西科大热工基础复习考试复习题.docx
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西科大热工基础复习考试复习题
西南科技大学
试卷一
一、选择(本大题16分,每小题2分)
1.某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态,表达式()正确。
(a)ds>dq/T(b)ds<dq/T(c)ds=dq/T
2.处于平衡状态的简单可压缩热力系统,其状态参数间的关系正确的是()。
(ρ为密度)。
(a)F=F(ρ,v,T)(b)F=F(ρ,v,P)(c)F=F(ρ,P,T)
3.用压力表测量容器内氧气的压力,压力表读数为25bar。
已知当地大气压力为1bar,则氧气的真实压力为()bar。
(a)26(b)25(c)24
4.在p-v图上,经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值( )
(a)大(b)小(c)相等(d)可能大,也可能小
5.理想气体1kg经历一不可逆过程,对外做功20kJ放热20kJ,则气体温度变化为()。
(a)提高(b)下降(c)不变
6.同一理想气体从同一初态分别经定温压缩、绝热压缩和多变压缩(1 (a)定温压缩(b)绝热压缩(c)多变压缩(1 7.理想气体等温过程的技术功为( ) (a)h1-h2(b)0(c) (d)v(p1=p2) 8.理想气体绝热流经节流阀,节流后稳定截面处的焓值( ) (a)升高(b)降低(c)不变(d)无法确定 二、判断正误(划“√”或“×”号)(本大题16分,每小题2分) 1.系统从外界吸收热量,温度一定升高()。 2.在热力循环中,如果工质不向冷源放热,则该循环的热效率可以达到100%()。 3.沸腾状态的水总是烫手的。 () 4.蒸汽抽汽回热循环每级抽汽量越大,循环热效率越大。 () 5.绝热过程一定是定熵过程。 () 6.供热系数一定大于1,制冷系数也一定大于1。 () 7.实际气体的压缩因子总不等于1。 () 8.任意可逆循环的热效率都是 。 () 三、填空(本大题16分,每小题2分) 1、稳定流动能量方程式应用于换热器时的简化形式 2、2kg空气从300K定压加热到700K时的吸热量为kJ(空气比定压热容 =1.004kJ/(kg·K)) 3、当湿蒸汽的干度x=0时,工质全部为。 4、一不可逆热机在高温热源Th和低温热源Tl之间工作。 高温热源熵变–1.5kJ/K;低温热源熵变2.5kJ/K,热机在绝热压缩过程中熵变0.2kJ/K;绝热膨胀过程中熵变0.7kJ/K;取高温热源、低温热源和热机为系统,则完成循环后此系统的熵变 S系=___kJ/K。 5、已知氧气在250K时 =0.913kJ/(kg·K), =0.653kJ/(kg·K)。 则该气体的气体常数R g=___kJ/(kg·K)。 6、一热泵工作时向高温热源传递热量50kJ,消耗掉的机械能20kJ,供暖系数为。 7、已知氧气在100℃时的定压摩尔热容为29.538J/(mol·K),氧气的定容摩尔热容为 J/(mol·K)。 8、稳定流动系统能量方程式 的适用条件: 四、计算(本大题20分,每小题10分) 1、空气初态为p1=1.0bar、温度t1=20℃,经过三级活塞式压气机后(采用中间冷却),压力提高到12.5MPa,气缸中的压缩多变指数均为n=1.25。 现以压气机所需的功量最小为条件,(Rg=287J/kg.k)求: 2、空气在第一级气缸中压缩后所达到的压力p2; 3、生产1kg气体压气机所消耗的总功。 温度为1427℃的恒温热源,向维持温度为500K的工质传热100kJ。 大气环境温度为300K。 