高等工程热力学复习题(研究生)

('高等工程热力学复习题一、填空题（每题4分，共计40分）1.如图所示的容器，被一刚性壁分成两部分。环境压力为0.1MPa，压力表B的读数为50kPa，真空计C的读数为10kPa，则容器两部分被气体绝对压力=________,=__________。如果表A有读数，表A是__________表。2.按能量系统与外界有无质量交换，可把能量系分为_________和_________两大类。3.热力学第一定律的实质是________________，热力学第二定律的实质是________________。4.描述热力系的基本状态参数有___________________，其基本单位分别为______________________________。5.可逆过程的实现条件是。6.20℃的2kg氮气从热源定容吸热温度升至65℃，所吸热量中的有效能(作功能力，热火用）Ex，Q=。（环境温度为20℃，按定值比热容计算）7.闭口系经历某一热力过程，系统熵变为7kJ/K，在该过程中系统从500K的热源吸热1000kJ，该过程中的熵产为。第1页共3页8.绝热容器中间用隔板分开，两侧分别有1kgN2和O2，其，相同，若将隔板抽除，则混合前后的温度和熵有：_________，_______。（填>,=或<）9.闭口系进行一个可逆过程，压力随体积的变化关系为p＝1-0.24V(p的单位为kPa，V的单位为m3)，体积由2m3变为4m3，这一过程中，系统对外所做的膨胀功为kJ。10.当理想气体的温度小于环境温度时，理想气体的温度火用（填大于0、小于0或者等于0）；当理想气体的压力小于环境压力时，理想气体的压力火用（填大于0、小于0或者等于0）。二、分析画图题（每题10分，30分）1.利用火用分析法分析一顺流式换热器的火用损失，如果不计流体的粘性摩阻，在\uf068c-Q图上用面积表示这一火用损失。2.试推导稳定流动系统工质的火用计算式，并在p-v图及T-s图上表示。3.物质是能量的载体，能量是物质的属性。由于真空系统中没有物质，所以真空系统就没有能量，因此可以断定真空系统中没有火用，这一论断是否正确，为什么？三、计算题（每题10分，30分）1、在某一低温装置中，将空气从p1=600kPa、t1=27℃定压冷却到t2=-127℃。试求1kg空气所获得的冷量的火用和火无。并把火用表示在T-s图上。(空气的cp=1.004kJ/kg·K，环境温度t0=27)℃第2页共3页2、一透热刚性容器内有质量为mikg、温度与大气温度T相等的高压气体(可视为理想气体)，由于容器有微量泄露，气体缓慢地漏入大气，漏气过程中温度始终不变。最后，容器中剩余mfkg气体，且压力与大气压力相等。试证明该过程的吸热量：Q=(mi-mf)RgT。3、一叶轮式压气机将p1=0.1MPa、t1=57℃的氮气压缩至p2=0.6MPa、t2=t1，消耗轴功（有用功）wsh=-200kJ/kg，并放热给tL=37℃的冷源。设环境温度t0=27℃，求火用损失。一、填空题（每题4分，共计40分）11.按能量系统与外界有无质量交换，可把能量系分为_________和_________两大类。12.平衡状态实现的条件是，可逆过程实现的条件为。13.简单可压缩系统可以表述为。14.20℃的2kg氮气从热源定容吸热温度升至65℃，所吸热量中的有效能(作功能力，热火用）Ex，Q=。（环境温度为20℃，按定值比热容计算）15.100kJ的热量在温度处于1500K时的有效能为，在温度处于500K时的有效能为。该热量从1500K传递到500K，传热过程的作功能力损失为。（设环境温度为300K。）16.单位质量空气定压下放热，温度从127℃降低到27℃，放出热量中的有效能为。[空气的cp=1.004kJ/(kg·K)，cv=0.717kJ/(kg·K)，环境温度为300K]17.利用熵产判别计算过程的不可逆时，其充要条件是。18.真空系统具有火用的本质是。第1页共4页19.绝热容器中间用隔板分开，两侧分别有1kgN2和O2，其，相同，若将隔板抽除，则混合前后的温度和熵有：_________，_______。（填>,=或<）20.火用效率的表达式为_________，对于给定条件下的热力过程，衡量该过程的热力学完善程度大小的量是_________。二、分析画图题（每题10分，共计30分）1.试推导动力循环火用损失的计算式。2.试推导稳定流动系统的火用平衡方程和火用损失表达式。3.试分析推导将混合气体分离成各纯组分所要消耗的最小分离功的表达式。三、计算题（每题10分，共计30分）1.一刚性透热容器置于压力为p0=0.1MPa、温度t0=17℃的大气环境中。容器中有m1=6kg的氮气，压力p1=0.6MPa，温度t1=t0。由于容器密封不严，气体逐渐泄露，直至容器中气体压力降至p0为止。试求漏气过程中容器的吸热量。2.在某一低温装置中，将空气从p1=600kPa、t1=27℃定压冷却到t2=-127℃。试求1kg空气所获得的冷量的火用和火无。并把火用表示在T-s图上。(空气的cp=1.004kJ/kg·K，环境温度t0=27)℃3.一刚性容器的溶积V=3m3，内有CO2，压力p2=0.6MPa，温度t2=27℃，通过阀门与管道连接。管道中的CO2作稳定流动，p1=2MPa，t1=27℃。若将阀门开第2页共4页启，则管道向容器充气，直至容器中的压力达到p3=1.8MPa，然后将阀门关闭。这时t3=57℃。经足够时间，容器中的CO2的温度又降至t4=27℃，与大气温度t0相等。试求整个过程的损失。第3页共3页',)