一、 填空题（每题2分，共10分）
1、hcpt对于理想气体适用于 热力过程；对于实际气体适用于 热力过程。
2、使系统实现可逆过程的条件是：① ，② 。
3、冬季取暖，若不采取任何其他措施，室内温度 ，室内相对湿度 。（填增大、减小或不变）
4、 有一种热机，以服从范德瓦尔方程的气体为工质，循环的高温热源温度为1200K，低温热源的温度为300K，则此循环的热效率t= ；若循环工质改成理想气体，则循环的热效率t= 。
5、用压缩因子表示的实际气体状态方程式为 ，表示式'zv'v中v表示 。
'二、 是非题（每题1分，共10分）（对者√，错者×）
1、气体常数与气体的种类及所处的状态无关。（ ） 2、绝热过程必是定熵过程。( )
3、孤立系统熵增原理表明：过程进行的结果是孤立系统内各部分的熵都是增加的（ ）
4、绝热闭口系就是孤立系。（ ）
5、容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（ ） 6、对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。（ ）
7、不管过程是否可逆，开口绝热稳流系统的技术功总是等于初、终态的焓差。
1
（ ）
8、水在大气中喷淋时温度能降低到低于大气的温度。（ ）
9、流动功的大小仅取决于系统进出口状态而与经历的过程无关。（ ） 10、系统熵增加的过程必为不可逆过程。（ ）
三、 简答及作图题（每题5分，共25分）
1、某工质在相同的初态1和终态2之间分别经历2个热力过程，一为可逆过程，一为不可逆过程。试比较这两个过程中相应外界的熵变化量哪一个大？为什么？
2、对于未饱和空气，它的干球温度、湿球温度和露点温度三者那个最大？那个最小？对于饱和空气，三者的大小又如何？试在hd图上表示之。
3、在Ts上画出四条基本热力过程线，然后划出一条工质受压缩、升温又放热的过程线。
2
4、气体在喷管中流动，欲要加速处于超音速区域的气流，应采用什么形式的喷管，其主要原因是什么？
5、下图所示为蒸气压缩式制冷循环的Ts图，试出进行各热力过程相应设备的名称，并写出制冷和制冷系数的计算式。
题四(5)附图
4 3 T
2 指量
3 1 s
四、 计算题（共40分，第2题和第5题选做一道，两道都做者适当加分）
1、定量工质，经过一个由四个过程组成的循环，试填充下表中所缺数据，并判断该循环是正循环还是逆循环。（写出求解步骤）（6分）
过程 1-2 2-3 3-4 4-1
Q（kJ） 1390 0 -1000 0 W（kJ） 0 _________ 0 __________ ΔU（kJ） ________ -395 _________ _________ 3
2、1 Kg空气从初态P1 = 5 bar，T1 = 340 K，在闭口系统中绝热膨胀，其膨胀后的体积V2 为V1的两倍（即V2=2V1）。求（1）如绝热膨胀过程是可逆的，求终态压力及终态温度、膨胀功、熵、内能、焓的变化。（2）如进行的是绝热真空自由膨胀过程，求终态压力及终态温度、膨胀功、熵、内能、焓的变化。（3）将上述两过程表示在T—S图上。（10分）
3、压力为0.1 MPa，温度为45℃的湿空气，相对湿度70%，则其露点温度为多少？若湿空气等压冷却到35℃，则终态空气相对湿度为多少？水蒸气分压力为多少？（12分）
已知湿空气压力为0.1 MPa时： 干球温度 水蒸气饱和压力
4
T (℃) 35 36 37 38 39 40 45 50 Ps 5.622 5.940 6.274 6.624 (KPa) 6.991 7.375 9.582 12.335 4、压力为4MPa，温度为560K的空气进入渐缩喷管射向背压为1.5MPa的空间。喷管的出口界面面积为86cm。求喷管出口处的压力、出口流速和流量。设空气比热容为定值，cp1.004 kJ/(kgK)。（12分）
5、有人声称设计出了一热机，工作于T1400K和T2250K之间，当工质从高温热源吸收了104750 kJ热量，对外作功20 kW·h，向低温热源放出的热量恒为两者之差，这种热机可能吗？（请用3种方法加以证明）（10分）