试求传热量中的有效能及传热过程引起的有效能损失(即作功能力的损失)。 五、计算(本大题32分,每小题16分) 1热力循环过程如图所示。 其中1-2为绝热压缩过程,2-3为定容吸热过程,3-4为定压吸热过程,4-5为绝热膨胀过程,5-1为定容放热过程。 已知各点的温度分别为T1、T2、T3、T4、T5。 (1)在T—S图上绘出该循环。 (2)将该循环热效率用各点温度表示出来,设比热比k为常数。 2一回热式压缩空气制冷循环的循环增压比为3,压气机入口温度为20℃,循环的最低温度为-100℃,求循环的制冷系数及冷库的温度。 空气可视为比热容是定值的理想气体。 一、1、a2、c3、a4、b5、b6、a7、c8、c 二、1、×2、×3、×4、×5、×6、×7、×8、× 三、1、 2、803.23、饱和水4、1kJ/K5、0.266、2.57、21.224 8、任何工质的稳定流动,可逆过程 四题、 1、 2、传热量中的有效能 kJ kJ 有效能损失: 82.4-40=42.4kJ 五题、1 2解: 循环的T-s图参见下图的循环1R-2R-5-3R-4-1-1R,循环中工质吸热量 循环消耗净功 据制冷系数的定义 试卷二 一、选择(本大题16分,每小题2分) 1、已知当地大气压Pb,真空表读数为Pv,则绝对压力P为()。 (a)P=Pb-Pv(b)P=Pv-Pb(c)P=Pb+Pv 2、提高活塞式压气机的增压比,压气机的容积效率()。 (a)减小(b)增大(c)不变 3、若要使得气流由亚音速变成超音速,则喷管的形状应该选择()。 (a)渐缩型(b)渐扩型(c)缩放型 4、随着压力的提高,饱和水的汽化潜热将() (a)增大(b)减小(c)维持不变 5、平衡过程是可逆过程的()条件。 (a)充分(b)必要(c)充要 6、汽油机可以理想化为()循环,进行理论分析。 (a)定压加热(b)定容加热(c)混合加热 7、简单可以压缩热力系统的状态可由( ) (a)两个状态参数决定 (b)两个具有物理意义的状态参数决定 (c)两个可测状态参数决定 (d)两个相互独立的状态参数决定 8、一理想气体其初始温度为1373K,经定容放热后其出口温度为443K,该理想气体初终态压力值比为() (a)3.1倍(b)6.47倍(c)0.323倍(d)2.864倍 二、判断正误(划“√”或“×”号)(本大题16分,每小题2分) 1、水蒸气在定温过程前后温度不变( ),其热力学能也不变。 () 2、工质的温度越高,所具有的热量也就越大。 () 3、气体吸热后一定膨胀,内能一定增加。 () 4、平衡状态不一定是均匀状态。 () 5、理想气体不可能进行吸热而降温的过程。 () 6、理想气体的 、 值与气体的温度有关,则他们的差值也与温度有关。 () 7、经不可逆循环,工质无法恢复为原来状态。 () 8、封闭系统中发生放热过程,系统熵必减少。 () 三、填空(本大题16分,每小题2分) 1、工质在温度为30℃的恒温热源和-20℃的恒温冷源之间工作,该循环的最高制冷系数为。 2、已知空气(Rg=287J/kg.k)在多变指数为1.25的压缩过程中进行压缩,温度由20℃变为90℃。 该过程所耗的压缩功为J/kg。 3、露点是对应于湿空气中水蒸汽分压力下的温度。 4、氧气瓶中的氧气容积是0.4m3,氧气压力为10MPa,设氧气的焓值为12100kJ,则氧气的内能为kJ。 5、氧气的初始温度为300K经历了一不可逆过程达到400K,已知 =0.913kJ/(kg·K),则该气体的气体焓值变化为kJ/kg。 6、一理想气体初始温度为25℃,压力为1Mpa,经定容过程到达终态,这是压力为2.5Mpa其终态温度为℃ 7、理想气体初态热力学能为U1经可逆绝热过程终态热力学能为U2,则该过程的膨胀功为 8、熵增加的过程(填一定或不一定)是不可逆过程。 