1、工程热力学习题集 一、填空题 1能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。 2孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。 3单位质量的广延量参数具有 参数的性质，称为比参数。 4测得容器的真空度 48Vp KPa ，大气压力 MPapb 102.0 ，则容器内的绝对压力为 。 5只有 过程且过程中无任 何 效应的过程是可逆过程。 6饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。 7在湿空气温度一定条件下，露点温度越 高 说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8克劳修斯积分
2、/QT 为可逆循环。 9熵流是由 引起的。 10多原子理想气体的定值比热容 Vc 。 11能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。 12绝热系是与外界无 交换的热力系。 13状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14测得容器的表压力 75gp KPa ，大气压力 MPapb 098.0 ，则容器内的绝对压力为 。 15如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 16卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。 17相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。（填大、小）
3、18克劳修斯积分 /QT 为不可逆循环。 19熵产是由 引起的。 20双原子理想气体的定值比热容 pc 。 21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。 22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。 23、热力平衡的充要条件是：（ ）。 24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。 25、卡诺循环由（ ） 热力学 过程组成 。 26、熵增原理指出了热 力 过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为 _。 32.在国际单位制中温度的单位是 _。 33.根据稳定流动能量方程，风机、水泵的能量方程可简化为 _。 34
4、.同样大小的容器内分别储存了同样温度的氢气和氧气，若二个容器内气体的压力相等，则二种气体质量的大小为2Hm_2Om。 35.已知理想气体的比热 C 随温度的升高而增大，当 t2t1 时， 212 ttt0 CC 与的大小关系为_。 36.已知混合气体中各组元气体的质量分数 i 和摩尔质量 Mi，则各组元气体的摩尔分数 i为 _。 37.由热力系与外界发生 _交换而引起的熵变化称为熵流。 38.设有一卡诺热机工作于 600和 30热源之间，则卡诺热机的效率为 _。 39.在蒸汽动力循环中，汽轮机排汽压力的降低受 _温度的限制。 40.燃气轮机装置定压加热循环的 _是决定循环热效率的唯一的条件。
5、41.与外界既无能量交换也无物质交换的热力系称为 _热力系。 42.热力系的储存能包括 _。 43. 已知某双原子气体的气体常数 Rr=260J/(kg k) ，则其定值定体质量比热容cv=_J/(kg k)。 44.已知 1kg 理想气体定压过程初、终态的基本状态参数和其比热容，其热力学能的变化量可求出为 u=_。 45.定值比热容为 cn 的多变过程，初温为 t1,终温为 t2，其熵变量 s=_。 46.水蒸汽的临界压力为 _MPa。 47.流体流经管道某处的流速与 _的比值称为该处流体的马赫数。 48.汽轮机的排汽压力越低，循环热效率越高，但排汽压力的降低受到了 _的限制。 49.压气机
