工程学院《工程热力学》课程考试试卷

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1、汽车工程学院本科课程考试试卷考试课程与试卷类型：工程热力学姓名：学年学期：学号考试时间：班级：注：空气的有关参数：k = 1.4, cp=1004kJ/(kgK)； c”=0716kJ/(kgK)；尺=0287kJ/(kgK)、选择题(每小题1分，共10分，把答案添到表格中)小题12345678910总分答案1. 理想气体经历定温过程，下列有可能发生改变的参数有( )A：比热容 B：比熵 C：比焓 D：气体常数2. 工质被压缩、向外放热并温度升高，该过程的多变指数的取值范围是( )A： ( g, 0) B： (0, 1) C： (1, k) D： (k, +*)3. 湿空气压力一定时，其中水蒸

2、气的分压力取决于( )A：含湿量 B：相对湿度C：湿球温度D：干球温度4. 理想气体绝热节流后( )A：焓值降低，温度降低，熵增加 B：焓值不变，温度不变，熵不变C：焓值不变，温度不变，熵增加 D：焓值增加，温度增加，熵增加5. 热泵系数的值一定( )A：大于1 B：等于1C：小于1D：无法判断6. 制冷剂在家用冰箱的压气机中所经历的理想过程可近似看成( )A：定温过程B：定容过程C：定熵过程D：定压过程7. 工质在换热器中的过程可近似看成( )A：定温过程B：定容过程C：定熵过程D：定压过程8. 将封闭在气缸中的湿空气定压升温，湿空气的相对湿度将( )A：增大 B：减小C：不变 D：不确定9

3、. 下述措施并不能使朗肯循环的热效率得到提高的是( )A：降低乏汽压力B：提高乏汽干度C：提咼蒸汽初温度D：提咼蒸汽初始压力10. 下面有可能看作可逆过程的是( )A：温差传热B：混合 C：节流 D：绝热膨胀二、是非判断题（每小题1分，共10道小题，共10分，对的画“J”，错的画“X”）小题12345678910总分答案1. 根据热力学第一定律任何循环的净热量等于该循环的净功量。2. 任何动力循环的热效率必小于1。3. 只有处于稳定状态的系统才可用状态参数 p、v、T 来描述。4. 处于寂态的系统所交换热量的火用值为零。5. 房间温度升高会使冰箱的制冷系数降低、耗电量增大。6. 不管是否采用中

4、间冷却，多级压缩都可少消耗功量。7. 稳定状态稳定流动过程中工质的质量流量保持不变。8. 绝热节流前后工质的焓值不变，所以绝热节流并不能造成能质下降。9. 在水蒸气的h-s图上，湿蒸汽区的等压线与等温线重合。10. 向刚性绝热容器缓慢充入理想气体时，容器内气体温度要升高。三、简答题（每题6分，共30分）1. 在空气定压比热测定实验中为什么要测入口空气压力？用什么测压计测量的？所测相对 压力是表压力还是真空度？2. 一个门窗敞开的房间，若室内空气的压力不变而温度升高了，问室内空气的总热力学能 怎样变化？比热力学能又怎样变化？3. 画出具有一定过热度和过冷度的蒸汽压缩制冷系统的 p-h 图，并说明

5、各个过程是在哪个 设备中完成的。4画出活塞式内燃机混合加热循环的p-v图及T-s图，并写出压缩比、压力升高比及预胀 比的定义表达式。5. 在湿空气的h-d图上表示饱和湿空气的加热过程，并说明过程中湿空气的焓h含湿量d 及相对湿度巾如何变化？四、计算题（三道题共50分）1. （10 分）Air at 100kPa and 280K is compressed steadily to 600kPa and 400K. The mass flow rate of the air is 0.02 kg/s, and a heat loss of 16kJ/kg occurs during the pr

