1、个 性 化 教 育 任 务 书专业班级： 建筑环境和能源应用工程 学生姓名: 张鑫 学 号: 13L1404223 题 目： 工程热力学强化训练 2017.112017.121一选择题1压力为 10 bar 的气体通过渐缩喷管流入 1 bar 的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（ ） 。（A） 流速减小，流量不变 （B）流速不变，流量增加（C） 流速不变，流量不变 （D）流速减小，流量增大2系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（ ）。（A） 系统的初、终态 （B）系统所经历的过程（C）（ A）和（B ） （D） 系统的熵变3不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之
2、后，其结果只能是（ ）。（A）全部水变成水蒸汽 （B）部分水变成水蒸汽（C）部分或全部水变成水蒸汽 （D）不能确定4. 绝热体系与外界没有（ ）交换（A）热量 （B）物质 （C）功 （D）金钱5. 在所有的压力中，哪个是状态参数（A）绝对压力 （）分压力 （）表压力.功损来自于（ ）（A）不等温传热 （）物质交换 （C）运动摩擦7.不可逆损失来源于（ ）（A）运动摩擦 （B）不等温传热 （C）任何耗散效应 (D) ABC8.干度 X 的取值不可以是 X（ ）1（A）等于 （B）大于 （C）小于9.不可逆循环的熵产不可能是（ ）（A）等于 0 （B）大于 0 （C）小于 010.卡诺循环热及效率
3、比实际热机效率（ ）（A ）小 （B）二者相等 （C） 大2 填空题 1.蒸汽的干度定义为 。2.马赫数的定义式为 。3.卡诺循环包括两个 过程和两个 过程4.水蒸气的汽化潜热在低温时较 ，在高温时较 。5.在 TS 图上，定压线的斜率是 ，定容线的斜率是 。6.纯物质 PV 图临界等温线在临界点出的斜率和曲率都等于 。 27.剩余性质是指在相同的温度和压力下 热力学性质之差。8.超额性质是指 热力学性质之差。9.混合法则描述的是 的关系，他的提出是解决 的 计算问题。10.放热反应，平衡常数随温度的升高而 。三.简答题1.试画出蒸汽压缩制冷简单循环的 T-s 图，并指出各热力过程以及与过程相
4、对应的设备名称。2.用蒸汽作循环工质，其放热过程为定温过程，而我们又常说定温吸热和定温放热最为有利，可是为什么蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低？3.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？4.当工质为定值比热容的空气时，试问可逆定压过程中加入的热量有百分之多少转变成膨胀功？5.向充满湿空气的刚性容器内加入等温的干空气，问：水蒸气的分压力、相对湿度、含湿量以及湿空气比焓和比体积如何变化？6. 有人提出一个循环 1-2-3-1：其中 1-2 是可逆定温吸热过程、2-3 是可逆绝热过程、3-1 是不可逆绝热过程，如图所示，1、2、3 分别
5、为平衡状态，试问循环能否实现，为什么？7.试在 T-s 图上表示简单蒸汽动力循环（朗肯循环）,说明组成循环的热力过程并指出在何种设备中进行。 8.解释一下为什么深秋的早晨会结露？9.向充满相对湿度为 的湿空气的刚性容器内充入干空气，若平衡后容器内温度不变， 则相对湿度、含湿量和水蒸汽分压力怎么变化。10. 试写出三种改善燃气轮机热效率的措施。213STpv3四、 计算题1.空气进入压气机前的状态为 ，压缩过程按31151 02.,0,0. mVCtPap多变压缩处理，压缩终了的状态是 求：（1）多变指数22 .3n；（2）压气机的耗功；（3）压缩终了的温度；（4）压缩过程中传出的热量。设空气的
6、比热容为定值， 。 )./(4.)/(87.0 KkgJcKkgJRPg 2.某热机工作于 和 两个热源之间，吸热量 ，环境温度T152 kgJq/601为 285K， 若高温热源传热存在 50K 温差，热机绝热膨胀不可逆性引起熵增0.25kJ/kg.K，低温热源传热存在 15K 温差，试求这时循环作功量、孤立系熵增和作功能力损失。3. 内燃机混合加热理想循环，已知 ， ， ，压缩比kPap1.98Cto201 310mV，定容增压比 ，定压预胀比 ，工质视为空气，比热为定值。178.13，KkgJcp/04. KgkJRg/270试计算：（1）画出循环 T-s 图；（2）循环各状态点的压力，
7、温度和比体积；（3）计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。4.某气体可作定比热容理想气体处理。其摩尔质量 ，摩尔定压热容molkgM/028.为定值。气体从初态 ， ，在无摩擦的情)/(10.9,0KmolJCmp Pap41 KT41况下，经过 的多变过程，膨胀到 。试求终态温度、每千克气体所作25.n.02的技术功、所吸收的热量及熵的变化。5.压力 ，温度 的空气，流经一喷管进入压力保持在 的MPa.1 CTo71 MPapb6.0某装置中，若流过喷管的流量为 ， ， ，求：skg/3kgJRg/87. kgJcp/4.1喷管的形状，出口截面积，最小截面及出口处的流速。 6. 如图所示