6、增压比较大时，为了减少滞胀容积、提高容积效率，除了尽可能减小余隙容积外，通常还采取 _的措施。 50.未饱和湿空气的相对湿度值在 _之间。 二、单项选择题 1._过程是可逆过程。 ( ) A.可以从终态回复到初态的 B.没有摩擦 的 C.没有摩擦的准平衡 D.没有温差的 2.绝对压力 p, 真空 pv，环境压力 Pa间的关系为 ( ) A.p+pv+pa=0 B.p+pa pv=0 C.p pa pv=0 D.pa pv p=0 3.闭口系能量方程为 ( ) A.Q+ U+W=0 B.Q+ U W=0 C.Q U+W=0 D.Q U W=0 4.气体常量 Rr( ) A.与气体种类有关 ,与状
7、态无关 B.与状 态有关 ,与气体种类无关 C.与气体种类和状态均有关 D.与气体种类和状态均无关 5.理想气体的 是两个相互独立的状态参数。 ( ) A.温度与热力学能 B.温度与焓 C.温度与熵 D.热力学能与焓 6.已知一理想气体可逆过程中 ,wt=w,此过程的特性为 ( ) A.定压 B.定温 C.定体 D.绝热 7.卡诺循环如图所示 ,其吸热量 Q1=( ) A.RrT1ln21pp B.RrT1ln21vv C.T1 S34 D.T1 S21 8.在压力为 p 时 ,饱和水的熵为 s ;干饱和蒸汽的熵为 s。当湿蒸汽的干度 0ss B.ss s C.sss 9.电厂热力设备中， 内
8、的热 力过程可视为定温过程。 A.锅炉 B.汽轮机 C.凝汽器 D.水泵 10.可逆绝热稳定流动过程中 ,气流焓的变化与压力变化的关系为 ( ) A.dh= vdp B.dh=vdp C.dh= pdv D.dh=pdv 11.水蒸汽动力循环的下列设备中 ,有效能损失最大的设备是 ( ) A.锅炉 B.汽轮机 C.凝汽器 D.水泵 12.活塞式压气机 的余隙容积增大使 ( ) A.wc增大 , v减小 B.wc不变 , v减小 C.wc不变 , v不变 D.wc减小 , v减小 13.已知燃气轮机理想定压加热循环压气机进 ,出口空气的温度为 T1、 T2;燃烧室出口燃气温度为 T3,则其理想循
9、环热效率为 ( ) A 112TT B.121TT C.123TT D.132TT 14饱和湿空气的相对湿度（ ） A 1 B. =1 C. W D. Wt1，则应采用拉伐尔喷管。 （ ） 四、简答题 1.准平衡过程与可逆过程有何共同处 ?有何区别 ?有何联系 ? 2.理想气体状态方程有哪些常见形式 ?方程中的常数项与物性是否有关 ? 3.干饱和蒸汽与湿饱和蒸汽的状态参数各有何特点 ? 4.何谓汽流在喷管中的临界状态 ?何谓临界压力比 ?理想气体的临界压力比与哪些因素有关 ? 5.何谓汽耗率 ?何谓热耗率 ?它们与热效率有什么关系 ? 6.平衡状态与稳定态有什么联系与区别 ? 7.能量方程 q
10、= u+w 和 q=Cv T+21pdv的适用条件有何不同 ? 8.夏天，自行车在被太阳晒得很热的马路上行驶时，为什么容易引起轮胎爆破 ? 9.不可逆过程熵的变化如何计算 ? 10.在工程实际中，常引用哪些参数来表示因摩擦对喷管流动的影响 ?它们 之间有何关系 ? 五、名词解释 (每小题 5分，共 25 分 ) 1.热力系的储存能 2.平均质量热容 3.熵产 4.稳定流动 5.湿空气的焓 六、分析题 1、如图 1，某种理想气体有两任意过程 a-b 和 a-c，已知 b， c 在同一可逆绝热线上，试 分析 ： uab和 uac哪个大？ 2、某理想气体经历 4 个过程，如图 2 所示 。指出 各
11、过程加热或放热，膨胀或压缩。 3、请分析以下几种说法正确吗？为什么？ （ 1）熵增大的过程必为不可逆过程； （ 2）熵产 0gS 的过程必为不可逆过程。 4、 某循环在 700K 的热源及 400K 的冷源之间工作，如图 3 所示。 （ 1）用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆 ? （ 2）用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆 ? 图 3 图 1 图 2 七、计算题 1某蒸汽动力装置，蒸汽流量为 40 t/h，进口处压力表读数为 9.0MPa ，进口比焓为3440 kJ/kg；出口真空表读数为 95.06KPa ，比焓为 2240 kJ/kg
12、，当时当地大气压力为98.66KPa ，汽轮机对环境放热为 6.3 103kJ/h。试求： （ 1） 汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？ （ 2） 单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？ （ 3） 汽轮机的功率为多大？ （ 4） 若进出口蒸汽流速分别为 60m/s 和 140m/s 时，对汽轮机输出功有多大影响？ 2将 0.8kg 温度为 1000 的碳钢放入盛有 6 kg 温度为 18的水的绝热容器中 ，最后达到热平衡。 试求此过程中不可逆引起的熵产。 碳钢和水的比热容分别为 0 .4 7 /( )cc kJ kg K 和 4 .1 8 7 /( )wc kJ kg K 。 3、 0.5k