2
5
中国矿业大学2008～2009学年第 一 学期
《 工程热力学 》试卷（A）卷
考试时间：100 分钟 考试方式：闭 卷
学院 班级 姓名 学号（序号） 题 号 得 分 阅卷人 一 二 三 四 总分 一、判断题（每题1分，共10分）
1、工质经历一可逆循环，其ds=0，而工质经历一不可逆循环，其ds＞0。（ ） 2、对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但
最多增大到临界流量。（ ）
3、闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少。（ ）
4、在研究热力系统能量平衡时，存在下列关系式： SsysSsur= EsysEsur= 恒量，
恒量。（ ）
5、任何动力循环，循环净功w0总等于循环净热量q0，即总有w0q0。（ ） 6、理想气体的热力学能和焓都仅仅是温度的单值函数。（ ） 7、绝热系是指与外界没有能量交换的热力系。（ ） 8、对任何温度的气体加压都能使其液化。（ ）
9、由饱和水定压加热为干饱和蒸汽的过程，温度不变。（ ） 10、对湿空气进行冷却，一定可以去湿。（ ）
二、填空题（每空1分，共10分）
1、当容器内的压力低于于外界时，容器内的绝对压力p、真空度pv和大气压力pb之间的压力关系为： 。
2、孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。
6
3、多原子理想气体的定值比热容cV 。 4、工质在动力循环中
q 0，w 0。（选填“>”、“=”、“<”）
5、相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。（选填“大”、“小”）
6、在气液共存区，水蒸气的汽化潜热随温度的升高而 。（选填“增大”、“减小”、“不变”）
7、用实际气体在两个恒温热源T1和T2间进行一可逆循环，则其热效率t
1T2/T1。（选填“>”、“=”、“<”）
三、简答题（每题6分，共30分）
1、Ts图中过程0→1、0→2、0→3
如图所示。试在pv图中画出 相应的三个过程。
2、湿空气干球温度400C，湿球温度250C。在hd图上示出其状态点，并求取其湿露点温度。
0
7
3、下图所示为蒸气压缩式制冷循环的Ts图，试指出进行各热力过程相应设备的名称，并写出制冷量和制冷系数的计算式。
4、已知水蒸气的压力为0.5MPa，比容h2656kJ/kg，问它的状态是否是过热蒸汽？如果不是，那么处于何种状态？ 已知饱和水和饱和水蒸气数据如下：
3
T 3 2 4 1 s p (105Pa) (m3/kg) 0.5 5.0
0.0010301 0.0010928 v' v'' (m3/kg) 3.2415 0.3748 h' (kJ/kg) 340.57 640.10 h'' (kJ/kg) 2646.0 2748.5 s' s'' (kJ/(kg.K)) (kJ/(kg.K)) 1.0912 1.8604 7.5951 6.8215 8
5、当气流速度分别为亚音速和超音速时，下列四种形状的管道中哪些宜于作喷管？
(a) (b) (c) (d)
四、计算题（共4题，50分）
1、空气的容积V12m，初态为p10.2MPa，t140℃，压缩到p21MPa，
3V20.5m3。求该过程的多边指数、热量、功量、内能、熵和焓的变化？（空
气：cp=1.004 kJ/(kg⋅K)，R=0.287 kJ/(kg⋅K)）（12分）
9
2、绝热容器由隔板分成两部分，如图所示。左边 为压力600 KPa ，温度为27℃的空气；右边为真空， 容积是左边的5倍。现将隔板抽去，空气迅速膨胀， 充满整个容器。已知空气的R=0.287 kJ/(kg⋅K)。 试求：该过程1kg空气的内能、焓和熵的变化。（10分）
