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河南城建学院2009—2010学年其次学期期末考试（试）《工程热力学》试题（A卷）供速环、热动专业0714081/
2、0724081/2/3班运用2010年6月题号一二四五总分得分阅卷人本套试卷共4页
一、填空题（每题2分，共20分）
1.假如热力系处于不平衡状态,则不能在状态参数坐标图上表示
2.当设备中工质的压力低于环境压力时，若测得真空Pv=
0.08MPa,环境压力Pa=
0.IMPa,则工质的确定压力P=0^02MPa
3.在国际单位制中压强的单位是国
4.依据稳定流淌能量方程，动力机的能量方程可简化为吗=一
45.将相同质量的氢气和氧气分别储存到同样大小的容器内，若二个容器内气体的温度相等，CJ卜则两者压力的大小为＜1A片〃
6.在探讨可压缩流体时，引进马赫数这个无因次量，其表达公式为M=-
7.在混合气体的计算中，质量分数与摩尔分数之间须要换算，换算的依据是质量、摩尔数和分子量之间的关系
8.设有一卡诺机工作于6001和30C热源之间，卡诺机在循环工作中从高温热源吸热1000kJ,则向低温热源的放热为950kJ o
9.水蒸汽定压加热过程水吸热生成过热蒸汽必需经验五种状态改变，即未饱和水、饱和水、薯饱和蒸汽、干饱和蒸汽及过热蒸汽状态
10.
1.假设工质在一可逆过程中体积由
0.1m3增加到
0.3m3,压力随体积的改变为p=
0.24-
0.4V（式中p的单位为MPa,V的单位为m3）,工质在该过程所做的膨胀功竹侬
二、推断题（每题1分，共10分）Io在亚音速状态下的气体，经过渐缩喷管不能获得超音速气流（对）2绝热闭口系的靖增就是孤立系的嫡增（对）3稳定状态不确定是平衡状态（对）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改变的状态（对）5通用气体常数对实际气体和志向气体都是一个不变的常数（错）6闭口系统进行一个过程后，假如嫡削减了，确定是它向外界散出了热量（对）7志向气体的热力学能、焰和靖都仅仅是温度的单值函数（错）8志向气体绝热节流后温度不变（对）9在6=1时，干球温度t湿球温度tw和露点温度td不相等（错）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（对）
三、简答题（共20分）
1、简述可逆过程与不行逆过程的区分（5分）可逆过程沿原路反向进行使系统复原到原状态之后，给系统和外界均没有留下任何影响；不行逆过程沿原路反向进行使系统复原到原状态之后将给外界留下某种不行消退的影响
2、证明同种工质在参数坐标图上（比如P-V图）的两条绝热线不行能相交（提示若相交则违反热力学其次定律）（5分）证假设AB和CD两条可逆绝热线可能相交，其交点为I,设另一条等温线分别与二条绝热线交于2和3,如图5-2令工质依1-277进行热力循环，此循环山1-
2.2-33-1三个过程组成,除2-3过程中「质自单一热源吸热外，其余二过程均绝热，这样就可使循环发动机有从单一的热源吸热，全部转化为机械能而不引起任何其他变化，显然是与热力学第二定律相矛盾的，从而证明两条可逆绝热线不可能相交,
3.为什么说湿空气中的水蒸气经常处于过热状态或未饱和状态？（5分）从温度关系上看通常湿空气中的水蒸气很少，即水蒸气的分压力R很低，这个分压力P,所对的饱和温度L（PJ也很低，而实际水蒸气（也是湿空气）所处的温度较高，总有1匕（P,）,所以湿空气中的水蒸汽往往处于过热状态从压力关系上看由于湿空气中水蒸气很少，水蒸气的分压力巴很低，而水蒸气实际所处温度t所对的水蒸气饱和压力PMt）较高一般总有PP“（t）,也就是说，湿空气中的水蒸汽往往处于未饱和状态
4、膨胀功、流淌功、轴功和技术功有何区分和联系？（5分）答膨张功是系统由于体积变化对外所作的功轴功是指「质流经热力设备（开口系统）时.热力设备与外界交换的机械功,山干这个机械I通常是通过转动的轴谕入、输出,所以
1.程上习惯成为轴功而技术功不仅包括轴功，还包括工质在流动过程中机械能（宏观动能和势能）的变化流动功乂称为推进功，1kg「质的流动功等于我压力和比容的乘积，它是T质在流动中向前方传递的功,只有在T质的流动过程中才出现对于有T质组成的简单可很缩系统,1质在桧定流动过程中所作的膨胀功包括三部分，一部分消耗于维持I.质进出开口系统时的流动功的代数和.一部分用于增加工质的宏观动能和势能，最后一部分是作为热力设务的轴功对于稳定流动，工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代数和如果工质进、出热力设备的宏观动能和势能变化很小.可忽略不计,则技术功等广轴功
四、作图题（10分）蒸气动力循环过程的简化1-2汽轮机@膨胀il汽轮机2T3凝汽器◎放热3f4给水泵©E缩入晨飞机4Tl锅炉©吸热朗肯循环构成朗肯循环的四个过程1-2汽轮机中定火商膨胀过程；2-3冷凝器中定压放热凝结过程；3-4水泵中的定火商压缩过程；4-1锅炉中的定压吸热汽化过程朗肯循环的热效率Wnet Wt-Wp（〃1一/2）一（〃4一〃3）%=-----=---------=--------；-；-----名小hl-/Z4
五、计算题（40分）
1.m=l.5kg空气按可逆定温过程由初态T1=328K,P1=O.25X106Pa改变到终态P2=
0.15X106Pa,空气的Rr=
0.287KJ/（kg・k）,试求此定温过程的Q、W、AU.AH（8分）OP.
