武汉理工大学工程热力学与传热学08真题

热工复习资料绪论热工学分为两部分：工程热力学和传热学二者区别：工程热力学主要研究能量（特别是热能）的性质及其与机械梦或其他形式能之间相互转换规律;传热学是研究热量传递规律的学科第一章复习重点1．边界(界面)：热力系与外界的分界面特性：固定、活动、真实、虚构2．几种热力系统(1)闭口热力系统—与外界无物质交换的热力系统。

(2)开口热力系统—与外界有物质交换的热力系统。

(3)绝热热力系统—与外界无热量交换的热力系统。

(4)孤立热力系统—与外界无任何联系的热力系统。

（5简单可压缩系统—与外界只有热量和机械功交换的可压缩系统3．状态参数分类：（1）与质量无关不可相加的参数，称为强度参数如压力、温度、密度（2）与质量成正比可以相加的参数，广延参数。

如容积，内能、熵4．热工学中常用状态参数有六个：压力、比容、温度、内能、焓、熵基本状态参数：压力 p（此处的压力是指绝对压力非表压力或真空度）、温度 T、比容 v 5．绝对压力、环境压力和相对压力之间的关系,可写出如下3个关系式,从中整理出所求量。

当P>Pb时为表压力：P=Pg+Pb；当P<Pb时为真空度：P=Pb-Pv6．平衡状态：指热力系在无外界影响的条件下，宏观性质不随时间变化的状态；要达到平衡状态必须满足热平衡和力平衡两个条件，若存在化学反应或相变包括化学平衡、相平衡7．引入平衡状态的目的：整个热力系统可用一组统一的并具有确定数值的状态参数来描述状态，便于分析热力学问题8.状态公理：对组成一定的闭口系，独立状态参数个数 N=n+1独立参数数目N=不平衡势差数=各种功的方式+热量= n+1 简单可压缩系统独立状态参数个数：N = n + 1 = 29过程：热力系从一个状态变化到另一个状态所经历全部状态的集合10．准静态过程定义：在无限小势差的推动下，由一系列连续的平衡状态组成的过程称为准平衡过程，也称为准静态过程。

