1/1熱工基礎(chǔ)復(fù)習(xí)考試復(fù)習(xí)題試卷一

一、選擇（本大題16分，每小題2分）

1.某系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一個(gè)任意不可逆過(guò)程達(dá)到另一狀態(tài)，表達(dá)式（）正確。

(a)ds＞dq/T（b）ds＜dq/T（c）ds=dq/T

2.處于平衡狀態(tài)的簡(jiǎn)單可壓縮熱力系統(tǒng)，其狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系正確的是（）。(ρ為密度)。

(a)F=F(ρ,v,T)（b）F=F(ρ,v,P)（c）F=F(ρ,P,T)

３．用壓力表測(cè)量容器內(nèi)氧氣的壓力，壓力表讀數(shù)為25bar。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?bar，則氧氣的真實(shí)壓力為（）bar。

(a)26（b）25（c）24

４．在p－v圖上，經(jīng)過(guò)同一狀態(tài)點(diǎn)的理想氣體等溫過(guò)程線斜率的絕對(duì)值比絕熱過(guò)程線斜率的絕對(duì)值（）

(a)大（b）小（c）相等（d）可能大，也可能小

５．理想氣體1kg經(jīng)歷一不可逆過(guò)程，對(duì)外做功20kJ放熱20kJ，則氣體溫度變化為（）。

(a)提高（b）下降（c）不變

６．同一理想氣體從同一初態(tài)分別經(jīng)定溫壓縮、絕熱壓縮和多變壓縮（1n>1)，可逆等溫放熱過(guò)程3-4，等熵壓縮過(guò)程4-1畫(huà)出該循環(huán)的T—s圖。

2、用一臺(tái)水泵將井水從8m深的井里泵到比地面高28m的水塔中，水流量為0.42m

3/min。水泵消耗功率為12kW。冬天井水的溫度為3.5℃。為防止結(jié)冰，要求進(jìn)入水塔的水溫不低于4℃。整個(gè)系統(tǒng)及管道均包有一定厚度的保溫材料問(wèn)是否有必要在管道中設(shè)置加熱器？如有必要的話，需加入多少熱量？（設(shè)管道中水進(jìn)出口的動(dòng)能差可忽略不

計(jì)；水的比熱取定值=4.187kJ/（kg·K）且水的焓差近似?。凰拿芏?/p>

=1000kg/m3）。

五、計(jì)算（本大題32分，每小題16分）

1、某車間從溫度為-23℃的倉(cāng)庫(kù)中領(lǐng)來(lái)一只容積為0.04m3，指示壓力為150bar的氧氣瓶。該氧氣瓶長(zhǎng)期未經(jīng)使用，為了車間安全，安全檢查員發(fā)現(xiàn)該氧氣瓶上壓力表指示壓力為152bar，車間溫度為17℃。當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫?60mmHg。問(wèn)該氧氣瓶是否漏氣？如漏氣，試計(jì)算漏去的氧氣量。設(shè)Rg=0.2599kJ/(kg·K)，760mmHg=1.0133×105Pa

2、某燃?xì)廨啓C(jī)裝置，按等壓加熱循環(huán)工作。壓縮機(jī)進(jìn)口參數(shù)為t1=27℃、p1=0.1MPa，壓縮機(jī)增壓比π=6，燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)的溫度t

3=800℃。若環(huán)境溫度t0=27℃,p0=0.1Mpa，燃?xì)獗葻崛萑《ㄖ?，?1.4,cp=1.005kJ/(kg·K)。（1）壓縮每千克空氣的壓氣機(jī)耗功；（2）每千克空氣流經(jīng)燃?xì)廨啓C(jī)所作的功；（3）燃燒過(guò)程和排氣過(guò)程的換熱量；（4）低溫?zé)嵩春透邷責(zé)嵩吹臏囟确謩e為27℃和1300℃時(shí)，系統(tǒng)在循環(huán)中的做工能力損失；（5）循環(huán)的熱效率。

一、1、b2、b3、a4、c5、b6、b7、a8、c

二、1、√2、×3、×4、×5、×6、×7、×8、√

三、1、絕熱壓縮2、平衡狀態(tài)3、1504、5、超聲速6、2007、0.91

8、100

四題、1、

2、

管道中水進(jìn)出口的動(dòng)能差可忽略不計(jì)