8、，已知气缸内空气 p1=2105Pa，弹簧刚度 k=40kN/m，活塞直径 D=0.4m，活塞重可忽略不计，而且活塞与缸壁间无摩擦。大气压力 p2=5105Pa。求该过程弹簧的位移及气体作的膨胀功。Q图 .44参考答案一、 1-5 AAAAA 6-10 CDBBA二、 1.湿空气中含干蒸汽的质量/湿蒸汽的总质量2.M=c/a3.定温变换、定熵变化4.小、大5.对数曲线、对数曲线6.07.真实气体与理想气体8.真实溶液与理想溶液9.混合物的虚拟参数与所含纯组分以及组成之间、混合物热力学性质10.降低三、1.蒸汽压缩制冷简单循环的 T-s 图.1-2 为定熵压缩过程，在压缩机中进行；2-3 为定压
9、冷凝过程，在冷凝器中进行；3-4 是节流降压过程，在节流阀中进行；4-1 为定压蒸发过程，在蒸发器中进行。2.考察蒸汽动力循环和柴油机循环的热效率时，根据热效率的定义 知1212Tqt 道，热效率的大小与平均吸热温度和平均放热温度有关。平均吸热温度越高，热效率越高。蒸汽动力循环由于受到工质和材料的限制，其平均吸热温度是 600左右；而柴油机循环的平均吸热温度是 1300左右，所以蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低。3.压气机定温压缩与绝热压缩时所需要外界提供的功不一样，而需要外界提供的功等于压缩过程的技术功，定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小，所以定温压缩反较绝热压缩更为经济。如 p-v
10、图所示的压缩过程，可以看出定温压缩的技术功是 P1-1-2T-p2-p1 的面积，绝热压缩的技术功是 P1-1-2s-p2-p1 的面积。显然定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小。4.由热力学第一定律第二表达式 ，可逆定压过程中加入的热量 vdphq cpdthq。由热力学第一定律第一表达式 ，膨胀功 。将 代入wuduq膨胀功的表达式，得到 cvctw15.水蒸气的分压力不变；相对湿度不变；含湿量减小；湿空气比焓减小；比体积减小。6.不能实现，整个循环只有一个换热过程，将热全部变为功，违反热力学第二定律。或：用克劳修斯积分不等式来判断。Ts12340pv0P1P212T 2s57.1-2 是
11、定熵膨胀-汽轮机， 2-3 是定压放热-冷凝器， 3-4 是定熵压缩-水泵，4-1 是定压吸热-锅炉。8.由于深秋的早晨温度比较低，于是该温度对应的水蒸汽的饱和压力降低，而空气中水蒸汽的分压力不变，这样就导致空气的相对湿度增加，当其超过 100时，就会有液体的水出现。此时空气的温度低于水蒸汽的分压力对应的饱和温度，即露点温度，所以出现露水。9.由含湿量的定义 知道水蒸汽的质量没有变化，而干空气的质量增加所以含湿量avmd减小；由水蒸气的状态方程 知道容积和温度水蒸气的质量都没有变化所以TRVpgvv水蒸汽分压力不变；相对湿度为不变 。10.采用回热，压气机采用分级压缩中间冷却，燃气轮机采用分级
12、膨胀中间再热，提高进入燃气轮机的燃气温度压力等热力参数措施，可以提高燃气轮机的热效率。四、1.解：（1）多变指数 n274.10.3l.2l)( 521221 VpVpn（2）压气机的耗功 J mPamPapnWt 3 35352104.6 021.120.27.)( 负号表示压气机消耗技术功（3）压缩终了的温度)(6.7)1032()75()( 24.5122 KpTn （4）压缩过程中传出的热量)(.328.0251 kgRVmg tpt WTcHQ)(1所以 )(1028.410.6)3.67(4. 33J2.解： 孤立系熵增由三部分组成：高温热源传热存在 50K 温差而产生的熵增，绝热
13、膨胀不可逆性引起熵增 0.25kJ/kg.K，低温热源传热存在 15K 温差产生的熵增。 )/(5.0861 KkgJqs)/(.75 高 差)/(2.kJs不 可 逆)/(315)2.0.7.0(33012 kgJsq 不 可 逆高 差6所以循环作功量 )/(285316021 kgJqw.5830252 Kqs 低 差孤立系熵增 )/(35.0.2.0. KkgJsiso 低 差不 可 逆高 差作功能力损失 )/(.135.0280 kgJTis 3.解：各状态点的参数2 点 )(108.51703532 mV8.94.MPapk)(9.02 KT3 点 353.2.81)(6.924 点
14、 )(104.7035534 mVMPap.)(293.18KT5 点 15m)(25.03.180.4415 MPappk )(.763829.15Tk循环吸热量)(182 )163829(104)1(769370.)(441JTccQpvpv 循环放热量 7)(391)293.761(2870.)(34152JTmcQv循环净功 )(821 JQWnet 循环热效率 67.09tt4.解：多变过程（ ）5.（1）终态温度KMPaKpTn 14.30)4.01()( 25.1122 （2） )/(9.6/8.0345kgJmolkgJMRg 每千克气体所作的技术功为kgJ MPaKkgJpT
