1、1 热 工 学 试 卷 A 标 准 答 案（ 2006.12.11）班 级 ： 2003 级 农 机 蒙 (一 )、 (二 )、 (三 )学 号 ： 姓 名 ： 得 分 ： 一 、 填 空 题 （ 共 30 分 ， 每 空 1 分 ）1.热 工 学 就 是 研 究 规 律 、 利 用 和 传 递 的一 门 技 术 学 科 。2.气体的基本热力过程中最有实用意义的典型过程是 、 、， 过 程 以 及 较 为 普 遍 的 多 变 过 程 。3. 热 力 学 中 ， 功 是 当 热 力 系 统 和 外 界 之 间 存 在 不 平 衡 力 时 ， 系统 通 过 边 界 和 外 界 之 间 相 互 传
2、递 的 能 量 。4. 热 力 学 第 二 定 律 有 许 多 种 不 同 的 表 述 ， 比 较 有 代 表 性 的 说 法 有 下 列 两 种 ：（ 1） 克 劳 休 斯 说 法 、 （ 2） 开 尔 文 -普 朗 克 说 法5. 热 对 流 是 指 流 体 受 热 或 冷 却 时 ， 各 部 分 之 间 发 生 相 对 位 移 ，冷 热 流 体 相 互 掺 混 所 引 起 的 热 量 传 递 现 象 。6. 压 气 机 产 生 的 气 体 压 力 通 常 在 0.2MPa 以 上 ， 小 于 该 压 力 时 一 般 称为 鼓 风 机 或 通 风 机 。7. 水 蒸 气 的 定 压 发 生
3、 过 程 大 致 可 以 分 为 三 个 阶 段 ： 水 的 定 压 预 热 阶 段 、饱 和 水 的 定 压 汽 化 阶 段 、 干 饱 和 蒸 汽 的 定 压 过 热 阶 段 。8. 水 的 汽 化 过 程 在 pV 图 及 Ts 图 上 所 显 示 的 规 律 ， 可 归 纳 为 一 点 （ 临 界点 ） 、 两 线 （ 上 界 限 线 ， 下 界 限 线 ） 、 三 区 （ 液 相 区 ， 汽 、 液 两 相 区 ，汽 相 区 ） 、 五 态 （ 未 饱 和 水 ， 饱 和 水 ， 湿 饱 和 蒸 汽 ， 干 饱 和 蒸 汽 ， 过 热2蒸 汽 ） 。二 、 判 断 题 （ 共 20
4、分 ， 每 题 2 分 ， 对 的 在 括 号 内 画 “+”， 错 的 画 “-”）1.容 器 内 工 质 的 实 际 压 力 称 为 相 对 压 力 。 （ - ）2.热 力 学 温 度 规 定 水 的 三 相 点 （ 纯 冰 、 纯 水 和 水 蒸 气 三 相 平 衡 共 存 状 态 ）的 温 度 为 273.16K。 （ + ）3.若 要 使 热 量 由 低 温 物 体 传 向 高 温 物 体 ， 如 通 过 制 冷 机 ， 则 必 须 消 耗 一 定的 机 械 能 后 才 能 实 现 。 （ + ）4.在 锅 炉 等 热 交 换 设 备 中 ， 工 质 所 吸 进 的 热 量 等 于
5、 其 焓 的 减 少 。 （ - ）5.热 管 传 递 热 量 能 量 的 能 力 一 般 是 金 属 良 导 体 (铜 、 银 、 铝 )的 百 分 之 一 甚至 千 分 之 一 ， 而 且 装 置 也 不 紧 凑 。 （ - ）6.在 拉 伐 尔 喷 管 最 小 截 面 （ 也 称 喉 部 ） 处 ， 流 速 恰 好 达 到 当 地 音 速 。（ + ）7.混 合 气 体 中 ， 某 一 组 成 气 体 的 物 质 的 量 ni 与 混 合 气 体 的 物 质 的 量 n 之 比称 为 摩 尔 分 数 。 （ + ）8.在 汽 化 过 程 中 形 成 的 汽 、 水 两 相 混 合 物 称
6、 为 饱 和 蒸 气 。 （ - ）9.系 统 与 外 界 无 物 质 交 换 ， 或 者 说 没 有 物 质 穿 过 边 界 ， 系 统 内 的 质 量 保 持3恒 定 不 变 ， 这 种 系 统 称 为 孤 立 系 统 。 （ - ）10.在 汽 化 过 程 中 形 成 的 汽 、 水 两 相 混 合 物 称 为 湿 饱 和 蒸 气 ， 为 了 说 明 它 的确 切 状 态 ， 需 知 湿 蒸 汽 的 成 分 ， 通 常 用 湿 度 x 来 表 示 。 （ - ）三 、 计 算 题 （ 共 14 分 ）1.在 一 气 缸 中 ， 气 体 的 容 积 为 0.11m3， 压 力 为 0.66
7、MPa。 当 气 体 进 行 可 逆膨 胀 过 程 时 其 容 积 变 为 0.22m3。 设 气 体 的 变 化 过 程 有 两 种 ： （ 1） 气 体 的压 力 保 持 不 变 ； （ 2） 气 体 的 温 度 保 持 不 变 。 试 求 两 过 程 中 气 体 所 作 的 功 。（ 6 分 ）(1) 0.66106(0.22 0.11)=7.26104 J2112)(VpdW(2) = 11221 ln/ pd= J4603.5l.0. 2.一 流 体 以 0.6kg/s 的 流 量 进 入 某 一 热 工 设 备 。 流 体 在 入 口 处 的 焓 和 速 度 分别 为 260kJ/