3、空气进入一渐缩喷管，进口参数p1=0.6MPa，T1=600K，背压pb=0.2MPa。若喷管内为定熵流动，出口截面积A2=25cm2，入口流速忽略不计，cp=1.004kJ/（kg⋅K），R=0.287 kJ/（kg⋅K）。试求：出口压力p2、出口温度T2、出口比容v2；、出口流速cf2和喷管流量m。（12分）
4、一股流量600 kg/min，相对湿度180%，温度t1300C的湿空气与另一股流量150 kg/min，相对湿度260%，温度t2200C相混合，已知当地大气压B=0.1MPa，试分别用计算法和图解法求混合后湿空气温度和相对湿度？（16分）
已知0.1MPa下饱和湿空气参数如下：
温度t（C） 水蒸汽饱和分压力ps（kPa） 0空 真 气 空 30 4.295 28 3.825 26 3.401 24 3.019 22 2.674 20 2.364 10
11
套题2
一、单项选择题(每小题1分，共15分) 1、_________过程是可逆过程。( )
A、可以从终态回复到初态的 B、没有摩擦的 C、没有摩擦的准平衡 D、没有温差的 2、绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa间的关系为( )
A、p+pv+pa=0 B、p+pa－pv=0 C、p－pa－pv=0 D、pa－pv－p=0
3、闭口系能量方程为( )
A、Q+△U+W=0 B、Q+△U－W=0 C、Q－△U+W=0 D、Q－△U－W=0
4、气体常量Rr( )
A、与气体种类有关,与状态无关 B、与状态有关,与气体种类无关 C、与气体种类和状态均有关 D、与气体种类和状态均无关 5、理想气体的 是两个相互独立的状态参数。( )
A、温度与热力学能 B、温度与焓 C、温度与熵 D、热力学能与焓
6、已知一理想气体可逆过程中,wt=w,此过程的特性为( )
A、定压 B、定温 C、定体 D、绝热 7、卡诺循环如图所示,其吸热量Q1=( ) A、RrT1ln B、RrT1ln
C、T1△S34 D、T1△S21
8、在压力为p时,饱和水的熵为s′;干饱和蒸汽的熵为s″。当湿蒸汽的干度0 12 9、电厂热力设备中， 内的热力过程可视为定温过程。 A、锅炉 B、汽轮机 C、凝汽器 D、水泵 10、可逆绝热稳定流动过程中,气流焓的变化与压力变化的关系为( ) A.dh=－vdp B、dh=vdp C、dh=－pdv D、dh=pdv 11、水蒸汽动力循环的下列设备中,有效能损失最大的设备是( ) A、锅炉 B、汽轮机 C、凝汽器 D、水泵 12、活塞式压气机的余隙容积增大使( ) A、wc增大, ηv减小 B、wc不变, ηv减小 C、wc不变, ηv不变 D、wc减小, ηv减小 13、已知燃气轮机理想定压加热循环压气机进,出口空气的温度为T1、T2;燃烧室出口燃气温度为T3,则其理想循环热效率为( ) A、1－ B、1－ C、1－ D、1－ 14、饱和湿空气的相对湿度（ ） A、>1 B、 =1 C、 <1 D、0<<1 15、湿空气的焓h为（ ） A、1kg湿空气的焓 B、1m3湿空气的焓 C、1kg干空气与1kg水蒸汽焓之和 D、1kg干空气的焓与1kg干空气中所含水蒸汽的焓之和 二、多项选择题(每题2分，共10分)多选、少选、错选均无分。 1、单位物量的理想气体的热容与_____有关。( ) A、温度 B、压力 C、气体种类 D、物量单位 E、过程性质 2、卡诺循环是_____的循环。 A、理想化 B、两个定压、两个绝热过程组成 C、效率最高 D、热源和冷源熵变相等 E、可逆 3、水蒸汽h－s图上的定压线( ) 13 A、在湿蒸汽区为直线 B、在过热蒸汽区为直线 C、在湿蒸汽区为曲线 D、在过热蒸汽区为曲线 E、在湿蒸汽区和过热蒸汽区是斜率不同的直线 4、理想气体经绝热节流后，前后稳定截面上的_____相等。 A、压力 B、温度 C、比体积 D、焓 E、熵 5、从理论上分析，活塞式压气机压缩空气的过程可以有_____过程。( ) A、定压 B、定体 C、定温 D、绝热 E、多变 三、填空题(每小题1分，共10分) 1、与外界既无能量交换也无物质交换的热力系称为_____热力系。 2、热力系的储存能包括_____。 