13、mol 某种单原子理想气体 ，由 25 ， 2m3可逆绝热膨胀到 1atm，然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到 2m3。 （ 1）画出各过程的 p-v 图及 T-s 图；（ 5 分） （ 2）计算整个过程的 Q， W， U， H 及 S。 4系统经一热力过程，放热 8kJ，对外作功 26 kJ。为使其 返回原状态，对系统加热 6 kJ，问需对系统作功多少？ 5一卡诺机工作在 800和 20的两热源间，试求： （ 1） 卡诺机的热效率； （ 2） 若卡诺机每分钟从高温热源吸入 1000 kJ 热量，此卡诺机净输出功率为多少 kW？ （ 3） 求每分钟向低温热源排出的热量。 6 kg1 空气从相
14、同初态 1 0.2p MPa 、 1 35t 经定容过程至终温 2 180t ，试求吸热量、膨胀功、技术功和初终态焓差。（空 气的 )/(004.1 KkgkJc p ，)/(717.0 KkgkJcV ， )/(2 8 7.0 KkgkJR g 。） 8、封闭气缸中气体初态 p1=8MPa， t1=1300 ，经过可逆多变膨胀过程变化到终态 p2=0.4MPa，t2=400 。已知该气体的气体常数 Rg=0.287kJ/(kgK) ，比热容为常数， cV=0.716 kJ/(kgK) 。 （ 1）求多变过程的多变指数； （ 2）求多变过程的膨胀功； （ 3）试判断气体在该过程中各是放热还是吸
15、热的？ 9.m=2.26kg 理想气体的气体常数 Rr=430J/(kg k)，比热比 k=1.35。初温 T1=477K，经可逆定体过程后终温 T2=591K。求 Q、 U、 W、 S。 10.设炉膛中火焰的温度恒为 tr=1500，汽锅内蒸汽的温度恒为 ts=500，环境温度为 t0=25，求火焰每传出 1000kJ 热量引起的熵产和作功能力损失。 11. 空气可逆绝热流过一喷管，入口压力 p1=0.7MPa ，温度 t1=800，出口压力p2=0.15MPa，此喷管是什么外型的喷管 ?入口空气流速忽略不计，比热容和比热比取定值，分别为 cp=1.004kJ/(kg K)， k=1.4，求
16、喷管出口空气的温度、流速、马赫数。 12. m=1.5kg 空气按可逆定温过程由初态 T1=328K,P1=0.25 106Pa 变化到终态 P2=0.15106Pa，空气的 Rr=0.287KJ/(kg k)，试求此定温过程的 Q、 W、 U、 H。 13. 空气在渐缩喷管进口截面上的压力 P1=1.5 106Pa，比体积 V1=0.065m3/kg， VC1 0；喷 管 出 口 截面 上 的 压力 P2=0.8 106Pa 出 口截 面 积 A2=14cm2 ； 设空 气 的Rr=287J/(kg k)， 比热容比 K=1.4。 试求： (1)喷管出口截面上的比体积 V2，温度 T2 (2
17、)空气流经出口截面时的速度 VC2 14. 某燃气轮机排气 1.20kg/s，温度为 T1=576K,定压排入温度 T0=283K 的环境；设排气的Cp=1.021KJ/(kg k)。试求每小时燃气轮机的排气热量中的有效能和无效能。 15.设炉膛中火焰的温度恒为 tr=1500，汽锅内蒸汽的温度恒为 ts=500，环境温度为 t0=25，求火焰每传出 1000kJ 热量引起的熵产和作功能力损失。 16. m=1.5kg 空气按可逆定 温过程由初态 T1=328K,P1=0.25 106Pa 变化到终态 P2=0.15106Pa，空气的 Rr=0.287KJ/(kg k)，试求此定温过程的 Q、
18、 W、 U、 H。 17某蒸汽动力装置，蒸汽流量为 40 t/h，进口处压力表读数为 9.0MPa ，进口比焓为3440 kJ/kg；出口真空表读数为 95.06KPa ，比焓为 2240 kJ/kg ，当时当地大气压力为98.66KPa ，汽轮机对环境放热为 6.3 103kJ/h。试求： （ 1）汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？ （ 2）单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？ （ 3）汽轮机的功率为多大？ （ 4）若进出口蒸汽流速分别为 60m/s 和 140m/s 时，对汽轮机输出功有多大影响？ 工程热力学习题集答案 一、填空题 1常规 新 2能量 物质 3强度量 4 54KPa 5
