发布时间 : 星期三 文章热力学试题集vol-2 - 图文更新完毕开始阅读
工程热力学试题集
②q=?u+w是闭口系统的热力学第一定律表达式，不适用于开口系统。 ③系统对外作功一定等于外界所接受到的功。
4. 已知100℃时水蒸气的定压比热容为2.0281kJ/(kg?K)，通用气体常数为
8314.41kJ/(kmol?K)，从而算得其定容比热容为1.6662 kJ/(kg?K)。算得对吗？为什么？
5. 压力变化和截面变化都可以影响气体流动过程，两者的关系应如何评价？ 6. 写出卡诺定理的内容。 7. 液态和气态相互转换过程、固态和液态相互转换过程以及气态和固态相互转换过程
各称为什么？
8. 在T-s图中，不同的定压线和不同的定容线的相对位置如何？ 9. 使空气冷却到露点温度以下可以达到去湿的目的，而将湿空气进行等温压缩，能否
达到去湿的目的？
10. 气体压缩机采用多级压缩、级间冷却有什么作用？。 二 计算题（每题10分，共60分）
1. 已知新型制冷工质HFC134a（氟里昂134a，CH2F-CF3）的分子量为102.031，临界
温度为101.15℃，临界压力为4.064MPa，试求它的临界比容。
2. 已知一个热力循环由五个过程组成，依次是绝热压缩、定容加热、定压加热、绝热
膨胀和定容放热过程，循环工质为空气，压缩前工质的状态为0.17MPa、60℃，压缩后的压力为7.18MPa，循环的最高压力为10.3MPa，排气开始时的压力为0.398MPa，求循环的热效率。
3. 0.005MPa时饱和水的温度为32.90℃，焓为137.77kJ/kg，熵为0.4762kJ/(kg?K)，比
容为0.0010052m3/kg。通过水泵使水的压力提高到20MPa，试求：水的焓变。 4. 0.7MPa的饱和水蒸气的温度为164.96℃，焓为2762.9kJ/kg，熵为6.7074kJ/(kg?K)，
比容为0.27274m3/kg。通过一拉伐尔喷管后出口温度为4℃，压力为812.9Pa，此时饱和水焓为16.80kJ/kg，熵为0.0611kJ/(kg?K)，比容为0.0010000m3/kg，饱和蒸汽焓为2508.3kJ/kg，熵为9.0514kJ/(kg?K)，比容为157.267m3/kg。求喷管出口蒸汽流速等于多少（水蒸气进入喷管的速度为10m/s）？
2??v???p?5. 已知比热容关系式cp?cv??T??????，试证明理想气体的迈耶
?T?v???v??p??T???p????T??v?T????T?p2公式cp–cv=R。
6. 工作在1200K和300K两个热源之间的卡诺循环的热效率是多少？
答案： 一 问答题
1. 熵的变化为零。从A到B系统吸热T?S，从B到A系统放热T?Sf,BA=T(?SBA-?Sg)，
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因此总的传热为T?S+T(?SBA-?Sg)=-T?Sg，系统向外放热。(注：?SBA=-?S)
2. w=wt+?(pv)，实际循环均属流动系统，随工质运动必有pv功的变化，从而膨胀功
中必有?(pv)部分不可对外输出。wt即是技术上可资利用的功。 3. ①不对。熵增原理使用前提是孤立系统，而生物圈不是孤立系统。
②不对。它适用于一切系统。
③不对。当系统边界上存在摩擦等不可逆损失时，外界接受到的功要少。。 4. 不对。这是按迈耶公式计算的，而迈耶公式只适用于理想气体。
5. 压力变化为主，截面积变化为辅，压力变化是内因，截面积变化是外部条件，但在
一定条件下也可能转化成截面积变化起主要作用，两者的关系的对立统一的。 6. 在两个恒温热源之间工作的所有热机中，可逆热机的效率最高。。
7. 液态转化成气态称为汽化，气态转化成液态称为凝结，固态转化成液态称为熔解，
液态转化成固态称为凝固，气态转化成固态称为凝华，固态转化成气态称为升华。 8. 在T-S图中，随着压力的升高，定压线向左上侧移动；随着比容的增加，定容线向
右下方移动。 9. 可以。
10. 作用有两个：一是可以使压缩过程接近等温，减少压缩机耗功；二是可以减轻余隙
容积的影响。 二 计算题
1. 气体常数R=Rm/?=8314.41/102.031=81.49J/(kg?K)
227R2TC27?81.492?374.3262
?范德瓦尔常数a==96.578(Pa?m/kg) 664pC64?4.064?10范德瓦尔常数b=
RTC81.49?374.3?=9.382×10-4(m3/kg) 68pC8?4.064?10临界比容vC=3b=3×9.382×10-4=2.8145×10-3(m3/kg) 2. ?t=1-Q2/Q1=1-Q51/(Q23+Q34)
R=0.287kJ/(kg?K)，cp=1.004kJ/(kg?K)，cv=0.717kJ/(kg?K)
?p2T2=T1??p???1?k?1?k?=333.15??0.17??1.4?17.18?1.4=970.775K
T3=T2(p3/p2)=970.775×(10.3/7.18)=1392.62K T5=T1(p5/p1)=333.15×(0.398/0.17)=779.96K ?p4?T4=T5??p??5?k?1?k?10.3=779.96???0.398?1.4?1?1.4=1925.94K