3、已知某双原子气体的气体常数Rr=260J/(kg·k)，则其定值定体质量比热容cv=_____J/(kg·k)。 4、已知1kg理想气体定压过程初、终态的基本状态参数和其比热容，其热力学能的变化量可求出为Δu=_____。 5、定值比热容为cn的多变过程，初温为t1,终温为t2，其熵变量Δs=_____。 6、水蒸汽的临界压力为_____MPa。 7、流体流经管道某处的流速与_____的比值称为该处流体的马赫数。 8、汽轮机的排汽压力越低，循环热效率越高，但排汽压力的降低受到了_____的限制。 9、压气机增压比较大时，为了减少滞胀容积、提高容积效率，除了尽可能减小余隙容积外，通常还采取_____的措施。 10、未饱和湿空气的相对湿度值在_____之间。 四、简答题(每小题5分，共25分) 1、准平衡过程与可逆过程有何共同处?有何区别?有何联系? 14 2、理想气体状态方程有哪些常见形式?方程中的常数项与物性是否有关? 3、干饱和蒸汽与湿饱和蒸汽的状态参数各有何特点? 4、何谓汽流在喷管中的临界状态?何谓临界压力比?理想气体的临界压力比与哪些因素有关? 5、何谓汽耗率?何谓热耗率?它们与热效率有什么关系? 五、计算题(41~43小题每小题5分，44小题10分，共25分) 1、m=2、26kg理想气体的气体常数Rr=430J/(kg·k)，比热比k=1、35。初温T1=477K，经可逆定体过程后终温T2=591K。求Q、ΔU、W、ΔS。（5分） 2、设炉膛中火焰的温度恒为tr=1500℃，汽锅内蒸汽的温度恒为ts=500℃，环境温度为t0=25℃，求火焰每传出1000kJ热量引起的熵产和作功能力损失。（5分） 15 3、空气可逆绝热流过一喷管，入口压力p1=0、7MPa，温度t1=800℃，出口压力p2=0、15MPa，此喷管是什么外型的喷管?入口空气流速忽略不计，比热容和比热比取定值，分别为cp=1、004kJ/(kg·K)，k=1、4，求喷管出口空气的温度、流速、马赫数。（5分） 4、A 5-m X 5-m X 3-m room contains air at 25℃ and 100kPa at a relative humidity of 75 percent. Determine (a)the partial pressure of dry air,(b)the specific humidity,(c)the enthalpy per unit mass of the dry air, and (d)the masses of the dry air and water vapor in the room. （10分） 16 套题4 І. 填空题(共10分，每空1分) 1. 水蒸气汽化潜热随温度升高而______，在临界点处________. 2. 1kmol 空气温度降低20℃，其热力学能变化u和焓变 h分别为 ______ 和 ________ (空气比热为定值) 3. 气体经历一放热不可逆过程变化，该过程 S_____0, 熵流 Sf _____0 以及 熵产 Sg____ 0. (“>”,”<”or “=”) 4. 一过程为可逆过程的条件： a)___ __ b)____________________. 5. 工质经历一过程后，热力学能增加15kJ ，对外做功15kJ。则该过程热量 Q=_________kJ. Ⅱ. 判断题(共10分，每题1分) 1. 开口系统能量方程 qhwt, 适用于任何工质经历任何过程. ( ) 2. 不可逆过程熵变必大于0 ( ) 3. 绝热过程必为定熵过程. ( ) 4. 对气体加热温度必升高. ( ) 5. 熵增加的过程必为不可逆过程. ( ) 6. 绝热闭口系必为孤立系. ( ) 7. 实际气体的压缩因子z 不可能等于1. ( ) 8. 根据孤立系统熵增原理可知，组成孤立系的任何子系统熵变必增加。( ) 17 9. 孤立系统的能量和熵均守恒. ( ) 10. 表达式qpcpdT仅适用于理想气体，对实际气体不适用。( ) Ⅲ. 简答题(共30分，每题6分) 1. 