所以

=kJ

所以有必要加入加熱器加入的熱量為5.1kJ/s

五題、1、

kg可見(jiàn)，該氧氣瓶漏氣，漏去的氧氣量為1.1766kg

2、根據(jù)右圖已知T1=300K,T

3=1073K,=,T0=300K

K

kJ/kg

K

kJ/kg

kJ/kg循環(huán)做功能力損失

試卷六

二、判斷（本大題10分，每小題2分）

1、熵增過(guò)程即為不可逆過(guò)程。()

2、活塞式壓氣機(jī)采用多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻方法可以提高它的容積效率。()

3、閉口絕熱系的熵不可能減少。()

4、因?yàn)槭瞧毡檫m用于一切工質(zhì)的，因此水蒸汽在定壓氣化時(shí)，溫度是不變的，所以水蒸汽在定壓氣化時(shí)焓變量為0。（）

5、熱力系對(duì)外放出熱量，系統(tǒng)溫度一定降低。（）

三、簡(jiǎn)答（本大題25分，每小題5分）

1、熵增原理的實(shí)質(zhì)

2、畫(huà)出蒸汽壓縮制冷簡(jiǎn)單循環(huán)的T-s圖，并用各狀態(tài)點(diǎn)的焓表示出其制冷系數(shù)。

3、試寫(xiě)出卡諾循環(huán)的組成和循環(huán)熱效率計(jì)算公式。通過(guò)此公式得出什么重要結(jié)論？

4、狀態(tài)量（參數(shù)）與過(guò)程量有什么不同？常用的狀態(tài)參數(shù)及過(guò)程量有哪些?

5、以1㎏工質(zhì)為例，分別寫(xiě)出閉口系與穩(wěn)定流動(dòng)的開(kāi)口系的能量方程，并將可逆過(guò)程的膨脹功與技術(shù)功在p－v圖上表示出來(lái)。

四、計(jì)算題（本大題50分，第1、2題各15分；第3題20分）

1、容積V=0.5m3的空氣初壓p1=0.3MPa，初溫t1=150℃，經(jīng)可逆多變膨脹過(guò)程到終態(tài)p2=0.08MPa，t2=20℃，求：過(guò)程中熱力學(xué)能、焓及熵的變化量.（空

氣作為理想氣體，其比熱容可取定值，氣體常數(shù)=287J/(kg.K)；=1005J/(kg.K)）

2、機(jī)在1600K和400K兩熱源之間工作，若每個(gè)循環(huán)中熱機(jī)吸熱5000kJ，求①此熱機(jī)每循環(huán)所作的凈功；②高溫?zé)嵩?、低溫?zé)嵩春凸べ|(zhì)熵的變化；③由兩熱源和工質(zhì)組成的孤立系統(tǒng)的熵變化量。

3、活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)，壓縮比ε=10，氣體在壓縮沖程的起點(diǎn)狀態(tài)是

p1=100kPa、t1=35℃。加熱過(guò)程中氣體吸熱650kJ/kg。假定比熱容為定值,且

=1.005kJ/（kg·K），κ=1.4，求：（1）畫(huà)出循環(huán)的p-v圖T-s圖；（2）循環(huán)的最高溫度和最高壓力；（3）循環(huán)吸熱量、循環(huán)凈功和循環(huán)熱效率

二、1、×2、√3、×4、×5、×

三、１、熵增原理的實(shí)質(zhì)：

1）實(shí)際過(guò)程具有方向性，即只有系統(tǒng)和與之相關(guān)的周圍環(huán)境的熵的總和增大的過(guò)程才能發(fā)生。

2）系統(tǒng)熵的減小必然伴隨著其余系統(tǒng)熵的增加。

3）指出熱過(guò)程進(jìn)行的限度，過(guò)程停止進(jìn)行時(shí)即為系統(tǒng)和與之相關(guān)的周圍環(huán)境的熵為0。2、

３、卡諾循環(huán)由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成，其熱效率計(jì)算公式：，

通過(guò)卡諾循環(huán)得到的結(jié)論：（1）卡諾循環(huán)的熱效率之決定于高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟龋?）卡諾循環(huán)的熱效率只能小于1，決不能等于1（3）第二類永動(dòng)機(jī)是不可能存在的

