《工程热力学》期末考试卷及答案

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昆明理工大学2012年《工程热力学》

期末考试卷及答案

考试科目:工程热力学 任课教师:包桂蓉

一、填空题(本大题有9小题,每小题2分,共18分)

1、相互接触的物体,若他们处于热平衡,则他们的___温度 __必相等。

2、 已知湿蒸汽的干度为0.2,其中干饱和蒸汽的质量为6 kg ,则饱和液体的质量为 24 kg 。

3、工质绝对压力

p

与大气压力

p

b

及表压力

p e 或真空度p

v

的关系:当

p >p

b

时,

p

p p e

b

+=;当

p

b

时,

p

p p v

b

-=。

4、用实际气体在两个恒温热源

T 1

和T

2

进行一卡诺循环,则其热效率η

t

=

1

2

1T T T - 。 5、在相同温度的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆循环,其热效率都 相等 ,与可逆循环的种类 无关 。 6、空气的比定容热容

c v 为718)(K kg J

⋅,气体常数为287)(K kg J ⋅;其比定压热容c p =

1005)(K kg J ⋅ 。

7、孤立系统是热力系统与外界无任何 能量 和__物质__交换的系统。 8、熵增加的过程 不一定 (填一定或不一定)是不可逆过程。

9、抽气回热循环改善了朗肯循环,其根本原因在于 水蒸汽的平均吸热温度提高了//提高了循环热效率 。

二、名词解释(本大题有4小题,每小题3分,共12分)

1、过热蒸汽:温度高于所处压力对应的饱和温度的蒸汽称为过热水蒸气。// 对饱和蒸汽继续定压加热形成过热蒸汽。

2、闭口系统:热力系与外界无物质交换的系统。// 与外界只有能量交换而无物质交换。

3、系统储存能:是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和。// 系统中的热力学能、动能和势能。

4、热力学第二定律的克劳修斯表述:不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。// 热不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。

三、简答题(本大题有4小题,每小题5分,共20分)

1、热力循环按循环效果及进行方向可分为哪两类?其各自的目的是什么? 答:按循环进行的方向和产生的效果分:正向循环与逆向循环 正循环:将热能转化为机械能。

逆循环:消耗功,将热量从低温物体传至高温物体。

2、简述蒸汽参数对朗肯循环效率的影响。 答:(1)提高初温,可提高热力循环效率和增大膨胀终点的干度,但受金属材料耐热性能的限制。(2)在相同的初温和背压下,提高初压也可使热效率增大。会使乏汽干度降低,设备强度的问题。(3)降低背压可以显著提高循环热效率。受环境温度的限制。 // 提高初温、初压,降低终温、背压,均可提高循环效率。

3、压缩机压缩过程的多变指数n 的取值范围是什么?若想减少压缩机所消耗的轴功,压缩过程的多变指数n 应增加还是减少?

答:[]k n ,1∈,若想减少压缩机所消耗的轴功,应接近定温过程,压缩过程的多变指数n 应减少。

// 1

答:热力学第二定律的正确表述应是:热不可能全部变为功而不产生其它影响。所给说法中略去了“其它影响”的条件,因而是不妥当、不正确的。

// 不妥当,应表述为“机械能可以全部变为热能,而热能不可能全部变为机械能而不引起其他任何变化。”,少了“而不引起其他任何变化” 这一句。

四、作图题(本大题有2小题,每小题5分,共10分)

1、 画出蒸汽压缩制冷循环的T-s 图,并说明各过程是在什么设备中完成的? 作法一

1-2:压气机 2-3:冷凝器 3-4:节流阀 4-1:冷库

作法二

过程1-2在压缩机中完成;

过程2-3在冷凝器中完成;

过程3-4在节流机构中完成;

过程4-1在蒸发器中完成。

(上面这两幅图及答案都符合要求,都正确)

2、试在所给参数坐标图上定性地画出理想气体过点1的下述过程,分别指出该过程的过程指数n应当在什么数值范围内(图中请标明四个基本过程线):

1)压缩、升温、吸热的过程

2)膨胀、降温、吸热的过程。

p

v T

s

11

p

v

T

s

答: (1) k n >; (2) k n <<1

五、计算题(本大题有4小题,,共40分)

1、(10分)5g 氩气经历一个热力学能不变的过程,初始状态p 1

=Pa 100.65

⨯,K 6001

=t ,

膨胀终了体积

V V

1

2

3=,氩气可作为理想气体,且假定热容为定值,求终温、终压及总熵

变量。(已知Ar 的Rg=0.208()K kg kJ ⋅)

解:氩气Ar 可看为理想气体,其热力学能只是温度的单一函数,故等热力学能过程也即等温过程,T 2=T 1=600K 。根据理想气体的状态方程有

Pa v v p p 66211

2102.03

1

106.0⨯=⨯⨯== 由附表查出Ar 的)/(208.0K kg kJ Rg ⋅=

1

21212ln )ln ln

(p p

mRg p p R T T c m S g p -=-=∆ K kJ /1014.16

.02

.0ln

208.0005.03-⨯=⨯⨯-= //

由于热力学能不变,故温度不变,

K 6001

2

==t t

定温:

v

p v p 2

2

11=

⇒ Pa v v p p 662112102.03

1

106.0⨯=⨯⨯==