条件: 推动过程进行的势差无限小。

3．多级（共Z级）压气机压力比的分配原则应是_________（A）βi=（PZ+1+P1）/ Z（B）βi=（PZ+1/ P1）1 / Z（C）βi= PZ+1/P1（D）βi=（PZ+1/ P1）/ Z4．工质熵减少的过程_________（A）不能进行（B）可以进行（C）必须伴随自发过程才能进行5．闭口系统功的计算式W = U1－U2_________适用于可逆与不可逆的绝热过程。只适用于绝热自由膨胀过程。只适用于理想气体的绝热过程。只适用于可逆绝热过程。三．填空题 （10分）1．理想气体多变指数n=1，系统与外界传热量q=_________；多变指数n=±∞，系统与外界传热量q=_________。2．卡诺循环包括两个_________过程和两个_________过程3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________，在临界温度为__________。4．在T—S图上，定压线的斜率是_________；定容线的斜率是_________5．理想气体音速的计算式：_________，马赫数的定义式为：_________四、名词解释（每题2分，共8分）1．孤立系统2．焓3．热力学第二定律及数学表达式5．相对湿度五 简答题（8分）1.闭口系统从温度为300K的热源中取热500kJ，系统熵增加20kJ／K，问这一过程能否实现，为什么2.已知房间内湿空气的 、 温度，试用H—d图定性的确定湿空气状态。六．计算题（共54分）1．空气的初态为p1=150kPa，t1=27℃，今压缩2kg空气，使其容积为原来的 。若分别进行可逆定温压缩和可逆绝热压缩，求这两种情况下的终态参数，过程热量、功量以及内能的变化，并画出p-v图，比较两种压缩过程功量的大小。（空气： =1.004kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK)）（20分）2．某热机在T1= 1800 K和T2= 450K的热源间进行卡诺循环，若工质从热源吸热1000KJ，试计算：（A）循环的最大功？（B）如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K，在过程中与低温热源的温差为50K，则该热量中能转变为多少功？热效率是多少？（C）如果循环过程中，不仅存在传热温差，并由于摩擦使循环功减小10KJ，则热机的热效率是多少？（14分）3．已知气体燃烧产物的cp=1.089kJ/kg·K和k=1.36，并以流量m=45kg/s流经一喷管，进口p1=1bar、T1=1100K、c1=1800m/s。喷管出口气体的压力p2=0.343bar，喷管的流量系数cd=0.96；喷管效率为=0.88。求合适的喉部截面积、喷管出口的截面积和出口温度。（空气： =1.004kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK)）（20分）一．是非题 （10分）1、√2、√3、×4、×5、√6、×7、×8、√9、×10、√二．选择题 （10分）1、B2、C 3、B 4、 B 5、A三．填空题 （10分）1、功W ;内能U2、定温变化过程，定熵变化3、小，大，04、对数曲线，对数曲线5、 ， 四、名词解释（每题2分，共8分）孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。焓：为简化计算，将流动工质传递的总能量中，取决于工质的热力状态的那部分能量，写在一起，引入一新的物理量，称为焓。热力学第二定律：克劳修斯(Clausius)说法：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文一浦朗克(Kelvin—Plank)说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。相对湿度：湿空气的绝对湿度 与同温度下饱和 空气的饱和绝对湿度 的比值，称为相对湿度 。五 简答题（8分）1、答：能实现对于可逆过程的熵有： ，则系统从热源取热时的可能达到的最小熵增为： ， ，因此该过程是可以实现的。2、答：在h—d图上，沿温度值为 的温度线，与相对湿度线 交于一点a，从a点沿等焓线与温度值为 的温度线交于一点b，b点几位室内空气状态参数。如右图所示。六．计算题（共54分）1．解：1、定温压缩过程时：据理想气体状态方程： 可知初状态下体积： 据： ，定温过程，即 ，且 ， 因此有 即定温压缩终态参数为： ， ， 等温过程，内能变化为零，即： 压缩功： 据热力学第一定律： 该过程放出热量： 2、可逆绝热压缩过程：同样可知： 据绝热过程方程式： 据： ，可知： 即可逆绝热压缩终态参数为： ， ， 因为该过程为可逆绝热压缩，因此： kJ内能变化为： 过程的压缩功为： 2．解：（A）按照卡诺循环时，热效率为： 能够达到的最大的功为： （B）工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K，在过程中与低温热源的温差为50K的情况下： 转变的功为： 3．答案：喉部截面积 m2，喷管出口的截面积 m2，出口截面处气体的温度为828.67K一、判断和填空（25分）1．理想气体绝热稳定流经扩压管，忽略势能变化，其流速，压力，焓，温度，比体积，滞止焓。（填入：增大、减少、不变）2．闭口热力系吸收一定热量后，其熵。（填入：增大、减少、不变）3．在图T-s上，任意一个逆向循环其吸热放热。（填入：大于、等于、小于）4．表压和真空度是状态参数。（）5．通用气体常数对理想混合气体也适用。（）6．节流过程是等焓过程。（）7．热力系经过不可逆循环后，其熵变必然大于零。（）8．湿空气的绝对湿度越小，其吸湿能力越大。（）9．采用渐缩喷管不能获得超音速气流。（）10．余隙容积是活塞式压气机在一个工作周期中不能排出的气体容积。（）11．热泵循环的供（热）暖系数总大于1。（）12．使热力系熵增加的过程必为不可逆过程。（）13．稳定状态不一定是平衡状态（）14．熵产sg>0的过程必为不可逆过程。（）15.不存在400℃的液态水。（）16.湿蒸汽的温度随其干度增加而升高。（）17．绝热系是与外界没有能量交换的热力系。（）18．平衡状态一定是均匀状态。（）19．状态方程是状态参数之间的关系。（）20．不可逆过程可自发进行。（） 二、简答（15分）试述卡诺定理的内容。（3分）2、试述孤立系熵增原理。（3分）3、实际气体绝热节流后，它的温度如何变化？（3分）4、“定熵过程就是可逆绝热过程”这种说法是否正确，为什么？（3分）5、下图为湿空气中水蒸气的T-s图，A、B两点在同一条等压线上，试在图中标出两点的露点温度，比较两点相对湿度的大小。（3分） 三、有一容器，内装隔板，将容器分成A、B两部分，容器两部分中装有不同压力的气体，并在A的不同部位安装了两个压力表。已测得1、2两个压力表的表压依次为P1和P2。当时大气压力为P0。试求A、B二部分中气体的绝对压力PA和PB(写出PA和PB表达式即可)（5分）四、如图所示，123’4’51为A循环，123451为B循环，A、B循环均为同种理想 气体可逆循环，（A循环：1→2为定熵过程，2→3’定容过程，3’→4’定压过程，4’→5定熵过程，5→1定容过程；B循环：1→2为定熵过程，2→3定容过程，3→4定压过程，4→5定熵过程，5→1定容过程）（共10分）求：（1）A循环是动力循环还是制冷循环；（2分）（2）将A、B两循环画在同一T-s图上；（3分）（3）比较A、B两循环的热效率高低，并说明理由。（5分） 五、可逆压气机稳定压缩空气，吸入空气压力为0.1 MPa，温度为300K，输出空气压力为0.9 MPa，空气为理想气体，空气的比定压比热和比定容比热分别为1.005 kJ/(kgK)和0.718 kJ/(kgK)空气的气体常数Rg=287 J/(kgK)。（共20分）（1）分别按下列四种情况计算单位质量工质的压气机耗功[kJ/kg]。a.定熵压缩（κ=1.4）b.多变压缩（n=1.3） c.等温压缩（2）三个压缩过程（定熵压缩、多变压缩、等温压缩）分别画在p-v图和T-s图中。（3）计算多变压缩时，压机出口温度、压气机进出口比热力学能的变化量[J/kg]、比焓的变化量[J/kg]，比熵的变化量。[J/(kgK)] 一、是非判断：是在（）内画“＋”号，非在（）内画“—”号，每题1分，共10分热力系是指所有参与热力过程的物体群（）。绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增（）。状态方程是描述状态参数之间关系的方程（）。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（）。通用气体常数对实际气体和理想气体都是一个不变的常数（）。工质经过不可逆过程的熵变必然等于经历可逆过程的熵变（）。理想气体的热力学能、焓和熵都仅仅是温度的单值函数（）。理想气体绝热节流后温度不变（）。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（）交换。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、物质交换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=1B、χ>1C、χ<16、渐缩喷管出口气体的流速是（）。A、M<1B、M>1C、M=17、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、二者相等C、大9、制冷系数ε可以是（）。A、大于1 B、等于1 C、小于110、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主要的区别每题2分，共10分1、理想气体与实际气体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、某容器被一刚性壁分成两部分，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。如果大气压力为97kPa，试确定压力表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的高温热源吸收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可能的？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)节流造成天然气比熵的增加ΔS；(2)节流造成天然气熵产Sg；(3)如果天然气由上述参数经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）视为定比热理想气体，κ0=1.3，Rg=518.3J / (kg·K) (10分) 一、是非判断：是在（）内画“＋”号，非在（）内画“—”号，每题1分，共10分热力系是具体指定的热力学的研究对象（）。绝热闭口系就是孤立系（）。状态方程是描述P、V、T三个基本状态参数之间关系的方程（）。平衡状态是热力系宏观性质不随时间变化的状态（）。通用气体常数对理想气体都是一个不变的常数（）。工质经过不可逆过程的熵变必然大于经历可逆过程的熵变（）。理想气体的热力学能和焓都仅仅是温度的单值函数（）。任何气体经过绝热节流后，温度