四、计算(本大题20分,每小题10分) 1、有一可逆热机,如图所示,自高温热源t1吸热,向低温热源t2和t3放热。 已知: t1=727℃,t3=127℃,Q1=1000kJ,Q2=300kJ,W=500kJ, 求: (1)Q3=? (2)可逆热机的热效率? (3)热源温度t2=? (4)三热源和热机的熵变? 如从-20℃的低温物体将419000kJ/h的热量排给15℃的环境介质,求理想情况下每小时所消耗的功和排给环境介质的热量。 五、计算(本大题32分,每小题16分) 1、进入渐缩喷管的空气的参数为p1=15.68×104Pa、t1=15℃,喷管的背压pb=9.8×104Pa,,若空气的质量流量qm=0.6kg/s,初速度略去不计。 (空气k=1.4,Rg=0.287(kJ/kg.K))试求: (1)合理选择喷管形状 (2)喷管出口截面空气的温度和比容(3)喷管出口截面空气的流速(4)喷管出口截面积 某活塞式内燃机定容加热理想循环如图,压缩比ε=10,气体在压缩冲程的起点状态是p1=100kPa、t1=35℃。 加热过程中气体吸热650kJ/kg。 假定比热容为定值,且cp=1.005kJ/(kg·k),κ=1.4,求: (1)循环中各点的温度和压力; (2)循环热效率;(3)若膨胀过程持续到5(p5=p1)画出循环T-s图,并分析循环热效率提高还是下降 一、1、a2、a3、c4、b5、b6、b7、d8、c 二、1、×2、×3、×4、√5、×6、×7、×8、× 三、1、5.12、803603、饱和4、81005、91.36、409.77、U2-U18、不一定 四、1、 kJ ℃ 热源1的熵变 热源2的熵变 热源3的熵变 热机的熵变为0 2、 kJ kJ 五、1、临界压力比 ,所以应选择减缩喷管 出口参数: m3/kg m3/kg K m/s 出口截面积: m2 2、 所以 kJ/(kg·k) m3/kg m3/kg 绝热压缩 kPa K 点3: K kPa m3/kg 点4: kPa K 循环热效率: 由图可知,进行定容放热时,其平均放热温度为T2m 若膨胀过程持续到5(p5=p1),其平均放热温度为T'2m 因为 其中平均系热温度不变,T2m〉T'2m 所以循环热效率将提高 试卷三 一、选择(本大题16分,每小题2分) 1、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的( ) (a)膨胀 (b)压缩 (c)凝结 (d)加热 2、生产增压比相同、质量相同的同种压缩气体,余隙容积变大对活塞式压气机所消耗的比功的影响()。 (a)增大(b)减小(c)不变 3、已知CO2和N2的压力及温度均相同,则他们的比体积() (a) (b) (c) 4、经历一不可逆循环过程,系统的熵( ) (a)增大(b)减小(c)不变(d)可能增大,也可能减小 5、在水蒸气定压汽化过程中,工质的温度没有变化,这时工质的热力学能() (a)增大(b)减小(c)不变(d)可能增大 6、空气中水蒸汽所处的状态( ) (a)可以是饱和状态,也可以是过热蒸汽状态 (b)可能是饱和状态 (c)即不是饱和状态,也不是过热蒸汽状态 (d)只能是过热蒸汽状态 7、能量方程 适用于( ) (a)只要是稳定流动,不管是否为可逆过程(b)非稳定流动,可逆过程 (c)非稳定流动,不可逆过程(d)任意流动,任意过程 8、恒温热源温度为T1恒温冷源温度为T2,环境温度为T0,热源提供热量Q1中的有效能为()(a)热量Q1减去Q1中的无效能(b)卡诺循环热效率乘以Q1(c) (d) 二、判断正误(划“√”或“×”号)(本大题16分,每小题2分) 1、多变过程即任意过程()。 