工程热力习题

一、名词解释定值比热容理想气体可逆过程熵产热量的作功能力损失孤立系统喷管喷管的临界状态相对湿度三、简答题1．循环分析中为什么循环净功等于循环净热，它们在T-s图、p-v图上是怎么表示的？2.闭口系经历可逆和不可逆两个过程，从同一起点出发，若到达某一相同的终态点，问这两个过程的熵流是否相等？试分析之。3.简要说明热量、功、热力学能的区别与联系。4．简要说明膨胀功、推动功、轴功和技术功四者之间有何联系和区别？请在p-V图上表示膨胀功和技术功的大小。5.卡诺循环由哪几个过程的组成？由该循环热效率计算公式可得到哪些结论？6．试在T-s图上把理想气体两状态间热力学能及焓的变化表示出来。7．请简述熵增原理的实质。8．1㎏某种理想气体从同一初态1出发，分别经过可逆、不可逆绝热膨胀达到同一终压，将此可逆、不可逆过程表示在同一张T-s图上，且说明可逆、不可逆过程相对位置的理由。9“处于沸腾状态的水总是烫手的”这种说法是否正确？试根据热力学知识解释之。“过热水蒸气的温度是否一定很高？未饱和水是否一定很低？为什么？10．朗肯循环热效率低主要是什么原因？试结合循环的T-s图分析之。11．蒸汽参数对蒸汽动力循环有什么影响？分别将引什么趋势的变化？12．蒸汽动力循环若改变其初参数将会使得循环发生变化，试分析当初温提高，初压、终压保持不变时的循环特点，同时绘制水蒸气T-S图加以分析。13．在喷管流动分析时是如何应用2(1)ffdcdAMaAc来分析喷管截面的变化规律？14.计算喷管流速时，若存在摩阻时仍然可以采用)(2212hhcf公式，那么摩阻损耗表现在哪里？有摩阻时的膨胀终状态焓是如何确定的？绘制分析过程的h-s图。设为已知值。15．何谓喷管的临界状态？喷管的临界流速与哪些因素有关？试分析之。16．简要说明未饱和湿空气所含的水蒸气处于何状态？17．已知湿空气由未饱和状态，经一分压力不变的过程达到饱和状态，试分析图中经历的1、2、3状态点的相对湿度、含湿量、露点温度的相对大小并绘制相应的T-s图。18．如图所示，湿空气中水蒸气的T-s图，A、B两点在同一条等压线上，试在图上标出两点对应的湿空气露点温度；A、B两点温度对应下的饱和压力；该两点的湿空气温度是否相同？四、绘图题1．在p-v图、T-s图上，表示出下列过程：1）工质膨胀、放热且降温；2）工质压缩、降温且降压。2.下面给出了多变过程1-2,1-3，请在空白的p-v图、T-s图上补全相应的曲线。要求：1）在图中标注出四个基本热力过程的多变指数n；2）说明各过程中工质是膨胀还是压缩，吸热还是放热，升温还是降温。1）1-2过程为放热、升温、压缩、升压。2）1-3过程为吸热、升温、膨胀、降压。3．何谓循环的平均吸热温度、平均放热温度？以朗肯循环为例，在T-s图上表达解释之。4．现有两状态不同的湿空气，但其水蒸气分压力相等vBvApp，A状态的湿空气温度高于B状态的，即BATT，请分析比较两状态相对湿度的大小，并绘制湿空气的T-s图。五、计算题1.3㎏某种理想气体在刚性容器中定容吸热360kJ，容器上装有搅拌器，同时输入搅拌功440kJ，若过程中气体的平均比热容kJ/(kg.k)114.1pc，kJ/(kg.k)924.0vc，已知初态温度2801t℃。试求：1）容器中气体的终态温度；2）过程中气体的SHU,,。2．某闭口系经历一过程使得熵变化12ss35kJ/(kg.K)，该过程是个吸热过程，工质从300K热源获得热量6000kJ/kg，试问：1）此过程是可逆、不可逆、还是不可能发生的过程？2)分析该过程工质的熵流、熵产分别为多少？3．某理想气体吸收3349kJ的热量作定压变化。设该理想气体定容比热vc=0.741kJ/(kg.K)，气体常数为gR=297J/(kg.K)，求气体对外作的功及热力学能的改变量。4．1kg空气，111,900pMPaTK，绝热膨胀到20.1pMPa。设定容比热容为718/()vcJkgK，绝热指数1.4。求空气的热力学能的改变量U和焓变化量H。5.某仪表测试系统需要恒定温度的气流掠过，采取下列措施实现，用换热器将压力为101kPa流量为0.5kg/s的空气从24℃冷却到10℃，再与0.2kg/s、30℃，压力同为101kPa的空气流混合进入风管掠过仪表，求冷却器的散热率kJ/s和风管内的气流温度。6．已知一可逆热机有3个热源，温度分别为207℃，107℃，87℃，当热机从207℃的热源吸入1296kJ的热量时，对外输出净功232kJ，求：1）其它2个热源的热量，并确定方向；2）热机的热效率。