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1、工程热力学期末复习题答案江苏科技大学（工程热力学）练习题参考答案第一单元一、判定正误并讲明理由：1.给理想气体加热，其热力学能总是增加的。错。理想气体的热力学能是温度的单值函数，假如理想气体是定温吸热，那么其热力学能不变。1.测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是气体热力状态发生了变化。错。压力表读数等于容器中气体的压力加上大气压力。所以压力表读数发生变化能够是气体的发生了变化，可以以是大气压力发生了变化。2.在开口系统中，当进、出口截面状态参数不变时，而单位时间内流入与流出的质量相等，单位时间内交换的热量与功量不变，则该系统处在平衡状态。错。系统处在稳定状态，而平衡状态要求在没有外界影
2、响的前提下，系统在长时间内不发生任何变化。3.热力系统经过任意可逆经过后，终态B的比容为vB大于初态A的比容vA，外界一定获得了技术功。错。外界获得的技术功能够是正，、零或负。4.在朗肯循环基础上实行再热，能够提高循环热效率。错。在郎肯循环基础上实行再热的主要好处是能够提高乏汽的干度，假如中间压力选的过低，会使热效率降低。6水蒸汽的定温经过中，参加的热量等于膨胀功。错。由于水蒸汽的热力学能不是温度的单值函数，所以水蒸汽的定温经过中，参加的热量并不是全部用与膨胀做功，还使水蒸汽的热力学能增加。7余隙容积是必需的但又是有害的，设计压气机的时候应尽可能降低余隙比。对。余隙容积的存在降低了容积效率，避
3、免了活塞和气门缸头的碰撞，保证了设备正常运转，设计压气机的时候应尽可能降低余容比。8内燃机定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高。错。在循环增压比一样吸热量一样的情况下，定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高；但是在循环最高压力和最高温度一样时，定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率低。9不可逆经过工质的熵总是增加的，而可逆经过工质的熵总是不变的。错。熵是状态参数，工质熵的变化量仅与初始和终了状态相关，而与经过可逆不可逆无关。10已知湿空气的压力和温度，就能够确定其状态。错。湿空气是干空气与水蒸汽的混合物，据状态公理，确定湿空气的状态需要三个状态参数。二、简答题：1
4、.热力学第二定律可否表示为：机械能能完全转换为热能，而热能不能全部转换为机械能。不能够。机械能能够无条件地转化为热能，热能在一定条件下可以能全部转化为机械能。2.试画出蒸汽压缩制冷简单循环的T-s图，并指出各热力经过以及与经过相对应的设备名称。蒸汽压缩制冷简单循环的T-s图.1-2为定熵压缩经过，在压缩机中进行；2-3为定压冷凝经过，在冷凝器中进行；3-4是节流降压经过，在节流阀中进行；4-1为定压蒸发经过，在蒸发器中进行。3.考察蒸汽动力循环和柴油机循环的热效率时，热效率的大小与平均吸热温度和平均放热温度有关。平均吸热温度越高，热效率越高。蒸汽动力循环由于遭到工质和材料的限制，其平均吸热温度
5、是600左右；而柴油机循环的平均吸热温度是1300左右，所以蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低。4.压气机按定温压缩时气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？压气机定温压缩与绝热压缩时所需要外界提供的功不一样，而需要外界提供的功等于压缩经过的技术功，定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小，济。如p-v图所示的压缩经过，能够看出定温压缩的技术功是P1-1-2T-p2-p1的面积，绝热压缩的技术功是P1-1-2s-p2-p1的面积。显然定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小。三.计算题：1.1kg氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。初始
6、时氧气压力为0.5Mpa、温度为27。假如气缸长度为2L，活塞质量为10kg，试计算铲除销钉后，活塞可能到达的最大速度。氧气的比热容0v0P1P2)/(918.0KkgkJcp?=，k=1.395，)/(260.0KkgkJRg?=解：取气缸内的氧气为研究对象。根据热力学第一定律WUQ+?=知道，经过。设环境温度为T0，环境压力为P0度为Vmax。氧气初始状态的压力为P1，温度为T1，容积为V1，氧气膨胀后的容积为V2，膨胀经过的膨胀功为W。VPWMV?-=02max21211lnVVTRWg=111TmRVPg=12VVV-=?122VV=所以有：2ln1TRWg=110/PTRVPg=?代
7、入数据：7.38484)2.02(ln)2715.273(2602ln102111012max=-?+?=-=?pTRPTRVggsmV/73.87max=2.空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是0.58Mpa、440K，出口截面上的压力MPap14.02=。已知喷管进口截面面积为2.610-3m2，空气的质量流量为1.5kg/s，试求喷管喉部面积及出口截面的面积和出口流速。空气的比热容)/(005.1KkgkJcp?=，k=1.4，)/(287.0KkgkJRg?=解：根据题意知道，进口参数为MPap58.01=，KT4401=。出口截面上的压力MPap14.02=。喷管进口
8、截面A1面积2.610-3m2，空气的质量流量Q为1.5kg/s。)/(61.1251,11,1smcvcAqff=?=)/(2177.01058.0440*1kgmpTRvg=?=KccTTpf9.44721,210=+=MpaTTppkk617.0)(11010=?=-528.0)12(10=+=-kkccrkpp)(32579.0617.0528.0528.00MPappcr=?=?=)(2.373)528.0(9.447)(4.114.1100KppTTkkcrcr=?=?=-)/(32876.01032579.02.37328736kgmpTRvcrcrgcr=?=)/(2.3872
9、.3732874.1,smTkRccrgcrf=?=喷管喉部面积)(10273.12.38732867.05.123,minmcvQAcrfcr-?=?=?=)(18.293)58.014.0(440)(4.114.110202KppTTkk=?=?=-)/(60103.01014.018.29328736222kgmpTRvg=?=?=出口流速)/(7.557)18.2939.447(10052)(2202,smTTccpf=-?=-=出口截面的面积)(106167.17.55760103.05.1232,22mcvQAf-?=?=?=3.汽油机定容加热理想循环进气参数为Ct?=271,MPap09.01=，若循环压缩比16=，定容增压比6.1=。假设工质是空气，比热可取定值，)/(005.1KkgkJcp?=，Rg=287)/(KkgJ?，(1)画出循环p-v图及T-s图；(2)求循环的最高温度和最高压力；(3)计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。解：1pT3