0.25xlO
6.Q=mR,Tln—=
1.5X
0.287X328X In=
72.1KJP,
0.15xl06W=mR.Tln—=Q=
72.1KJP2△U=mC.T—Tj=0△H=m0TLTJ=02某热机在每个循环中从T尸600K的高温热源汲取Q尸419kJ的热量和可逆地向T2=300K的低温热源假设分别排出（l）Q=
209.5kJ；
（2）Q=
314.25kJ；
（3）❷=
104.75kJ热量，请用两种方法2计算证明，在这三种状况中，哪个是不行逆的、哪个是可逆的和哪个是不行能的？并对不行逆循环计算出其不行逆损失，大气环境温度T1300K（12分）4+义=二^+型竺二，可逆△5孤=T26003004+0=±U2+2I£？2=o.3492口/K0,不行逆（△S）孤=7；T260030—Qi Q.-
419104.75八—△S孤=-^+―T=-2-6--0--0-------+----3-0--0---0,不行能
1.采纳孤立系统靖增原理证明4L=T0AS孤=300x
0.3492=
104.76口
2.采纳卡诺定理证明1T2300”--------------=!--=!=
0.5tc T.600⑴
209.5--------7-1£二1一=.5=;可逆QT
419341.25⑵%」，-----------=1-
0.75=
0.257zr,不行逆0419”
104.75⑶5-----------7-1=1-
0.25=
0.75不行能Ci419tc4♦=
104.76左/
3.采纳克劳修斯积分计算证明2+金419-
209.5
八一、$⑴=--------F=0,可逆300T600-Q1419-31425⑵—+—U.JrJfIY.〈U,4J3XT2一1600⑶—+-
104.75八0419=+-QI6000,不仃能3004L=
104.76V3-卡诺机工作在8002和2（TC的两热源间，试求:
（1）卡诺机的热效率；
（2）若卡诺机每分钟从高温热源吸入1000kJ热量，此卡诺机净输出功率为多少kW=
72.7%
（3）求每分钟向低温热源排出的热量（8分）⑵《老=鬻=修
2.20+2733QL=Q〃1一%=1000X8010-0+.722773=273AJ4如图所示的汽缸，其内充以空气汽缸截面积为100cm2,活塞距离底面高度H=10cm,活塞以及其上重物的总质量为195kg当地的大气压力为102kPa,环境温度27C当汽缸内的气体与外界处于热平衡时，把重物拿去100kg,活塞突然上升，最终重新达到热力平衡假定活塞和汽缸壁之间无摩擦，气体可以通过汽缸壁与外界充分换热，空气视为志向气体，试求活塞上升的距离和气体的换热量解
（1）确定空气的初始状态参数195kgx
9.8m/s2=102x10++1lOOxlO^m2历呼=Pb+2i=，+=
293.1kP1V；=A/7=100xl0-4m2xl0xl02m=10-3m37；=（273+27）K=300K
（2）定拿去重物后，空气的终止状态参数由于活塞无摩擦，又能充分与外界进行热交换，故当重新达到平衡时，汽缸内的压力和温度与外界的压力和温度相等则竽P2=P°ul=Pb+〃e2=Pb+195-100kgx
9.8m/s2=102xl0P+lOOxlO^m2=
192.3kPaT2=3OOK由志向气体状态方程=及Z=（，可得炉黑*=活塞上升距离H=-V；/A=
1.524x10-3-10-3m3/l00x10-4m2=
5.24x102m=
5.24cm对外做功量W=zoutAV=p2AV=
1.923x1O_3Pal.524xW3-10-3m3=
100.5J由闭口系能量方程由于故〃=2（志向气体的热力学能仅取决于温度，这将在下一章予以证明）则Q=W=
100.8J（系统由外界吸入的能量）。
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