通过p-v 图，解释增压比对活塞式压缩机容积效率的影响？ 2. 在p-v 和T-s图作下列过程 a) p2p1,T2T1,q0; b)n1.3, v1 3. 对于非饱和湿空气干球温度、湿球温度和露点温度三者的大小关系？对饱和湿 空气三者又有何关系？并通过h-d 示意。 4. 下图为蒸气压缩式制冷循环在T-s 图的表示。写出下列过程对应的设备以及制 冷循环COP 的计算式和制冷量的表达式。 T 3 1 s 2 4 18 W1a2 b) 5. 两个过程12和1a2在p-v图如下图所示。试比较下列参数: a) W12 和H12 和 ΔH1a2 c)Q12 和 Q1a2. Ⅳ. 计算题 (共50 分) 1. 三个热机A, B 和C 均工作在高温527℃ 和低温27℃之间. 完成下表数据并 判断热机A, B 和C是否可逆？ (12 分) 热机 吸热n (kW) 250.0 250.0 250.0 放热 (kW) 170 作功 (kW) 189.6 热效率 (%) 62.5 A B C 19 2. 压力p1=0.1 MPa 温度 T1=300K的1 kg 空气经历一n=1.3的多变过程压缩到 压力p2=1 MPa。求 a) 温度 T2 ；b) 过程功量wt ；c）过程s (12 分) R0.287 kJ/(kgK) 1.4. 3. 温度35℃ ，相对湿度50%的室内空气冷却到28℃. 求终态a)水蒸气分压； b) 干空气分压；c) 相对湿度. (12 分) 水蒸气参数见下表： 温度T (℃) 饱和压力 Ps (kPa) 35 5.6263 28 3.7814 4. 压力p1=0.6MPa 和温度T1=600K的空气流经出口截面面积为25cm2.的喷管。 如背压pb=0.2MPa, 求a)喷管形状；b) 出口速度和质量流量. (14分) 比热cp1.005 kJ/(kgK). 20 套题 5 一、判断题（10分，每题1分） 1．孤立系统的熵一定增加或保持不减。（） 2．绝热过程的熵保持不变。（） 3．可逆过程必为准静态过程。（） 4．利用渐缩喷管能获得的最大速度为音速。（） 5．存在-10℃的水蒸气。（） 6．定容过程中系统不可能对外做功。（） 7．不可逆绝热稳态流动过程中，系统的熵变等于0。（） 8．渐缩喷管不能用作扩压管。（） 9．不可逆热机的效率一定小于工作在同样热源间的可逆热机的效率。（） 10．绝热过程必为定熵过程。（） 二、填空（10分，每空1分） 1． 任何热力系统所具有的储存能（总能）是由 ， 和 组成。 2． 水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________，在临界温 度为__________。（填“大”、“小”、或“0”）。 3． 若密闭容器中液态水的温度t=100℃，则容器中压力p 1atm。（填“>”、“<”、 或“=”）。 4． 马赫数的定义为 和 的比值。 5． 未饱和湿空气所含的水蒸气处于 状态。（填“过热”、“干饱和”或“湿 饱和”） 三、简答题（30分，每题6分） 1．未饱和湿空气经历绝热加湿（等焓）过程，其干球温度、湿球温度和露点温度如何变化？ 2．在p-v和t-s图上画出下列过程：a) 0n1,q0, b) 1n,v2v1. 3．一闭口系统经历一过程，系统熵变为25kJ/k，在过程中系统从300K的热源中吸热600 kJ，问系统是否可以实现此过程。 4．系统从某一初态经一可逆过程和一非可逆过程分别到达同一终态，有人认为非 21 可逆过程系统的熵变大于可逆过程的熵变，你同意这种观点吗？为什么？ 5． 夏季当室外温度升高时，空调制冷机的COP如何变化？ 四、计算题（共50分） 1．现加热一装有水的垂直放置的气缸-活塞系统。已知此过程中加热热量为50 kJ， 通过气缸壁散出热量8 kJ，气缸对外作膨胀功5 kJ。求此过程水的内能变化？（8分） 2．空气初态为 p1=0.4MPa 、T1=450K ，初速忽略不计。经一背压为pb=0.1MPa 喷管绝热可逆膨胀。