15、nwnt/8.143 )4.01(4)/(2965.015.)( 25.1121, （3）所吸收的热量)/(45. )/(12.080.9345.92.1)(,00KkgJKkgJnMCRncc mpmppVkgJTcqn /15.43)01.3()/(.12 （4）熵的变化)/(50.123 4.01ln)/(96.140.3ln8.9ln12120KkgJ MPaKkgJmopRTcsgp 5. 解 ： 求滞止参数因 ，所以初始状态即可认为是滞止状态，则1fc, 10pKT302710选型58.4.5.160crbMPap所以，为了使气体在喷管内实现完全膨胀，需选缩放喷管，则 。MPapb
16、6.028求临界截面及出口截面参数（状态参数及流速）MPaprc 792.05.128.0KKTkr 0.25.34.1/0/)(0 kgmagJpRvcrgcr /9.10792.)/( 36skkgf .16025)/(84, 或 )(20, crpcrf TMPab6.KMPaKTk 9.2305.16034.1/0/)1(022 kgmagJpRvg /6.2)/(8732smkgJTcf/6.3 )9.20()/(0420 出口截面面积2243289.1089. /671.csmkgcvqAf6.解：以弹簧为系统，其受力 =kL，弹簧的初始长度为kpL）（1=0.314m 32510
17、4.)2(弹簧位移 kApkL/)(21）（=0.942m325104.气体作的膨胀功原则上可利用可用功计算，但此时 p 与 V 的函数关系不便确定，显然，气体所作的膨胀功 W 应该等于压缩弹簧作的功 W1 加克服大气阻力作的功 W2，因此若能求出 W1 与 W2，则 W 也就可以确定。kJ58.29314.0)9.34.0(2221LLkdkJ84.109.25LAp9W =W1+W2=29.58+11.84=41.42kG心得：现在每次刷微博的时候，总有种不舍。人生中的一次转折又没转好。关于考研这件事，我真的不想说太多，大概就一句话，不付出怎么会有收获？我七月份决定考研，可能当时觉得有点晚
18、，现在回想起来一点都不晚。我有个习惯，做事情三分钟热度，半途而废，还总是给失败找借口。回过头想一想，如果当初不给自己找后路，一路走下去就能成功了。比如考研，我一开始也很努力的学习，很累也很爽，六点就到食堂吃早饭的那个感觉真的很棒。可是当了遇到了高数，遇到了拉格朗日，我就越来越不能专心的学下去。然后我就想”反正能找到工作，考研干啥，考上研以后也就这样” 。这些借口，真的阻挡了我考研的路。后来，我放弃了。那种感觉，真的很不爽，每天晚上刷微博看到那些关于考研的东西我都会愁一愁。现在我也舍不得取关那些博主，我希望每次看到他们的时候，都会想起自己现在走的这条路。希望它一直提醒我，做事情要坚持下去，不要给
19、自己找后路。我真的很羡慕那些做什么事都能坚持到底的人，一路风景尽收眼底。背着一个书包，十点多才回宿舍，我觉得这才是读书人，我祝福我同班的那几个用心学习的同志，都能考上研，实现自己的愿望。愿努力人成功，希望自己下次遇到困难，也能一路坚持下去，毕竟长这么大，我从来没有因为坚持而感动过自己。如果真的要聊一聊考研，我想说的只能是政治和英语。我觉得那个政治，真的是长了见识。我热爱着这个国家，热爱着这片土地，但我好像并不关心谁执政。我认为那些真的只是诗和远方，而我还活在眼前的苟且。好好的努力不放弃，以后无论如何也不能当一个诗人。这次的英语，让我知道了学好英语的重要性。我觉得以后的日子里，一定要多听多背单词
20、。我认为我考研这些天学的，比整个大学学的都多，真是遗憾，大学没有好好学习，更没有锻炼好自己，唯一的进步就是看了好多考试用不到的书，希望这些书能让我有力气在以后的日子拼的动。我最喜欢的女孩也考研了，我觉得她肯定能考的上，她很努力，祝幸运。生活这个东西没有重播，经历过两次高考的我还是比较清楚自己，所以这个可能是我一生的遗憾了，说遗憾有点严重，全是人生的一段旅途吧，但是很明显是软卧，因为这几个我在床上躺着的时间比较多。熬夜不是个好事，但是有些孩子熬夜学习，真的牛，早上起的还早。考研这段日子，如果对于那些认真学习的，真的是一段感动自己的时光。奔波在中区和新区之间，那个大雨的暑假，那个大一的宿舍楼，一起早贪黑的出门，那个人一天比一天少的自习室，都已经成了过去美好的岁月考研真的是一件好事。I guess when youre young, you just believe therell be many t. Later in life, you realize it only happens a few times.反正也经历一回，这辈子不会太遗憾，可能会有一点点后悔。我还记得 12 年第一次高考差成绩的时候，转眼都要大学毕业了，
