《工程热力学》期末考试卷及答案

昆明理工大学2012年《工程热力学》

期末考试卷及答案

考试科目：工程热力学 任课教师：包桂蓉

一、填空题（本大题有9小题，每小题2分，共18分）

1、相互接触的物体，若他们处于热平衡，则他们的___温度 __必相等。

2、 已知湿蒸汽的干度为，其中干饱和蒸汽的质量为6 kg ，则饱和液体的质量为 24 kg 。

3、工质绝对压力

p

与大气压力

p

b

及表压力p

e

或真空度

p

v

的关系：当

p >p

b

时，

p

p p e

b

+=；当

p

b

时，

p

p p v

b

-=。

4、用实际气体在两个恒温热源T 1和T 2进行一卡诺循环，则其热效率ηt

=

1

2

1T T T - 。 <

5、在相同温度的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都 相等 ，与可逆循环的种类 无关 。

6、空气的比定容热容c v 为718)(K kg J ⋅，气体常数为287)(K kg J ⋅；其比定压热容c p = 1005)(K kg J ⋅ 。

7、孤立系统是热力系统与外界无任何 能量 和__物质__交换的系统。 8、熵增加的过程 不一定 (填一定或不一定)是不可逆过程。

9、抽气回热循环改善了朗肯循环，其根本原因在于 水蒸汽的平均吸热温度提高了//提高了循环热效率 。

二、名词解释（本大题有4小题，每小题3分，共12分）

1、过热蒸汽：温度高于所处压力对应的饱和温度的蒸汽称为过热水蒸气。// 对饱和蒸汽继续定

压加热形成过热蒸汽。

,

2、闭口系统：热力系与外界无物质交换的系统。// 与外界只有能量交换而无物质交换。

3、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和。// 系统中的热力学能、动能和势能。

4、热力学第二定律的克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。// 热不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。

三、简答题（本大题有4小题，每小题5分，共20分）

`

1、热力循环按循环效果及进行方向可分为哪两类其各自的目的是什么

答：按循环进行的方向和产生的效果分：正向循环与逆向循环

正循环：将热能转化为机械能。

逆循环：消耗功，将热量从低温物体传至高温物体。

2、简述蒸汽参数对朗肯循环效率的影响。

答：（1）提高初温，可提高热力循环效率和增大膨胀终点的干度，但受金属材料耐热性能的限制。（2）在相同的初温和背压下，提高初压也可使热效率增大。会使乏汽干度降低，设备强度的问题。（3）降低背压可以显著提高循环热效率。受环境温度的限制。

// 提高初温、初压，降低终温、背压，均可提高循环效率。

；

3、压缩机压缩过程的多变指数n的取值范围是什么若想减少压缩机所消耗的轴功，压缩过程的多变指数n应增加还是减少

答：[]k

∈，若想减少压缩机所消耗的轴功，应接近定温过程，压缩过程的多变指数n应减少。

n,1

// 1

4、热力学第二定律能否表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能。”这种说法有什么不妥当

答：热力学第二定律的正确表述应是：热不可能全部变为功而不产生其它影响。所给说法中略去了“其它影响”的条件，因而是不妥当、不正确的。

// 不妥当，应表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能而不引起其他任何变化。”，少了“而不引起其他任何变化”这一句。

/

四、作图题（本大题有2小题，每小题5分，共10分）

1、画出蒸汽压缩制冷循环的T-s图，并说明各过程是在什么设备中完成的

作法一

1-2：压气机

2-3：冷凝器

3-4：节流阀

《

4-1：冷库

作法二

（

过程1-2在压缩机中完成；

过程2-3在冷凝器中完成；

过程3-4在节流机构中完成；

过程4-1在蒸发器中完成。

（上面这两幅图及答案都符合要求，都正确）

2、试在所给参数坐标图上定性地画出理想气体过点1的下述过程，分别指出该过程的过程指数n 应当在什么数值范围内(图中请标明四个基本过程线)：

$

1）压缩、升温、吸热的过程

2）膨胀、降温、吸热的过程。

p v

T

s

p v

T

s

答： (1) k n >； (2) k n <<1

五、计算题（本大题有4小题，，共40分）

;

1、（10分）5g 氩气经历一个热力学能不变的过程，初始状态

p 1

=Pa 100.65

⨯，K 6001

=t ，膨胀

终了体积V V 1

2

3=，氩气可作为理想气体，且假定热容为定值，求终温、终压及总熵变量。（已知Ar

的Rg=()K kg kJ ⋅）

解：氩气Ar 可看为理想气体，其热力学能只是温度的单一函数，故等热力学能过程也即等温过程，T 2=T 1=600K 。根据理想气体的状态方程有

Pa v v p p 66211

2102.03

1

106.0⨯=⨯⨯== 由附表查出Ar 的)/(208.0K kg kJ Rg ⋅=

1

21212ln )ln ln

(p p

mRg p p R T T c m S g p -=-=∆ K kJ /1014.16

.02

.0ln

208.0005.03-⨯=⨯⨯-= //

由于热力学能不变，故温度不变，K 60012==t t

—

定温：

v p

v p 22

11

=

⇒ Pa v v p p 66211

2102.03

1

106.0⨯=⨯⨯== )

229.03ln 208.0ln s 1

2K kg J Rg v

v ⋅=⨯==∆

K kJ s m S 10145.1229.010335--⨯=⨯⨯=∆=∆

2、（8分）空气在加热器中吸热后，流入喷管进入绝热膨胀（如图所示）。若已知进入加热器时空气的焓值为kg kJ 2801=h ，流速为s m c 501=，在加热器中吸收的热量为kg kJ 360=q ，在喷管出口处空气的焓值为kg kJ 5603=h ，试求喷管出口处空气的流速。

解：2

22

332

11c h c h q +=++

⇒

h c h c q 32

113222-++=

＝105602103602501028023323⨯⨯-⨯⨯++⨯⨯

[