7.高温热源温度为1000K，工质温度为300K，从高温热源向工质传热400kJ。试求：1）温差传热引起的熵产；2）过程中不可逆性使热量的作功能力损失了多少？（环境温度为27℃）3）绘制该过程的T-s图。（比热为定值，环境温度为27℃。）8.若从温度为250K的低温热源将500000kJ/h的热量排向温度为27℃的环境大气。试求1）理想情况下制冷机需要消耗的功率；2）每秒排向大气的热量；3）若工质为理想气体，将逆向循环表示在T-s图上。9.空气进入一渐缩型喷管，已知喷管进口的参数450,5MPa11tp℃，问1）气体在喷管中膨胀可能达到的最低压力为多少?2）若外部空间压力为1.5MPa，试确定喷管的出口的状态参数及气体出口流速；3）若出口截面为20mm2求每秒钟流过的气体流量为多大？。10.渐缩型的喷管进口为压力2.5MPa，温度400℃的水蒸气，试确定该喷管可能达到的最大出口流速；若出口截面为10cm2则可通过的最大流量。12．水蒸气进入一渐缩喷管，已知喷管进口的蒸气参数115,450pMPatC，求：1）水蒸气在喷管中膨胀可能达到的最低压力为多少？2）若外部空间压力为1.5MPa，试确定喷管的出口流速；3）若喷管工作时间长了出口处有磨损，在出口处截去一小段，其它条件不变，出口流速为多大？试分析之。11.水蒸气进入一渐缩喷管，已知喷管进口的蒸气参数450MPa,511tp℃，喷管外部空间压力为1.5MPa，试确定：1)喷管的临界压力；2)喷管的流速；3）在h-s图上绘制喷管中蒸汽的膨胀过程。12．某渐缩喷管出口截面面积10cm2，喷管进口的空气压力2MPa，温度127℃，出口处背压为1.5MPa，若空气可作为理想气体，比热容取定值，且pc=1.004)KkJ/(kg，试确定：1)喷管出口的压力、温度、比体积；2)喷管出口的流速、流量。13.某蒸气机组采用朗肯循环，锅炉过热蒸气压力5MPa、温度500℃，经过主汽阀节流后获得4.5MPa的过热蒸气，然后进入汽轮机绝热膨胀作功，汽轮机排汽压力为0.005MPa，若考虑水泵耗功。（已知ghkJ/k77.137'2）1)绘制朗肯循环的T-S图；2)在h-s图上表示出蒸汽在主汽阀处的节流、汽轮机内绝热膨胀作功的过程；3)求该循环每千克工质的吸热量、循环净功和循环的热效率。14．某朗肯循环，新蒸汽是5MPa、500℃的过热蒸气，进入汽轮机绝热膨胀作功，汽轮机排汽压力为0.005MPa。（排汽压力下的饱和水焓kJ/kg77.137'2h）1)画出循环的T-S图；2)求该循环每kg工质的吸热量、循环净功；3)循环的热效率、汽耗率、热耗率。15．某蒸汽机组实行朗肯循环，新蒸汽是5MPa、500℃的过热蒸气，经过进汽阀节流后获得4.5MPa的过热蒸气，然后进入汽轮机绝热膨胀作功，汽轮机排汽压力为0.005MPa，忽略水泵耗功。1)画出循环的T-S图；2)在h-s图上表示出蒸汽在进汽阀处的节流、汽轮机内绝热膨胀作功的过程；3)求该循环每kg工质的吸热量、循环净功，循环的热效率。16．某太阳能蒸气机组，新蒸气是2.1Mpa的干饱和蒸气，经过进汽阀节流后获得2.0MPa的过热蒸气，然后进入汽轮机绝热膨胀作功，汽轮机排汽压力为0.05MPa，若忽略泵功，求该循环的热效率；画出循环的T-S图；在h-s图上表示出蒸汽在进汽阀处的节流、汽轮机内绝热膨胀作功的过程。（已知kJ/kg76.338'2h）17．某压缩蒸气制冷循环用氨作制冷剂，制冷量为106kJ/h，冷凝器出口氨饱和液的温度为27℃，节流后的温度为-13℃。试求：1）单位质量制冷量；2）制冷剂流量；3）压缩机耗功率；4）冷凝器热负荷；5）循环的制冷系数。18.某房间采用氨蒸汽压缩制热循环，制冷剂冷凝温度30℃，环境温度（蒸发）-20℃。试求：1）绘出循环的T-s图；2）循环制冷量；3）循环放热量；4）循环净功；5）热泵系数；6）若房间每小时需热量60000kJ，则热泵所需耗功率。19．某50m3的房间内空气t1=30℃、φ=60%，等压冷却到t2=10℃。已知pb=0.1013MPa，求：1）初态时d1、h1H；2）当冷却到2状态时产生的凝结水量Δm；3）冷却过程中的放热量Q。（已知ps1=4241Pa，ps2=1227Pa，td1=21.38℃）（湿空气h-d图见附图）20.某制冷机采用氟利昂134a为制冷剂，已知冷凝器出口温度为40c，蒸发器的温度为－20c，求压缩1千克制冷剂压缩机消耗的功；其在循环中的制冷量以及制冷系数；画出制冷循环的T-s图、lgp-h图。