诺循环？
p
2
3
1
T
2 4
1 v
3 4
s
三简答题 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量 保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不 可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？ 答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边 界。但热力学能不是热量， 只要系统和外界没有热量地交换就是绝热
T
t tw td
s （2′） 未饱和湿空气： t>tw>td（1′） 饱和湿空汽： t=tw=td（1′） 10. 试画出蒸汽压缩制冷循环的 T— S 图，并用各状态点的焓值表示其制冷系数。
11． 试在 T— S 图上分别画出汽油机理想循环和柴油机混合加热理想循环。
12.在 T— S 图画出基本的朗肯循环和带再热循环，并简要说明再热循环的好处。
温放热过程 3-4，等熵压缩过程 4-1 画出该循环的 p-v 图和 T-s 图。 解：
p
T
1
1
4
2
4 3
v
8．定性地画出压缩蒸汽制冷循环的焓熵图。 解：
T 2
2
3 s
3
4
1
s
9．对于未饱和空气，它的干球温度、湿球温度及露点温度三者那个最大？那个 最小？对于饱和空气，三者的大小关系又如何？在 T s 图上表示之。（ 4 分） 解：
所以 w = u1 u2 ， wt = h1 h2 不只限于可逆绝热过程。
10.请归纳热力过程中有哪几类不可逆因素？
答：。不可逆因素有：摩擦、不等温传热和不等压做功。
11.当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用 cf 2
2(h0 h2 ) 来计算，
似乎与无摩擦损耗时相同，那么摩擦损耗表现在哪里呢？
答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。 摩擦引起出口速度变小， 出口动能的减 小引起出口焓值的增大。
32. 湿空气的相对湿度下降，湿空气中所含水分不一定减少； （√）
33. 水蒸气的焓熵图上，湿蒸气区的等温线既为等压线，是一组斜率
相同的倾斜直线；（×）
34. 对于饱和空气， t t w t d ；（√） 35. 对未饱和空气进行降温，含湿量先保持不变，再降低； （√）
36. 对于水（蒸汽），任意两个状态参数可确定其状态； （错）
四、计算题
1.设热源温度 TH =1300K，冷源温度等于环境温度 To =288K，热机的工质吸
热平均温度为 T1 =600K，放热平均温度 T2 =300K。已知热机的热效率 t 是以工质
吸放热的平均温度作为卡诺循环效率 c 的 80%，若热机从热源吸热 100kJ 求：
1）吸放热量的可用能；
2）实际热机所做出的功；
过程 △T W Q
A
B
v
C
- +-
解：（共 8′） A 、 B 过程每空 1′， C 过程线 2′。
（共 8′） A、 B 过程每空 1′， C 过程线 2′。
p
A
B
T Cs
v
过程 △T W Q
A ＋ －－
B ＋ ＋＋
C
- +-
5.试在 T—S 图上把理想气体任意两状态间的热力学能和焓的变化表示出来（简
能为状态参数，与过程无关。
7.热力学能就是热量吗 ? 答：不是，热是能量的一种，而热力学能包括内位能，内动能，化学 能，原子能，电磁能，热力学能是状态参数，与过程无关，热与过程 有关 。 8.热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式：
q uw
2
q u pdV
1
分别讨论上述两式的适用范围 .
答： q u w 适用于任何过程，任何工质。
答：由于空气定温加热和定温放热不易实现， 故不能按逆向卡诺循环运行。 在压 缩空气制冷循环中，用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程。
18 混合气体中如果已知两种组分 A 和B的摩尔分数 xA>xB ，能否断定
质量分数也是 ωA>ωＢ？
答：否。 i
xi M eq
M i ，质量分数还与各组分的摩尔质量有关。
二图示题
1. 利用 p—v 图、 T— s 图分析多变指数 1<n<k 范围内的膨胀过程的性质。
解：首先在 p— v 图、 T — s 图上画出四条基本过程线作为分析的参考线，然后依题意画出多 变过程线 1-2，如下图所示：
过程线 1-2 在绝热线的右方和定容线的右方，这表明是热膨胀过程（即 过程线在定温线的的下方，表明是一降温过程。
要写出推到过程）。
.解：
6．将下图所示的水蒸气的饱和曲线和各热力过程相应地画到 T—S 图中。 其中 2-6、1-4、5-8 为等温线， 2-5-7 为等熵线， 1-C-2、3-4-5-6 为等压线 ；
解：
7.某气体工质经历可逆等温吸热过程 1-2，可逆多变膨胀过程 2-3( κ >n>1可), 逆等
3）热机和热源、冷源整个装置的熵的变化量；
4）整个装置的做功能力损失。
解：
300
t 0.8 c 0.8 (1
) 0.4
600
wo 100 0.4 40kJ
Q2 Q1 wo 100 40 60kJ
E xQ1
Q1(1 To ) 100 (1 288 )
TH
1300
77.8kJ
E xQ21
Q 2 (1 To ) T2
系。 3.促使系统状态变化的原因是什么？ 答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交 换与功的交换都是促使系统状态变。 4.经历一个不可逆过程后，系统能否恢复原来状态？包括系统和外界 的整个系统能否恢复原来状态？ 答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。 系统和外界整 个系统不能恢复原来状态。 5.工质及气缸、活塞组成的系统经循环后，系统输出的功中是否要减 去活塞排斥大气功才是有用功？ 答：不一定。主要看输出功的主要作用是什么， 排斥大气功是否有用。 6.能否由基本能量方程得出功、热量和热力学能是相同性质的参数结 论？ 答：不会， Q U W 可知，公式中的 U 为热力学能的差值，非热力学能，热力学
37. 相对湿度较高的空气，其露点温度也较高； ( ×)
38. 湿饱和蒸汽的焓等于饱和水的焓加上干度乘以汽化过程中 1kg 饱
和水变成干饱和蒸汽所吸收的热量； ( √)
39. 过热蒸汽的温度总是大于未饱和水的温度； ( × )
40. 湿空气在总压力不变，干球温度不变的条件下，湿球温度愈低，
其含湿量愈小。（√）
一判断题 1. 均匀则一定平衡。反之平衡也一定均匀； （×） 2. 稳定状态一定是平衡状态； （×） 3. 判断一个热力过程是否可逆的条件是准平衡过程且无耗散效应； （√） 4. 焓只有在流动工质中才存在； （×） 5. 对于定压过程热力学第一定律的表达式可写为 q h ；（√） 6. 闭口热力系吸收一定热量后，其熵一定增大； （√） 7. 用压力表可以直接读出绝对压力值； （×） 8. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程； （×） 9. w pd v 可用于准平衡过程求功量； （×） 10. 热力系没有通过边界与外界交换能量，系统的热力状态也可能变 化；（×） 11. 初、终态相同的热力过程，不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵 变；（×） 12. 任意可逆循环的热效率都是 ηt =1-T2/T 1；（×） 13. 经不可逆循环，系统和外界均无法完全恢复原态； （×） 14. 理想气体的 Cp,Cv 值与气体的温度有关， 则它们的差值也与温度有 关；（×） 15. 气体的比热可以从 - ∞变化到 +∞的任何值；（×） 16. 理想气体的比热容与工质、温度和过程有关； （√） 17. 理想气体任意两个状态参数确定后，气体的状态就一定确定了； （×） 18. 理想气体的的焓只和温度有关，是状态参数，而实际气体的焓不 是状态参数；（×） 19. 工质稳定流经热力设备时， 所做的技术功等于膨胀功减去流动功； （√） 20. 多变过程即任意过程； （×） 21. 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 满足 0<n<1 ； （√） 22. 定温压缩是压气机最理想的工作模式； （√）