４、狀態(tài)量：表現(xiàn)的某種宏觀物理特性，其值只與狀態(tài)有關(guān)，與如何達(dá)到此狀態(tài)所經(jīng)歷的途徑無(wú)關(guān)。過(guò)程量：是過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的量，其變化量不僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而且與過(guò)

５、程經(jīng)過(guò)的路徑有關(guān)。常用的狀態(tài)參數(shù)有溫度、壓力、比體積、熱力學(xué)能、焓、熵；過(guò)程量有功和熱量。

閉口系；開(kāi)口系

四題1、

kg

J/(kg.K)

kJ

kJ

J

2、1）kJ

2）kJ/K

3)因?yàn)檫^(guò)程可逆，所以由兩熱源和工質(zhì)組成的孤立系統(tǒng)熵變?yōu)?

或者

3、1）

2）∴kJ/（kg·k）

m3/kg

m3/kg

絕熱壓縮kPa

K

點(diǎn)3：

K

kPa

3）m3/kg

點(diǎn)4：

kPa

K

kJ/kg

kJ/kg

循環(huán)熱效率：

或

試卷七

二、判斷（本大題10分，每小題2分）

１、朗肯循環(huán)采用再熱后，其熱效率必定升高()

２、平衡狀態(tài)一定是均勻狀態(tài)。()

３、在熱力循環(huán)中，工質(zhì)從熱源吸熱對(duì)冷源放熱，從而實(shí)現(xiàn)熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。其中熱源和冷源為恒溫?zé)嵩础?)

４、熱力系統(tǒng)的邊界可以是實(shí)際存在的，也可以是假想的。()

５、壓縮蒸汽制冷循環(huán)采用節(jié)流閥來(lái)代替膨脹機(jī)，壓縮空氣制冷循環(huán)也可以采用這種方法。()

三、簡(jiǎn)答（本大題25分，每小題5分）

１、試述膨脹功、技術(shù)功和流動(dòng)功的意義，并將可逆過(guò)程的膨脹功和技術(shù)功表示在P--V圖上。

２、在壓氣機(jī)中采用多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻有什么好處。

３、對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)，系統(tǒng)與外界交換哪一種形式的功？可逆時(shí)這種功如何計(jì)算。

４、畫(huà)出壓縮蒸汽制冷循環(huán)的T-s圖，并寫(xiě)出循環(huán)的制冷量、制冷系數(shù)ε的表

達(dá)式。

５、活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)熱效率η隨壓縮比ε下降，增大還是減??？為什么？

四、計(jì)算題（本大題50分，第1、2題各10分；第3、4題各15分）

１、一逆向循環(huán)，用于熱泵向溫室供暖，每秒向溫室提供250kJ熱量。若熱泵的供暖系數(shù)為5，試計(jì)算：循環(huán)的耗功量及從室外空氣中吸收的熱量。

２、某一蒸汽輪機(jī)，進(jìn)口蒸汽參數(shù)p1=9.0MPa,t1=500℃,h1=3386.8kJ/kg,cf1=50m/s,出口蒸汽參數(shù)p2=4.0KPa,h2=2226.9kJ/kg,cf2=140m/s，進(jìn)出口高度差14m，蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)散熱損失為15kJ/kg，試求：1）單位質(zhì)量蒸汽流經(jīng)汽輪機(jī)對(duì)外輸出的功2）進(jìn)出口動(dòng)能變化對(duì)輸出功的影響3）若蒸汽流量為220t/h，汽輪機(jī)功率有多大？

３、在燃?xì)廨啓C(jī)定壓加熱理想循環(huán)中，壓氣機(jī)入口空氣狀態(tài)為100kPa，20℃，空氣以流率4kg/s經(jīng)壓氣機(jī)被壓縮到500kPa。燃?xì)廨啓C(jī)入口燃?xì)鉁囟葹?00℃。試計(jì)算壓氣

機(jī)耗功量、燃?xì)廨啓C(jī)的作功量及循環(huán)熱效率。假定空氣=1.03kJ/(kg·K)且為常量，=1.4。

４、空氣初態(tài)為P1=0.1MPa、t1=20℃，經(jīng)過(guò)三級(jí)活塞式壓氣機(jī)后，壓力提高到12.5MPa，假定各級(jí)壓縮過(guò)程的多變指數(shù)n=1.3。試求：（1）以耗功最小為前提的各級(jí)壓比；（2）生產(chǎn)1kg壓縮空氣理論上消耗的功；（3）各級(jí)氣缸的出口溫度；（4）若采用單級(jí)壓縮，壓氣機(jī)消耗的功及出口溫度。（Rg=287J/kg.k）