Q23=cv(T3-T2)=0.717×(1392.62-970.775)=302.46kJ/kg Q34=cp(T4-T3)=1.004×(1925.94-1392.62)=535.45kJ/kg Q51=cv(T1-T5)=0.717×(333.15-779.96)=-320.36kJ/kg
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?t=1-320.36/(302.46+535.45)=61.77%
3. 水可视为不可压缩流体，水泵可视为绝热系统：q=0
??h=-wt=--?vdp=v(p2-p1)=0.0010052×(20×106-0.005×106)=20098.974J/kg
12h2=h1+?h=137.77+20.099=157.889kJ/kg
4. x2=(s1-s')/(s\
h2=x2h\2)h'=0.7393×2508.3+(1-0.7393)×16.80=1858.77kJ/kg
2c2=2(h1?h2)?c1=(2×(2762.9-1858.77)×103+102)?=1344.76m/s
5. 理想气体状态方程pv=RT R??p?RT??v? ???，????2
pv??v?T??T?p?R??RT?R2RT??v???p? cp?cv??T??????T??p????2??T22?R ?T?vpv??p??T???v?6. ?t=1-T2/T1=1-300/1200=0.75
2225. 东北大学2001年攻读硕士学位研究生试题
一. 问答题（每题4分，共40分）：
1. 自然界的一切过程都是自发地朝着一个特定的方向进行的吗？可不可以朝着相反的方向自动进行？
2. 热力学第二定律告诉我们，物质的温度越高，其可用能越多。然而在采暖工程中，从前以蒸汽供热为主，近十几年却改为以温度较低的热水供热为主，这不是浪费可用能吗？请解释。
3. 所有状态参数都不随时间变化的状态是否一定是平衡状态？
4. 分析湿空气问题时，为什么不用每单位质量湿空气，而选用每单位质量干空气作为计量单位？
5. 湿球温度低于环境大气温度，这是否推翻了热力学第二定律？ 6. 促使流体增速的根本原因是什么？喷管的几何形状起什么作用？
7. 水的三相点参数为pTr=611.2Pa、TTr=273.16K、vTr=0.00100022m3/kg，若焓值为0kJ/kg，那么内能（热力学能）是多少？
8. 学习压气机理论时，我们说等温压缩比绝热压缩省功，然而在动力循环和制冷循环中，为什么不使用等温压缩？
9. 秋冬之交，大地上经常有霜冻。有霜冻的夜晚一般是晴天还是阴天？为什么？
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10. 填空格：（如右图，理想气体）
1–2 2–3 3–4 4–1
?u -860
q 0 1300 0 -714
w -550
1 4 p 2 3
v 二. 计算题（每题10分，共60分）：
1. 在气缸–活塞装置中的1kg氮气，从0.3MPa、157℃膨胀到0.1MPa、17℃，作出膨胀功46kJ/kg，如果周围环境的温度为7℃，并设比热容为定值，试求：①氮气的内能（热力学能）、焓和熵的改变量；②氮气与外界的热交换量；③此过程是否可逆？④有无可用能损失（作功能力损失）？损失多少？
2. 已知水的临界点参数为pc=22.12×106Pa、Tc=647.30K、vc=0.00317m3/kg，zc=0.229,试求其气体常数。
3. 已知某煤矿伴生气的容积成分为：yH2=50%，yCH4=36%，yC2H6=4%，yCO=6%，
yN2=2%，yO2=0.5%，yCO2=1.5%，试换算成质量成分，并求此气体的平均（折合）分子量。
4. 一蒸气再热动力循环装置的蒸气初参数为p1=16.50MPa，T1=808.15K，再热压力为p2=3.84MPa，T2=808.15K，排汽压力为p=0.004MPa，装置输出功率为300MW，每年运行8000小时，煤炭的发热量为23000kJ/kg，试求其年发电量和耗煤量。（锅炉效率、发电效率等等均为1）
已知：当p=4000Pa时，ts=28.981℃，h’=121.41kJ/kg，h”=2554.1kJ/kg，s’=0.4224kJ/(kg?K)，s’=8.4747kJ/(kgK)；当p=165bar，t=535℃时，h=3390.625kJ/kg，s=6.4109kJ/(kgK)；当p=165bar，t=29.354℃时，h=137.98kJ/kg，s=0.4224kJ/(kgK)；当p=38.4bar，t=535℃时，h=3526.07kJ/kg，s=7.2118kJ/(kgK)；当p=3.84MPa，t=304.17℃时，h=2979.2kJ/kg，s=6.4109kJ/(kgK)； 5. 如图所示装置中，气缸内气体的初始参数为V1=0.01m3，p1=0.1MPa。这时弹簧刚好与活塞接触，但相互之间没有力的作用。如果将气体加热至V2=0.02m3，p2=0.3MPa，与此同时，活塞上移，压缩弹簧。已知弹簧力正比于活塞从最初位置开始的位移。取气缸内气体为系统，求：①试导出过程1–2的过程
Q 方程，并在p–V图上表示其过程线；②确定过程中系统所作的功。
6. 设空气喷管的工作条件为滞止压力二(5)题p0=0.0987MPa，滞止温度t0=15℃，背压pb=0.0126MPa，
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