若空气的 Rg=0.287 kJ/ (kg·K) ；c p=1.005 kJ/ (kg·K) ；γ=c p / c v= 1.4 ；临界压力比νcr =0.528 ；试求： （1）在设计时应选用什么形状的喷管？ （2）喷管出口截面上空气的流速 C f2 、温度 T 2； （3）若通过喷管的空气质量流量为 q m=1 kg/s ，求：喷管出口截面积。 （15分） 3．0.25kg的CO在闭口系中由p1=0.25 MPa 、t1=120℃膨胀到p2= 0.125 MPa 、t2=25℃，产生膨胀功W=8kJ。计算（1）过程的热量（2）系统的熵变（3）判断过程是否可逆。已知环境的温度t0=25℃，CO的气体常数cv0.747kJ/(kgK), Rg0.297kJ/(kgK)（15分） 22 4．温度为15℃、相对湿度为40%室外冷空气和温度为32℃、相对湿度为70%的室内热空气混合。已知冷空气质量流量为40 kg/min，热空气的质量流量为30 kg/min，求汇合后气流的温度和相对湿度。（h-d图见附图）（12分） 套题3 一、填空（10分，每空1分） 6． 可逆过程膨胀功和技术功的计算式分别为w______ 和wt_______。 7． 测得湿空气的三个温度： 18℃，20℃和25℃，则此湿空气的干球、湿球和露 点温度分别为______, _______和________. 8． 活塞式压缩机由于余隙容积的存在，压缩所消耗的理论功_______，产气量 _______，随压缩比增大，容积效率_______。（填“增加”，“不变”或“减少”） 9． 热效率计算公式t1q2适用于__________________过程。 q110． 某工质在过程中内能增加15kJ，对外做功15kJ，则此过程中工质与外界交 换热量Q=____kJ。 二、判断题（10分，每题1分） 1．循环的净功总等于循环的净热量。（） 23 2．不可逆过程的熵产总是大于零。（） 3．湿空气的含湿量表示1kg湿空气中水蒸气的含量。（） 4．闭口系吸热熵一定增加。（） 5．经过一个不可逆循环，系统和外界均无法完全恢复原态。（） 6．可逆循环满足ds0，而不可逆循环ds0。（） 7．实际气体的压缩因子z不可能等于1。（） 8．水蒸气的汽化潜热随温度的增加而减小。（） 9．孤立系统的能量和熵均守恒。（） 10．cpcvRg仅适用于理想气体的定比热情况。（） 三、简答题（30分，每题6分） 1．简述能量和功的异同？ 2．在p-v和t-s图上画出下列过程：a）1nk,T2T1 b）0n1,q0？ 3．在湿空气的h-d图上表示出湿空气先冷却去湿，再加热升温的过程。 4．试比较图中过程1-2和过程1-a-2下列各量的大小：a）W12和W1a2 b）H12和 H1a2 c）Q12和Q1a2 6． 若分别以某种服从p(vb)RgT的气体（其中b为物性常数）和理想气体为 工质在两个恒温热源之间进行卡诺循环，试比较哪个循环的热效率大一些，为什么？ 24 四、计算题（共50分） 1．1kg空气由压力8.5 MPa，温度900℃的初态经一可逆过程膨胀到温度为217℃，比容为1.27m3/kg的终态，求1）此过程的多变指数；2）过程的功量w、热量q、熵变s、内能变化u、焓变h。Rg0.287 kJ/(kgK)、 cp1.005 kJ/(kgK)。（12分） 2．空气进入一喷管，其进口参数p1=0.6MPa、T1=600K，背压pb=0.2MPa，喷管出口截面积25cm2，试确定喷管的形状及喷管出口流速cf2和喷管流量qm。 （12分） cp1.005 kJ/(kgK) 3．有一热机，其低温热源温度为27℃，热机从高温热源吸热120000kJ/h，向低温热源放热66000kJ/h，（1）求循环热效率和输出功率；（2）若热源熵变为s-123.33kJ/(K·h)，问此循环是否可逆？（12分） 4．氨蒸气压缩制冷装置，蒸发器中的温度为-20℃，冷凝器中的温度为40℃。已知压缩机出口处比焓为1954.2 kJ/kg，画出此制冷循环的T-s图并求此循环的COP. 25 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容