安全工程热力学与传热学复习题（黑科技安全工程热力学与传热学复习题）一填空1．工程热力学是从工程应用的角度研究（热能）和（机械能）的转换规律和工质的性质，找出能量利用经济性的最有效途径。

2．包括热源、冷源和功的接受装置在内的整套蒸汽动力装置属于（孤立）系统。

3．实现准静态过程的充分和必要条件是（过程进行的时间比弛豫时间大的多）。

4．如下图所示，一刚性容器被分成两部分。

外界环境压力为0.1MPa，压力表B的读数为40kPa，真空计C 的读数30 kPa，则容器两部分内气体绝对压力P1=(30 )，P2=( 70 )。

（以kPa表示）（4题图）5．由两个过程：（1）对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发。

（2）对刚性容器内的水做功，使其在恒温下蒸发。

这两个过程，（（1））过程可以是可逆的。

6．稳定流动能量方程的表达式（ ])(21[212122122s s w c c h h q w c h q +-+-=+∆+∆=或）；应用于锅炉时的表达式为（q=h 2-h 1）。

7．某热机中工质先从T 1=1000K 的热源吸热150 kJ/kg ，再从T 2=1500K 的热源吸热450 kJ/kg ，向T 3=500K的热源放热360 kJ/kg ，该循环（能）（能、不能）实现；是（不可逆）（可逆、不可逆）循环。

8．某地区当地的音速为400m/s ，空气的流速为20m/s ，则当地的马赫数Ma 等于（0.05），该地区空气流动为（亚音速流动）（亚音速流动、超音速流动、临界流动）。

9．黑体辐射能量按波长分布服从（普朗克定律）定律，按空间分布服从（兰贝特定律）定律，辐射力大小由（斯蒂芬－波尔兹曼定律）定律确定。

10.工作在高温热源T 1和T 2之间的逆向卡诺循环，用于制冷时的性能系数可表示为（ T 2/（T 1—T 2） ）；用于供暖时的性能系数可表示为（ T 1/（T 1—T 2） ）。

（用状态参数T 1和T 2表示）（11题图）如上图所示空腔内辐射换热系统，则X1，2（ 1 ），X2,1（0～1 ）。

第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。

（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度?3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为ＭＰａ，而当地大气压力为，当航行至另一海域，其真空度变化为，而当地大气压力变化为。

试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。

试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。

（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。

（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。

（2）绝热系统。

注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。

图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。

（1）在大气压力为时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。

耗散效应（2）在大气压力为时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。

可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。

可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。

有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。

大气压力为760mmHg。

试求:（1）真空室以及I室和II室的绝对压力；（2）表C的读数；（3）圆筒顶面所受的作用力。

图1-2第二章 热力学第一定律一．基本概念功： 热量： 体积功： 节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？ 2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。