工程热力学习题集附答案

7.能量方程q=△u+w和q=Cv△T+pdv的适用条件有何不同?

1?28.夏天,自行车在被太阳晒得很热的马路上行驶时,为什么容易引起轮胎爆破? 9.不可逆过程熵的变化如何计算?

10.在工程实际中,常引用哪些参数来表示因摩擦对喷管流动的影响?它们之间有何关系?

五、名词解释(每小题5分,共25分)

1.热力系的储存能 2.平均质量热容 3.熵产 4.稳定流动 5.湿空气的焓

六、分析题

1、如图1,某种理想气体有两任意过程a-b和a-c,已知b,c在同一可逆绝热线上,试分析:Δuab和Δuac哪个大?

2、某理想气体经历4个过程,如图2所示。指出各过程加热或放热,膨胀或压缩。

图1

图2

3、请分析以下几种说法正确吗?为什么? (1)熵增大的过程必为不可逆过程; (2)熵产Sg?0的过程必为不可逆过程。

4、某循环在700K的热源及400K的冷源之间工作,如图3所示。

(1)用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环还是制冷循环,可逆还是不可逆? (2)用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环,可逆还是不可逆?

图3

七、计算题

1.某蒸汽动力装置,蒸汽流量为40 t/h,进口处压力表读数为9.0MPa,进口比焓为

3440kJ/kg;出口真空表读数为95.06KPa,比焓为2240kJ/kg ,当时当地大气压力为98.66KPa,汽轮机对环境放热为6.3×103kJ/h。试求:

(1) 汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少? (2) 单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少? (3) 汽轮机的功率为多大?

(4) 若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时,对汽轮机输出功有多大影响?

2.将0.8kg温度为1000℃的碳钢放入盛有6kg温度为18℃的水的绝热容器中,最后达到热平衡。试求此过程中不可逆引起的熵产。

碳钢和水的比热容分别为cc?0.47kJ/(kgK)和cw?4.187kJ/(kgK)。

3、0.5kmol某种单原子理想气体 ,由25℃,2m可逆绝热膨胀到1atm,然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m。

(1)画出各过程的p-v图及T-s图;(5分) (2)计算整个过程的Q,W,ΔU, ΔH及ΔS。

4.系统经一热力过程,放热8kJ,对外作功26 kJ。为使其返回原状态,对系统加热6 kJ,问需对系统作功多少?

5.一卡诺机工作在800℃和20℃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1000 kJ热量,此卡诺机净输出功率为多少kW? (3) 求每分钟向低温热源排出的热量。

6.1kg空气从相同初态p1?0.2MPa、t1?35℃经定容过程至终温t2?180℃,试求吸热量、膨胀功、技术功和初终态焓差。(空气的cp?1.004kJ/(kg?K),

3

3

cV?0.717kJ/(kg?K),Rg?0.287kJ/(kg?K)。)

8、封闭气缸中气体初态p1=8MPa,t1=1300℃,经过可逆多变膨胀过程变化到终态p2=0.4MPa,

t2=400℃。已知该气体的气体常数Rg=0.287kJ/(kg·K),比热容为常数,cV=0.716

kJ/(kg·K)。

(1)求多变过程的多变指数; (2)求多变过程的膨胀功;

(3)试判断气体在该过程中各是放热还是吸热的?

9.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。

10.设炉膛中火焰的温度恒为tr

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