秋季工程热力学试卷与答案经典.doc

一、是非判断：是在（ ）内画“＋”号，非在（ ）内画“—”号，每题1分，共10分
1、  热力系是指所有参与热力过程的物体群（ ）。
2、  绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增（ ）。
3、  状态方程是描述状态参数之间关系的方程（ ）。
4、  平衡状态是指在没有外界作用的条件下，热力系宏观性质不随时间变化的状态（ ）。
5、  通用气体常数对实际气体和抱负气体都是一个不变的常数（ ）。
6、  工质通过不可逆过程的熵变必然等于经历可逆过程的熵变（ ）。
7、  抱负气体的热力学能、焓和熵都仅仅是温度的单值函数（ ）。
8、  抱负气体绝热节流后温度不变（ ）。
9、  在φ=1时，干球温度t湿球温度tw和露点温度td不相等（ ）。
10、任何动力循环，循环净功w0总等于循环净热量q0，即总有w0= q0（ ）。
二、选择填空：每题1分，共10分
1、绝热系与外界没有（ ）互换。
A、热量 B、物质 C、功
2、在所列的压力中哪个不是状态参数（ ）。
A、绝对压力 B、分压力 C、表压力
3、功损来自于（ ）。
A、不等温传热 B、物质互换 C、运动摩擦
4、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
5、干度χ的取值可以是（ ）。

A．χ=1 B、χ>1 C、χ<1
6、渐缩喷管出口气体的流速是（ ）。
A、M<1 B、M>1 C、M=1
7、不可逆循环的熵产必然是（ ）。
A、等于零 B、大于零 C、小于零
8、卡诺热机效率比实际热机效率（ ）。
A、小 B、两者相等 C、大
9、制冷系数ε可以是（ ）。
A、大于1 B、等于1 C、小于1
10、供热系数ζ可以是（ ）。
A、大于1 B、等于1 C、小于1
三、指出下列各对概念之间重要的区别 每题2分，共10分
1、抱负气体与实际气体
2、定容比热与容积比热
3、可逆过程与不可逆过程
4、熵流与熵产
5、饱和湿蒸气与饱和湿空气
四、某容器被一刚性壁提成两部分，在容器的不同部位安装有压力表，如下图所示。压力表B上的读数为75kPa, 压力表C上的读数为0.11MPa。假如大气压力为97kPa试拟定压力表A上的读数及容器两部分内空气的绝对压力。(10分)
五、某热机在每个循环中从T1=600K的高温热源吸取Q1=419kJ的热量和可逆地向T2=300K的低温热源假设分别排出(1)Q2=209.5kJ；(2) Q2=314.25kJ；(3) Q2=104.75kJ热量，请用两种方法计算证明，在这三种情况中，哪个是不可逆的、哪个是可逆的和哪个是不也许的？并对不可逆循环计算出其不可逆损失，大气环境温度T0=300K（20分）
六、温度为300K天然气（甲烷）绝热节流后压力由4MPa降为2MPa，试求(1)节流导致天然气比熵的增长ΔS；(2)节流导致天然气熵产Sg；(3)假如天然气由上述参数通过膨胀透平进行可逆绝热膨胀，压力也降为2MPa，那么每kg天然气将能作出多少功？(4)将节流过程和可逆绝热膨胀过程分别画在T-S图和P-V图上。天然气（甲烷）视为定比热抱负气体，κ0=1.3，Rg=518.3J / (kg · K) (10分)
七、如图所示，一次抽汽回热循环，蒸汽初压力，初温，抽汽压力，，并已知各点值如下：，，，，， ，锅炉总加热量试求：(1)锅炉内水的质量流量；(2)两台水泵总耗功率；(3)汽轮机作功率；(4)冷凝器放热；(5)循环热效率。(25分)

八、蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力是否越低越好？减少有哪些限制？(5分
2023年秋季学期工程热力学答案（A卷）
一、
1．（－）；2．（＋）；3．（－）；4．（＋）；5．（－）；6．（＋）；7．（－）；8．（＋）；
9．（－）；10．（＋）。
二、
1．A；2．B、C；3．C；4．A、B、C；5．A、C；6．A、C；7．B；8．A、B、C；9．A、B、C；10．A。
三、
1．可逆过程沿原路反向进行使系统恢复到原状态之后，给系统和外界均没有留下任何影响；不可逆过程沿原路反向进行使系统恢复到原状态之后将给外界留下某种不可消除的影响。
2．两者差异在体积和作用力上，抱负气体分子自身无体积，分子间无作用力，而实际气体恰恰相反。
3．两者计量的基础单位相同，容积比热是以单位体积（容积m3）来计算；而定容比热是以单位质量（kg）来计算，并且比容是不变的。
4．两者差别在于起因不同。熵流来自热力系与外界间的互相作用（热量互换、质量互换）引起的熵的变化量；熵产来自热力系内部不可逆因素（内摩擦、内热流等）所导致的熵的产生量。
5．两者差别有二，其一，湿蒸气是一种化学成分H2O构成的，而饱和湿空气是空气和水蒸气多种化学成分构成的；其二，饱和湿蒸气是饱和液体（水）和干饱和蒸汽的混合物，其中水和蒸汽都是饱和的；饱和湿空气虽是干空气和水蒸气的混合物，其中水蒸气是饱和的，但空气远未达成饱和。
四、
解：P1=Pc+Pb=0.11MPa+0.097MPa=0.207MPa
∵P1=PB+P2 ∴P2= P1-PB=0.207-0.075=0.132MPa
∵P2=PA+Pb ∴PA= P2-Pb=0.132-0.097=0.035MPa
五、
1．采用孤立系统熵增原理证明
(1) ，可逆
(2) ，不可逆
(3) ，不也许
(4)
2．采用卡诺定理证明

(1) 可逆
(2) ，不可逆
(3) ，不也许
(4)
3．采用克劳修斯积分计算证明
(1)，可逆
(2),不可逆
(3)，不也许
(4)
六、
(1)   甲烷视为定比热抱负气体，绝热节流过程温度不变，因而其比熵的增长为

(2)
(3)
(4)图
七、
解：先求出抽气量α
4点焓值：

由回热器能量方程，可得

(1)   锅炉内的水质流量

(2)   水泵耗功

(3)   汽轮机功率

(4)   冷凝器放热量

(5)   循环热效率

八、蒸汽动力循环中蒸汽轮机的排气压力P2并不是越低越好。从汽轮机自身膨胀作功这个局部来看，在初态不变的前提下，P2越低，蒸汽在汽轮机中膨胀做功越多，当然有利。但是从装置全局分析，并非P2越低越好。由于，P2↓，必然规定凝汽器真空度↑，→凝汽器换热面积↑，→冷却水量↑，→冷却管径↑，→冷却水泵耗功↑=〉导致制导致本、初投资和运营费用增长。综合考虑这些因素，P2↓未必带来整体装置经济性↑，这是一个经济性限制。尚有蒸汽轮机排汽为饱和湿蒸气，排汽压力P2↓，取决于排气温度t2↓,这个t2总要比冷却水温高，才干有效冷却放热，而冷却水温度只能维持在0-350C，必须在零度以上。综合这些因素之后，排汽温度t2大约为300C左右。所以P2大约为0.05MPa左右，这是P2↓的传热学限制。尚有个限制就是假如P2太低了，则会导致y2↑，导致汽轮机低压缸末级蒸汽湿度过大，不利于汽机安全运营。