二、1、×2、×3、×4、√5、×

三、1、膨脹功：由于系統(tǒng)體積膨脹變化所作的功。技術(shù)功：技術(shù)上可以利用的功稱為技術(shù)功，它是穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)能、位能的增量與軸功三項(xiàng)之和。流動(dòng)功：工質(zhì)在流動(dòng)時(shí)，進(jìn)出質(zhì)量的推動(dòng)功之差。

2、

壓氣機(jī)耗功以等溫壓縮最有利，應(yīng)設(shè)法使壓氣機(jī)內(nèi)氣體壓縮過(guò)程的指數(shù)降低，因此采用冷卻的方法，同時(shí)為避免單級(jí)壓縮因增壓比太高而影響容積效率采用多級(jí)壓縮。

3、交換的功為體積變化功。可逆時(shí)

４、

5通過(guò)此式可知熱效率隨著的增大而提高。壓縮比增大使循環(huán)的平均吸熱文增高，平均放熱溫度降低，循環(huán)熱效率相應(yīng)提高。

四、1、∴kJ

∴kJ

2、

∴

=1.136×103kJ/kg

kW

3、由題可知：K

P1=100KPa，P2=500Kpa，K

K

空氣在壓氣機(jī)內(nèi)消耗的功為：

kJ/kg

kW

KPa

KPa

kJ/kg

Kw

4、

K

若采用單級(jí)壓縮

K

試卷八

二、判斷（本大題10分，每小題2分）

１、氣體膨脹必然對(duì)外做功。()

２、熱力系從1狀態(tài)經(jīng)歷不可逆過(guò)程到達(dá)狀態(tài)2，則熱力學(xué)能的變化

。()

３、在實(shí)際的活塞式壓氣機(jī)中存在余隙容積，使得吸氣量減少。導(dǎo)致生產(chǎn)同樣多的高壓氣體耗功量減少。（）

４、開(kāi)口系不可能是絕熱系。（）

5、理想氣體熱力學(xué)能僅僅是溫度的函數(shù)（）

三、簡(jiǎn)答（本大題25分，每小題5分）

１、工質(zhì)進(jìn)行了一個(gè)吸熱、升溫、壓力下降的多變過(guò)程，試問(wèn)其多變指數(shù)的范圍是什么？并在p-v圖和T-s圖上將該過(guò)程表示出來(lái)。

２、試推導(dǎo)出壓縮空氣制冷循環(huán)的制冷系數(shù)ε與循環(huán)的壓比的函數(shù)關(guān)系式，并分析ε和的關(guān)系？

３、為什么在熱力系中要引用準(zhǔn)平衡過(guò)程這一概念？

４、以1㎏工質(zhì)為例，寫(xiě)出閉口系能量方程，并將可逆過(guò)程的膨脹功在p－v圖上表示出來(lái)。

５、試畫(huà)出壓氣機(jī)兩級(jí)壓縮中間冷卻的p-V圖,并表示出與單級(jí)壓縮相比少消耗的功量。

四、計(jì)算題（本大題50分，第1、2題各10分；第3、4題各15分）

１、利用逆向卡諾機(jī)作為熱泵向房間供熱，設(shè)室外溫度為-10℃，室內(nèi)溫度保持

20℃。要求每小時(shí)向室內(nèi)供熱kJ。試問(wèn)：1）每小時(shí)從室外吸收多少熱量？2）

此循環(huán)的供暖系數(shù)多大？3）熱泵由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，如電動(dòng)機(jī)效率為95%，電動(dòng)機(jī)的功率多大？

２、人體熱量的消耗率通常為356kJ/h，在作激烈運(yùn)動(dòng)時(shí)則達(dá)628kJ/h。在熱天皮膚經(jīng)由汗的蒸發(fā)來(lái)散熱，若汗的蒸發(fā)在定壓且與皮膚相同溫度(27℃)下進(jìn)行，問(wèn)運(yùn)動(dòng)時(shí)多余熱量需每小時(shí)蒸發(fā)多少汗才能排出？(已知：t=26℃：h'=108.95kJ/kg、h"=2548.6kJ/kg；t=28℃：h'=117.31kJ/kg、h"=2552.3kJ/kg)