2、在相同温度的高温热源和低温热源之间工作的卡诺循环效率最高,其他循环的效率都小于卡诺循环的效率()。 3、温度越高热力系所具有的热量越多()。 4、在T—s图上,理想气体的定容线比定压线陡。 () 5、可逆绝热过程即等熵过程;反之,等熵过程必为可逆绝热过程。 () 6、环境温度恒定,若放置在恒温环境中的压力容器的压力表读数也不变,则说明容器中所装工质的质量也不变。 () 7、定压过程的热量 只适用于理想气体而不适用于实际气体。 () 8、压缩空气制冷装置循环的制冷系统制冷系数越大,其制冷量越大。 () 三、填空(本大题16分,每小题2分) 1、一卡诺制冷机,其性能系数COP值为4输入功率为6KW,则其制冷量为( )KW。 2、某热机每完成一个循环,工质由高温热源吸热2000kJ,向低温热源放热1200kJ,在压缩过程中工质得到外功650kJ,则膨胀过程中工质所作的功( )kJ。 3、某理想气体从p1=1MPa,v1=0.4m3可逆定温膨胀到v2=0.8m3,气体对外所做的膨胀功为( )J 4、在环境温度为300K的条件下,一可逆机工作于两个恒温热源(2000K,400K)之间,吸热200kJ,其中可用能为( )kJ 5、已知当地大气压为0.2Mpa,压力容器中被测工质的压力为0.1MPa,,此时该工质压力的测量应选用( )(真空计或压力表)测压计。 6、高压气流,当通过喷管时,气体速度得到提升,同时伴随着压力的( )(升高还是降低) 7、工作于927℃和300℃之间的卡诺机,它的热效率为( ) 8、单位质量的空气从100℃定压加热到600℃时的吸热量为( )kJ/kg(空气比定压热容 =1.004kJ/(kg·K)) 四、计算(本大题20分,每小题10分) 1、1kmol的理想气体从初态P1=500kPa、T1=340K,可逆绝热膨胀到原来容积的2倍。 设气体cp=33.4kJ/(kmol·K),cV=25.12kJ/(kmol·K),试确定气体的终态温度,对外所做的功及熵的变化量 2、一封闭热力系在状态变化过程中放热10kJ,并作出25kJ的功,然后对热力系加热15kJ使其恢复初态。 试问恢复过程中热力系是否作功? 其值为多少? 五、计算(本大题32分,每小题16分) 1、单位质量的空气,初始状态为p1=0.5Mpa,t1=500℃ (1)绝热膨胀到p2=0.1Mpa (2)定温膨胀到p2=0.1Mpa(3)多变膨胀到p2=0.1Mpa,多变指数n=1.2。 试将各过程画在p-v图和T-s图上,并计算 。 设过程可逆,且比热容cv=0.718kJ/(kg﹒K),k=1.4 2、水蒸气郎肯循环的新蒸汽压力为100bar,排气压力为0.04bar,新蒸汽温度为350℃,蒸汽轮机的内效率为0.8,对于1kg工质求: 1)理论循环中汽轮机和给水泵的技术功2)理论循环中吸热量、放热量和热效率3)若考虑汽轮机内的不可逆绝热过程,忽略泵耗功,求出实际出口蒸汽的干度、实际出口焓 一、1、a2、c3、b4、c5、a6、a7、a8、a 二、1、×2、×3、×4、√5、√6、×7、×8、× 三、1、242、14503、2.8×1054、1705、真空计6、降低7、52.2%8、502 四题、1、 kJ 因为是可逆绝热膨胀过程,是一个定熵过程所以熵的变化量为0 2、根据热力学第一定律 kJ 说明热力学能减少了35kJ,若使工质恢复原来状态,需补充35kJ能量 根据 知,外界需对工质做功20kJ 五题、1、 kJ/(kg﹒K) 绝热过程: =0 等温过程: kJ/(kg﹒K) 多变过程n=1.2: K kJ/(kg﹒K) 2、 已知: h1=3450kJ/kgs1=6.695kJ/(kg﹒K)s2=s1 kJ kJ kJ 汽轮机和给水泵的技术功: 汽轮机: kJ/kg 给水泵: kJ/kg 吸热量: kJ/kg 放热量: kJ/kg 热效率: 实际循环: kJ/kg kJ/kg 试卷四 一、选择(本大题16分,每小题2分) 1、在T-s图上,经过同一状态点的理想气体定容过程线与定压过程线相比,()过程线更陡一些。 (a)定容(b)定压(c)二者一样 2、某理想气体经历一个节流过程,气体压力下降,温度()。 (a)升高(b)下降(c)保持不变 3、提高内燃机定容加热理想循环的压缩比,循环的热效率将()。 (a)增大(b)减小(c)不变 4、理想气体从初态1经历一绝热压缩过程到达终态2,该过程的热力学能变化量为( ) (a) (b) (c) (d) 5、不可逆机与可逆机相比,其热效率( ) (a)一定高(b)相等(c)一定低(d)可能高,可能低,也可能相等 6、水蒸汽热力过程热力学能变化量△u=( ) (a) (b) (c) (d) 7、在定压加热燃气轮机循环中,为达到提高循环热效率的目的,可采用回热技术来提高工质的( ) (a)循环最高温度(b)循环最低温度(c)平均吸热温度(d)平均放热温度 8、热源温度为1200K,低温热源温度为400K,环境温度为300K,热源提供热量1000J中的无效能为( ) (a)250(b)750(c)300(d)400 二、判断正误(划“√”或“×”号)(本大题16分,每小题2分) 1、热力学第一定律适用于任意的热力过程,不管过程是否可逆()。 2、孤立系的热力状态不能发生变化。 () 3、气体膨胀时一定对外做功。 () 4、若容器中气体的压力稳定不变,则安装在容器上的压力表读数也不可能有变化。 () 5、如果从同一始态到同一终态有两条途径: 一为可逆、一为不可逆,那么,不可逆途径的 必大于可逆途径的 。 () 6、工质放热,温度一定降低。 () 7、实际蒸汽动力装置与燃气轮机装置,采用回热后每公斤工质做功量均减少。 () 8、同温限间的可逆循环的热效率都相等。 () 三、填空(本大题16分,每小题2分) 1、氧气定压比热容29.538J/(mol·K),从t1=100℃、v1=0.25m3/kg被定压压缩到v2=0.15m3/kg,放热量为()J/kg。 2、在理想气体的绝热压缩过程中,初、终参数压力与温度的关系为( )。 3、入口为超声速气流,扩压管的形状是( ). 4、工作于两个恒温热源(2000K,500K)间的可逆机,其热效率为( )。 5、已知氮气在100℃时 =29.144J/(mol·K),则该气体的定容摩尔热容 =_J/(mol·K) 6、制冷系数为3的制冷机,向环境散热30kJ,则该制冷机的制冷量为( )kJ。 7、当湿蒸汽的干度x=1时,工质为( )状态。 8、一稳定流动开口系,在流动过程中从外界吸收热量20kJ,同时对外作出技术功15kJ,该系统焓值变化为( )kJ。 四、计算(本大题52分,1题、2题16分;3题20分) 1、活塞式内燃机的定容加热理想循环,工质为空气可视为理想气体,cp=1.005kJ/(kg·k) =1.4。 若循环压缩比ε=9,压缩冲程的初始状态为100kPa,27℃,吸热量为920kJ/kg。 试求 (1)各个过程终了时的压力和温度; (2)循环热效率。 2、空气初态为p1=0.1MPa、t1=20℃,经过二级活塞式压气机后,压力提高到4.9MPa,假定各级压缩过程的多变指数n=1.3。 试求: (1)以耗功最小为前提的各级压比; (2)生产1kg压缩空气理论上消耗的功;(3)各级气缸的出口温度;(4)若采用单级压缩,压气机消耗的功及出口温度。 (Rg=0.287kJ/(kg·k)) 3、某卡
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