矿大工程热力学套题答案.doc

1、套题 1 参考答案 一、 填空题 （每题 2 分，共 10 分） 1、一切 定压 2、 准平衡过程 无内部耗散 3、增大、减小 4、 75% 75% 5、 zRTpv 实际气体的比容 二、 是非题 （每题 1 分，共 10 分）（对者，错者） 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 三、 简答及作图题 （每题 5 分，共 25 分） 1、答： 不可逆过程相应外界的熵变化量大。原因如下： 不可逆时： 0 s u rs y sis o SSS 可逆时： 0 su rsy siso SSS 因系统可逆与不可逆时，初、终态相同，则 syssys SS ，于是 syssys SS

2、2、答： 未饱和空气 干球温度 t湿球温度 tw露点温度 tdp 饱和空气 干球温度 t=湿球温度 tw=露点温度 tdp ts A ttw h d 3 T 1 2 4 s 3、答： 4、答 : 应采用渐扩喷管，主要原因如下： 由截面面积和流速变化关系式： cdcMfdf )1( 2 对于超音速 1M ，因此欲加速超音速即 0dc ，知必须 0df ，故要选择渐扩喷管 5、答 1 2 压缩机 2 3 冷凝器 3 4 节流阀 4 1 蒸发器 制冷量 41 hhq ，制冷系数1241 hh hh 四、 计算题 （共 40 分） 1、解： 过程 Q（ kJ） W（ kJ） U（ kJ） 1-2 13

3、90 0 1390 T S 等温线 等熵线 等压线 等容线 所求线 2-3 0 395 -395 3-4 -1000 0 -1000 4-1 0 -5 5 根据热力学第一定律解析式： WUQ 分别计算。 1390121212 WQU 395121212 UQW 1 0 0 0121212 WQU 因为： 0dU 所以： KJUUUU 5)( 34231241 故： KJW 541 因为循环中 0390 KJQW ，所以该循环为正循环。 2、解： 1） 若过程为可逆的，则： 由绝热过程方程式： kVVPP )( 2112 得： bar 89.12 P 12112 )( kVVTT 得： KT 2

4、582 膨胀功为 1.59)589.1(14.0 3 4 02 8 7.0)1(1 4.14.01121 kkppkRTwKW 熵变：因 为为可逆绝热过程 0S 内能： 1.59 WU KW 焓变： 7.82 UkH KW 2）过程进行绝热真空自由膨胀为，为不可逆过程 则由第一定律： WUQ 0W 0U 所以： KTT 34021 所以 2112 VVpp 5.255.02 p bar 由于 21 TT 所以 0H 熵变 2.012ln287.0ln 21 ppRSKJ/kg.K 3、答： a）由表中可查得： 45时的饱和压力为 582.9sp KPa 则相对湿度为 %70 湿空气中水蒸气的分

5、压 7 0 7 4.6%705 8 2.9 vp KPa 则露点温度为 dpt 6 2 4.69 9 1.6 6 2 4.67 0 7 4.63839 38 dpt 求得露点温度为 : 227.38dpt b) 由于 35低于露点，因此定压冷却后为饱和状态相对湿度为 100%， 分压力即 35对应的饱和压力 5.622 KPa。 4、答： 这是喷管的校核计算问题 因为 528.0375.045.110 pppp bb则喷管出口压力 1 1 2.245 2 8.02 crpp MPa KppTT kk6.466528.0560 4.1 4.011212 smTTccp /1.4 3 3)(2 2

6、12 kgmpRTv /0 6 3 4 1.010112.2 6.466287.0 232 22 skgv fcq /74.580 6 3 4 1.0 1.43310864222 5、解： 1） 用卡诺定理证明 由卡诺定理工作在 1T 和 2T 之间的热机最大热效率为 4 0 02 5 011 12TTc 37.5% 热机实际效率为： cQW %7.681 0 4 7 5 03 6 0 0*201所以，此热机不可能造成 2） 用克劳修斯定理证明 热机对低温热源放出的热量为 kJWQQ 327503600*2010475012 则 01 3 02 5 03 2 7 5 04 0 01 0 4 7