３、氣體在氣缸中被壓縮，氣體的熱力學(xué)能和熵的變化分別為45kJ/kg和-0.289kJ/（kg·K）,外界對(duì)氣體做功170kJ/kg，過(guò)程中氣體只與環(huán)境交換熱量，環(huán)境溫度為300K。問(wèn)該過(guò)程能否實(shí)現(xiàn)？

４、汽油機(jī)定容加熱理想循環(huán)的空氣進(jìn)氣壓力=0.098MPa、溫度=30℃，壓縮

比ε=8。若循環(huán)的最高溫度為1920K，1)畫(huà)出循環(huán)的T-s圖；2）求循環(huán)各點(diǎn)的溫度和

壓力及循環(huán)熱效率?？諝獾谋葻崛?0.718kJ/(kg·K)、=1.005kJ/(kg·K)。

二、1、×2、√3、×4、×5、√

三、1、

2、根據(jù)課本圖12-1

，令帶入上式，得，由此式可知，越小，越大；反之，越大，越小。

３、為在熱力學(xué)中，只有平衡狀態(tài)才能用狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行定量描述，而實(shí)現(xiàn)熱和功的轉(zhuǎn)換，必須借助工質(zhì)狀態(tài)的變化，這就形成了“靜”與“動(dòng)”的矛盾。準(zhǔn)平衡過(guò)程就是為解決這對(duì)矛盾提出的，使得變化的狀態(tài)可用狀態(tài)參數(shù)的變化來(lái)描述。

４、口系

5、

四、1、

kJ

KW

2、t=27℃時(shí)

kJ/kg

kJ/kg

kg

3、汽缸內(nèi)氣體與環(huán)境共同組成一個(gè)孤立系

kJ/kg，工質(zhì)放熱，環(huán)境吸熱

kJ/kg

所以該過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)，是不可逆過(guò)程。

4、kJ/(kg·K)

m3/kg

m3/kg

絕熱壓縮kPa

K

點(diǎn)3：

K（已知）

kPa

m3/kg

點(diǎn)4：

kPa

K

循環(huán)熱效率：

試卷九

二、判斷（本大題10分，每小題2分）

１、朗肯循環(huán)采用再熱后，其熱效率升高（）

２、分析開(kāi)口系統(tǒng)時(shí)引入焓這個(gè)參數(shù)，所以說(shuō)焓存在于開(kāi)口系統(tǒng)在閉口系統(tǒng)中并不存在()

３、任意一個(gè)熱力過(guò)程都可稱之為多變過(guò)程。()

４、水蒸氣的定壓汽化過(guò)程也是一個(gè)等溫過(guò)程，因此熱力學(xué)能變化量為0。（）

5、熱力系對(duì)外放出熱量，系統(tǒng)溫度不一定降低。（）

三、簡(jiǎn)答（本大題25分，每小題5分）

１、在p-v圖及T-s圖上畫(huà)出空氣的n=1.2的膨脹過(guò)程1-2和n=1.6的壓縮過(guò)程1-3，并確定過(guò)程1-2和1-3中功和熱量的正負(fù)號(hào)。

２、試證明理想氣體定熵過(guò)程的過(guò)程方程式。其中，均為常數(shù)。

３、試說(shuō)明熱能和功有何區(qū)別和聯(lián)系？

４、試寫(xiě)出穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式應(yīng)用于渦輪機(jī)（壓氣機(jī)）和絕熱節(jié)流過(guò)程時(shí)的簡(jiǎn)化形式。

５、常用的狀態(tài)參數(shù)哪些是可以直接測(cè)定的？哪些是不可直接測(cè)定的？

四、計(jì)算題（本大題50分，第1、2題各10分；第3、4題各15分）

１、有5kg的空氣，初態(tài)時(shí)T1=477K,P1=0.32Mpa，經(jīng)可逆定容加熱，終溫T2

=600K.設(shè)空氣為理想氣體，求過(guò)程功及過(guò)程熱量（Rg=287J/(kg·K)，

=1.005kJ/(kg·K)）

?

２、容器被分隔成A、B兩室，如附圖所示。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?0.1013MPa，

氣壓表2讀數(shù)為=0.1MPa，氣壓表1讀數(shù)為=