工程热力学习题及答案

题目类型

一、填空题

二、简答题

三、分析推理题

四、证明题

五、说明题

六、计算题

一、填空题（共30分，每空1分）

1、可逆过程是准静态过程的充分条件。

2、系统与外界既无能量交换又无质量交换的系统叫做孤立系统。

3、如大气压力为0.1MPa，则容器内真空度的最大值为0.1 MPa。

4、处于平衡状态的系统，其内部不存在势差。

5、膨胀功、技术功以及系统进出口的流动功四者的关系式为w t+p2v2=w+p1v1

6、制冷系数的取值范围是（0，+∞）。

7、范德瓦尔方程提出的基本观点为：实际气体分子本身占有体积，实际气体分子

间存在吸引力。

8、压缩因子的定义是实际气体的比热与按理想气体求得的比热的比值。

9、定容过程加给系统的热量用于提高系统的内能；定压过程加给系统的热量用于

提高系统的焓。

10、理想气体的真实比热不仅与气体的种类有关，还与气体的温度有关。

11、气体总压力与分压力之间遵循道尔顿定律；总容积与分容积之间遵循阿密盖

特定律。

12、闭口系统的特点是控制质量；开口系统的特点是控制体积。

13、理想气体绝热节流前后，熵增大，温度不变。

14、活塞式压缩机的余隙对排气量有影响；对单位压缩轴功无影响。

15、在卡诺循环中，对热效率影响较大的是低温热源的温度。

16、凝华现象只有在物质的三相点压力以下才可能发生。

17、热力学第二定律的数学表达式为ds iso≥0 。

18、喷水蒸气加湿的过程为等温加湿过程，喷水加湿的过程为等焓加湿过程。

19、如1 kg湿空气中含有0.5kg水蒸气，则这种湿空气的含湿量为1000g/kg（a）。

20、获得超音速气流的两个条件是βb≤βc和采用渐缩渐扩喷管。

21、相对于蒸气压缩制冷而言，空气压缩制冷的缺点是制冷系数小；和单位工致的制冷量小。

22.在等熵流动中，由亚音速气流加速为超音速气流的过程中，以下参数是如何变化（增大、减小）：温度减小、比容增大、音速减小。

二、简答题：（共20分，每小题5分）

１、简述背压式热电循环的原理，说明其意义。

在朗肯循环的基础上，将汽轮机的背压提高，自汽轮机排出的尾气不进入冷凝器，而是供给热用户。用户将蒸汽的汽化潜热用掉后将冷凝水返回到热电厂继续循环发电（3分）

意义：尽管热效率有所降低，但热能利用率提高了。（2分）

２、冷却塔能否制取低于环境温度的冷却水？说明理由。

能。（2分）；

原因：冷却塔冷却水的过程是热湿交换过程，并非显热交换。理论上讲，制取的冷却水的最低温度可以达到环境对应的湿球温度，而湿球温度低于干球温度（环境温度）。（3分）

３、说明用饱和水蒸气表，求温度为t 、干度为ｘ的湿饱和蒸汽的比内能的过程。 由温度t 查饱和水蒸气表得：p 、v '、v ''、h '、h ''（1分）

则 h x x h h '-+''=)1( （1分）

v x x v v '-+''=)1( （1分）

pv h u -=即可。 （2分）

4、意义有二，

1）可减少总的压缩耗功；（1分）

2）降低设备的排气温度。（1分）

其示功图分析如下：（3分）

5.在选择制冷剂时，通常要考虑其饱和液体线要陡一些，为什么？

答：制冷剂饱和溶液线陡，此时经过节流阀时节流损失就小，循环的制冷系数就高。（5分）

6.范德瓦尔方程是基于理想气体状态方程修改而来的，说明其观点。

答：理想气体的状态方程为：νRT

p =； （1分）

修正：1）考虑到分子本身占有体积，则b RT

p -=ν （2分）

2）考虑到分子之间的相互吸引力，则

2v a b RT p --=ν （2分） 7.背压式热电循环能否提高热电厂的热效率？采用此循环的意义何在？ 答：背压式热电循环不能提高热电厂的热效率。（2分）

采用背压式热电循环反而会降低热电厂的热效率。采用热电循环的意义在于提高热电厂的热能的利用率。（3分）

8.何谓凝华现象？试结合水的相图分析说明之。

答：气态直接变为固态的过程。（2分）

如图所示，当压力低于三相点压力时，如温度下降穿越气固线AD 时，水蒸气就会直接变为固体水即冰。（3分）

9.何谓准静态过程和可逆过程？说明其相互关系。

答：准静态过程：由一系列无限接近的平衡状态组成的热力过程。（2分） 可逆过程：系统进行正反两个热力过程后又回到初态，系统外界也能回到初态的热力过程。（2分）

可逆过程一定是准静态过程；但准静态过程未必是可逆过程。（1分）

10.在冷藏柜中拿出来的袋装蔬菜，其内壁总是湿漉漉的，为什么？

答：室外环境下袋装的蔬菜放入冷藏柜后降温时，通常将降至环境对应的露

点温度（3分）。此时袋内空气将结露，因此当从冷藏柜中拿出的袋装蔬菜其内壁通常都是湿漉漉的。（2分）

11.活塞式压缩机的余隙对排气量和单位压缩轴功有什么影响？

答：活塞压缩机的余隙对排气量有影响，将使排气量减小；（3分） 活塞压缩机的余隙对理论压缩轴功没有影响。（2分）

12.如何才能使亚音速气流加速到超音素气流？

答：欲使亚音速气流加速到超音速气流应满足有两个条件：

1）c b ββ〈（2.5分）

T

S

789 2）采用缩放式喷管。（2.5分）

13.结合水的相图说明结冰和结霜的过程。 答：水的相图如下图：

（3分）由水的相图知，空气中水蒸汽的分压力大于三相点压力时可以结冰（1分）；空气中水蒸汽的分压力小于三相点压力时可以结霜（1分）

14.如何利用平均定压比热表，计算温度为100℃～300℃之间的空气的平均定

压质量比热？

答：由平均比热表查得：

1000|p c 及3000|p c （2分） 则100300|100|300|10003000300

100-⨯-⨯=p p p c c c （3分）

15、 在T-S 图上绘制背压式热电循环的循环过程图，并写出过程的吸热量、供热量、发电量、发电效率和热能利用率的表达式。

答：

吸热量：q 1=h 1-h 3

供热量：q 2= h

2-h 3

发电量：012w h h =- 发电效率： 热能利用率 16、在蒸气压缩制冷循环中节流阀代替膨胀机有什么优缺点？在T-S 图上绘

出这个循环，并指出可表示节流损失

的面积。

答：优点：机构简化、运行可靠。

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1

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