6、ocess. Assuming the changes in kinetic and potential energies are negligible, determine the necessary power input to the compressor.2. （15分）1kg温度为27C的空气在可逆定容下被加热至P27C,试计算空气的热力学能的变 化，熵值变化及火瓏变化。已知环境温度27C、压力O.IMPa。3. （25分）空气在一个缩放喷管中不可逆绝热流动。若已知入口压力为4MPa,温度为330K 流速q可忽略不计，喷管的绝热效率为）.95，已知背压为0. IMPa,环境温度为30

7、0K。（1）确定出口截面上的温度2与流速c2；（2）判断空气在喷管最小截面是否达到临界状态？若在喷管最小截面已经达到临界状态仍，按喷管绝热效率为0.95 计算，则临界温度与临界压力是多少？（3）计算1 kg空气在该流动过程中产生的熵产及火用损。参考答案与评分标准注：空气的有关参数：k = 1.4, cp=1004kJ/(kgK)； c”=0716kJ/(kgK)；尺=0287kJ/(kgK)一、选择题(每小题1分，共10分，把答案添到表格中)答案：1B,2C, 3A,4C,5A,6C,7D,8B,9B,10D1. 理想气体经历定温过程，下列有可能发生改变的参数有( B )A：比热容 B：比熵

8、C：比焓 D：气体常数2. 工质被压缩、向外放热并温度升高，该过程的多变指数的取值范围是( C )A： ( g, 0) B： (0, 1) C： (1, k) D： (k, +*)3. 湿空气压力一定时，其中水蒸气的分压力取决于(A )A：含湿量 B：相对湿度C：湿球温度D：干球温度4. 理想气体绝热节流后( C )A：焓值降低，温度降低，熵增加 B：焓值不变，温度不变，熵不变C：焓值不变，温度不变，熵增加 D：焓值增加，温度增加，熵增加5. 热泵系数的值一定(A )A：大于1 B：等于1 C：小于1D：无法判断6. 制冷剂在家用冰箱的压气机中所经历的理想过程可近似看成( C )A：定温过程B

9、：定容过程C：定熵过程D：定压过程7. 工质在换热器中的过程可近似看成( D )A：定温过程B：定容过程C：定熵过程D：定压过程8. 将封闭在气缸中的湿空气定压升温，湿空气的相对湿度将( B )A：增大 B：减小C：不变 D：不确定9. 下述措施并不能使朗肯循环的热效率得到提高的是(B )A：降低乏汽压力B：提高乏汽干度C：提咼蒸汽初温度D：提咼蒸汽初始压力10下面有可能看作可逆过程的是(D )A：温差传热B：混合 C：节流 D：绝热膨胀二、是非判断题(每小题1分，共10道小题，共10分，对的画“V”错的画“X”)小题12345678910总分答案VVXVVXVXVV1. 根据热力学第一定律任

10、何循环的净热量等于该循环的净功量。（V）2任何动力循环的热效率必小于1。（ V ）3. 只有处于稳定状态的系统才可用状态参数p、v、T来描述。（X ）4. 处于寂态的系统所交换热量的火用T为零。（V ）5. 房间温度升高会使冰箱的制冷系数降低、耗电量增大。（V ）6. 不管是否采用中间冷却，多级压缩都可少消耗功量。（X ）7. 稳定状态稳定流动过程中工质的质量流量保持不变。（V）8. 绝热节流前后工质的焓值不变，所以绝热节流并不能造成能质下降。（X ）9. 在水蒸气的h-s图上，湿蒸汽区的等压线与等温线重合。（V）10. 向刚性绝热容器缓慢充入理想气体时，容器内气体温度要升高。（V ）三、简答

11、题（每题6分，共30分）1在空气定压比热测定实验中为什么要测入口空气压力？用什么测压计测量的？所测相对 压力是表压力还是真空度？答：要用测得的入口空气温度、压力及体积流量算出质量流量。用u型管压力计测得表压力。2. 一个门窗敞开的房间，若室内空气的压力不变而温度升高了，问室内空气的总热力学能 怎样变化？比热力学能又怎样变化？答：室内空气的总热力学能不变，比热力学能增加。3画出具有一定过热度和过冷度的蒸汽压缩制冷系统的p-h图，并 说明各个过程是在哪个设备中完成的。答：1-2过程在压气机中完成；2-3过程在冷凝器中完成；3-4过程在节流阀中完成；4-1过程在蒸发器中完成。4. 画出活塞式内燃机混