19、准平衡 耗散 6干饱和蒸汽 过热蒸汽 7高 多 8等于零 9与外界热交换 10 72gR11一次 二次 12热量 13两 14 173KPa 15系统和外界 16定温 绝热可逆 17小 大 18小于零 19不可逆因素 20 72gR21、 （压力） 、 （温度 ） 、 （体积） 。 22、 （单值） 。 23、 （系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零） 。 24、 （熵产） 。 25、 （两个可逆定温和两个可逆绝热） 26、 （方向） 、 （限度） 、 （条件） 。 31.孤立系； 32.开尔文 (K)； 33. ws=h2 h1 或 wt=h2 h1 34.小于 35. 221t
20、0tt CC 36. n1i iiiiM/M/ 37.热量 38.65.29% 39.环境 40.增压比 41.孤立 42 热力学能、宏观动能、重力位能 43.650 44.cv(T2 T1) ln12TT 46.22.1247.当地音速 48.环境温度 49.多级压缩、中间冷却 50.0 与 1 51.（物质） 52.（绝对压力）。 53.（ q=(h2-h1)+(C22-C12)/2+g(Z2-Z1)+wS）。 54.（温度） 55. (0.657)kJ/kgK。 56. (定熵线 ) 57.（逆向循环）。 58.（两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程） 59.（预热阶段、汽化阶段、过热阶段
21、）。 60.（增大） 二、单项选择题 1.C2.D3.D4.A5.C6.B7.A8.A9.C10.B11.A12.B13.B14.B15.D16.B17.A18.B19.B20.C21.C22.C 23.A 三、判断题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21.（） 22.（） 23.（） 24.（） 25.（ ） 26.（） 27.（） 28.（） 29.（） 30.（） 四、简答题 1.它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡状态的状态组成的过程。 它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在
22、，可逆过程不会产生任何能量的损耗。 一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。 2.1kg 气体 :pv=RrT mkg 气体 :pV=mRrT 1kmol 气体： pVm=RT nkmol 气体： pV=nRT Rr是气体常数与物性有关， R 是摩尔气体常数与物性无关。 3.干饱和蒸汽： x=1,p=ps t=ts v=v ,h=h s=s 湿饱和蒸汽： 00, 0w 边膨胀边放热 1-4： 1 4 4 1 4 10 n T T S S 且及 0, 0uq 14 01gRw T Tn边膨胀边吸热 1-5： 151 nk 5 1 5 1且 T S 0, 0uqw 边膨
23、胀边吸热边降温 3、请问一下几种说法正确吗？为什么？ （ 1）熵增大的过程必为不可逆过程； 答：不正确。熵增大的过程不一定为不可逆过程，因为熵增大包括熵流和熵产两部分，如果熵流大于 0，而熵产为 0 的可逆过程，上仍然是增大的。 （ 2）熵产 0gS 的过程必为不可逆过程。 答：正确。熵产是由于热力过程中的不可逆因素导致的，因此当熵产 0gS ，则此过程必定为不可逆 过程。 4、 某循环在 700K 的热源及 400K 的冷源之间工作，如图 3 所示。 （ 1）用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆 ? （ 2）用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆 ? 12 g 1 g21211d1 11nnR T Rpw p v T Tn p n