7、 5 02211 TQTQTQ所以不可能 3） 用孤立系统熵增原理证明 套题 3 参考答案 . 填空题 (共 10 分，每空 1 分 ) 1. pdv ,vdp 2. 25 , 20 , 18 3. 不变 , 减小 , 减少 4. 任何热力 5. 30 . 判断题（ 10 分，每题 1 分） 1. 2. 3. X 4. 5. X 6. X 7. X 8. 9. X 10. X . 简答题（ 30 分，每题 6 分） 1. 答 : 相同点 : 1) 都通 过系统边界传递。 2) 均为过程量，非状态量。 3) 不仅和系统初终状态有关，而且和初态变化到终态的路径有关。 不同点 : 1) 驱动力 :

8、功 (力 ); 热 (温差 ) 2) 体现参数 : 功 (体积 ); 热 (熵 ) 3) 品质 : 功 (高品质有序能 ); 热 (低品质无序能 ) 功可完全转变为热量。反之，不能完全。 2. 答 : p v a b 3. 答 : 4. 答 : 由于曲线 12 下面面积大于曲线 1a2 下面面积 , 所以： 2112 aWW . H 为状态参数，故 2112 aHH 由第一定律 WUQ , 故 2112 aQQ . 5. 答 : 两热机效率相同 . 由卡诺定理知：同样热源间工作的可逆热机效率均相等。 . 计算题（共 50 分 1. 解 : T S a b 1) 111 TRvp g 111 p

9、TRv g 63105.8 117310287.0 = kgm /04.0 3 222 TRvp g 222 vTRp g M P a11.027.1 49010287.0 3 12112 )( nvvTT 252.11)27.1/04.0ln ( )1173/490ln (1)/ln ( )/ln (2112 vv TTn 2) kgkJTRcTcu gpv /4.490)1173490()287.0005.1()( kgkJTch p /415.686)1173490(005.1 )5.8 11.0(1(12 5 2.1 1 1 7 32 8 7.0)(1(1 252.1252.01121

10、 nng ppn TRw 779kJ/kg kgkJTcn knqv /288)1173490(718.01252.1 4.1252.11 Or kgkJwuq /6.2887794.490 04.0 27.1ln287.01 1 7 3490ln718.0lnln 1212 vvRTTcs gvkkgkJ ./36.099.063.0 2. 解 : 1) 临界压力： 3168.06.0528.0528.0 1 pp cr 由于 bcr pp , 因此应选择缩放喷管。 2) M P app b 2.02 kkppTT 11212 )( KTppT kk 4 3 86 0 0)6.0 2.0()

11、( 4.1 4.011122 smTTcc pf /6.5 7 0)4 3 86 0 0(1 0 0 52)(2 212 kgmp TRv g /6 2 9.0102.0 4 3 8102 8 7.0 3632 22 skgv Acq fm /27.2629.0 10256.570 42 22 3 T 1 2 4 s 3. 解 : 1) hkJQ /1200001 hkJQ /660002 45.055.011 2 0 0 0 06 6 0 0 011 12 QQtkwhkJQQW 15/5 4 0 0 06 6 0 0 01 2 0 0 0 021 2) hKkJSSSLhi s o ./6

12、7.963 0 06 6 0 0 033.1 2 3 0 故为不可逆 . 4. 解 : 1) 2) 1241 hh hh 53.3428.16572.1954 427.609428.1657 套题 5 参考答案 . 判断题（ 10 分，每题 1 分） 1. 2. X 3. 4. 5. 6. X 7. 8. X 9. 10. X . 填空（ 10 分，每空 1 分） 1. 热力学能 ,宏观动能 , 宏观势能 2. 大 , 小 , 0 3. 大于 4. 流体流速 , 当地音速 5. 过热 . 简答题（ 30 分，每题 6 分） 2. 答 : 见下图，绝热加湿后（近似等焓）干球温度将减小，湿球温度不变，露点温度升高。 2. 答 : 见下图 3. 答 : 取闭口系统和热源组成孤立系统。 孤立系统熵变等于两者熵变之和，即：h d 1 2 TdbTdbTdTdTw1=Tw2 p v n=0 n=1 n=k n= (a(b) s T n=n=n=n= (a) (b)