12、合加热循环的p-v图及T-s图，并写出压缩比、压力升高比及预胀 比的定义表达式。v r pv =1 ， X =3 ， p 4vpV2235. 在湿空气的h-d图上表示饱和湿空气的加热过程，并说明过程 中湿空气的焓h、含湿量d及相对湿度巾如何变化？答：湿空气的加热过程中焓h增加，含湿量d不变，相对湿度巾减小。四、计算题（三道题共50分）1. （10 分）Air at 100kPa and 280K is compressed steadily to 600kPa and 400K. The mass flow rate of the air is 0.02 kg/s, and a heat lo

13、ss of 16kJ/kg occurs during the process. Assuming the changes in kinetic and potential energies are negligible, determine the necessary power input to the compressor.Solution： ae =（AE） +（AE） +（AE）Q W MaE = 0（SSSF ）ThenQ - W + E - E = 0（5 分）s f i f eW = Q + H - Hs i e=mq 一 c （T 一 T）p e i5分）=0.02 x -1

14、6 -1.004 x （400 - 280）=-2.73kW5分）5分）（5分）2. （15分）1kg温度为27C的空气在可逆定容下被加热至P27C,试计算空气的热力学能的变 化，熵值变化及火瓏变化。已知环境温度27C、压力O.IMPa。解：Au = c AT = 0.716 x （227 - 27） = 143.2 J kgvT500As = c ln -2 = 0.716ln= 0.366kJ （kgK）v T3001Aa = Au + p 0 Av 一 As = 143.2 一 300 x 0.366 = 33.4kJkg3. （25分）空气在一个缩放喷管中不可逆绝热流动。若已知入口压力

15、为4MPa,温度为330K, 流速q可忽略不计，喷管的绝热效率为）.95,背压为0. IMPa,环境温度为300K。（1）确定出口截面上的温度2与流速c2 ；（2）判定一下空气在喷管最小截面是否达至临界状态？若在喷管最小截面已经达至临界状态 仍按喷管绝热效率为0.95计算，则临界温度与临界压力是多少？（3）计算1kg空气在该流动过程中产生的熵产及火用损。解（1）按题意：c0,故入口状态可看作是该定熵流动的滞止状态。出口压力 p2 = p B = 0.1 Mpap d0.1 山T = t (厶)k 二 330 X () 1.4 二 222.1K2 s1 p0.411C 22 2sc 2T- TC

16、 1c2 12c2T -T2s 12s则实际出口温度T2 - T -n N(T1 -T2s)- 330 - 0.95 X (330 - 222.1) - 227.5K5 分）c 二、.2c (T -T ) = .2X1004x (330- 227.5) - 453.7m/s2p 12*i kI 1 4或2口R(T1-5 2 X R X 2871X (330 - 227 - 453m / S5分）(2)出 口音速 a2 -jkRT2 -;1.4x287.1 x227.5 -302.4m/sc 453.7亠-1.5a 302.42空气从入口状态变化到超音速，在最小截面上必定已经达到临界状态。（5

17、分）Tcr-T (丄)-330 x (_2 ) - 275K1 k +11.4 +-4cr-T1cr, s则可逆定熵临界温度cr ,s1一1crN- 330-330 - 2750.95- 272.1KpcrT272.1-p (亠)k /(k-1) - 0.4- 0.204 MPa1 T33015分)也可根据背压小于临界压力，判定在最小截面上必定已经达到临界状态。Spin As c ln 2 R ln 2-3)p TP11-1.004 ln 227.5 - 0.2871 In 01 - 0.025 kJ (kg - K)3300.4I - T Spin - 300 X 0.025 - 7.5 kJ / kg in 05分)