8、kg 和 100m/s， 出 口 处 的 焓 和 速 度 分 别 为 190 kJ/kg 和 16m/s。如 果 过 程 是 绝 热 的 ， 并 假 定 不 考 虑 位 能 的 变 化 ， 试 问 该 热 工 设 备 对 外 输 出多 少 功 率 。 （ 8 分 ） )(21)(1ChqWs =0-（ 190-260） - （ 162-1002） 10-3=70+4.872=74.872 kJ/kgp=mws=0.6 74.872=44.923kW四 、 简 答 题 与 论 述 题 （ 共 36 分 ）41.焓 的 定 义 和 物 理 意 义 是 什 么 ？ （ 6 分 ）答 ： 焓 ： 将
9、h=u+pv 中 的 h 定 义 为 比 焓 ；H=mh 中 的 H 定 义 为 mkg 工 质 的 焓 。其 中 ， u内 能 ； p压 力 ； v比 容 。 （ 3 分 ）焓 的 物 理 意 义 ： 是 工 质 流 进 （ 流 出 ） 热 力 系 统 带 入 （ 带 出 ） 的 内 能 u和 推 动 功 pv 之 和 ， 它 代 表 工 质 在 流 动 中 ， 沿 流 动 方 向 向 前 传 递 总能 量 中 取 决 于 热 力 状 态 的 部 分 ， 因 此 焓 可 以 看 作 是 随 工 质 转 移 的 能量 。 （ 3 分 ）2.熵 的 定 义 和 热 力 学 含 义 是 什 么 ？
10、 （ 6 分 ）答 ： 熵 ： 在 可 逆 过 程 中 ds=（ q/T） re s= 12( q/T) J/(kgK) 即 微 元 的 可 逆 过 程 中 ， 工 质 熵值 的 微 元 增 量 ds 为 外 界 传 给 工 质 的 微 小 热 量 q 除 以 传 热 时 工 质 的 绝 对温 度 T 所 得 的 商 。 相 应 地 ， 对 于 mkg 工 质 ， 其 熵 的 变 化 为 dS=（ Q/T）re， 因 Q=m q， 则 dS=mds 或 S=m sJ/K（ 3 分 ）熵 的 热 力 学 含 义 ： 因 为 绝 对 温 度 T 总 是 正 值 ， 对 ds= q/T， 若ds 0
11、， 则 q 0， 说 明 过 程 中 工 质 的 熵 增 加 ， 表 示 外 界 向 工 质 加 热 若ds 0， 则 q 0， 说 明 过 程 中 工 质 的 熵 减 少 ， 表 示 工 质 向 外 界 放 热 ； 若ds=0， 表 示 工 质 与 外 界 无 热 量 传 递 ， 此 时 工 质 状 态 变 化 过 程 在 Ts 图 上 应为 一 条 垂 直 线 。 因 此 ， 可 以 根 据 工 质 的 熵 有 无 增 减 ， 来 判 断 工 质 在 可 逆 过程 中 是 吸 热 、 放 热 ， 还 是 绝 热 。 （ 3 分 ）3.简 述 热 力 学 第 一 定 律 ？ （ 9 分 ）答
12、 ： 热 力 学 第 一 定 律 是 能 量 守 衡 与 转 换 定 律 在 热 力 学 中 的 应 用 。 某 一 热 力系 统 与 外 界 进 行 功 （ W） 和 热 量 （ Q） 的 交 换 时 ， 必 将 引 起 系 统 总 能 量 E的 变 化 。 按 能 量 守 恒 及 转 换 定 律 必 然 得 到 式 ：Q= E+W=E2-E1+W即 加 给 系 统 的 热 量 等 于 系 统 总 能 量 增 加 和 对 外 所 作 功 之 和 。 上 式 是 热 力 学5第 一 定 律 的 一 般 表 达 式 ， 它 适 用 于 任 何 系 统 、 任 何 过 程 和 任 过 程 和 任
13、何 工质 。 上 式 中 ， Q、 W、 E 都 是 代 数 值 。 按 规 定 ： 系 统 吸 热 Q 为 正 ， 系 统放 热 Q 为 负 ； 系 统 对 外 作 功 W 为 正 ， 反 之 为 负 ； 系 统 总 能 量 增 加 E 为正 ， 反 之 为 负 。4.热 辐 射 与 导 热 和 对 流 换 热 在 本 质 上 有 何 区 别 ？ （ 7 分 ）答：热 对 流 是 指 流 体 受 热 或 冷 却 时 ， 各 部 分 之 间 发 生 相 对 位 移 ， 冷 热 流 体 相互 掺 混 所 引 起 的 热 量 传 递 现 象 。热 辐 射 与 导 热 和 对 流 换 热 有 本 质
14、 上 的 区 别 。 一 是 它 不 需 要 物 体 间 的 直 接 接 触 、 即 使 在 真 空 中 也 能 进 行 ； 二 是 在 能 量 传 递 过 程 中 伴 随 有 能 量 形式 的 转 化 ， 即 热 能 和 辐 射 能 之 间 的 转 化5.热 力 系 统 可 分 为 哪 几 类 ？ 并 说 明 每 一 种 系 统 的 特 点 ？ （ 8 分 ）答 ：一 、 按 热 力 系 统 与 外 界 进 行 物 质 交 换 的 情 况 ， 可 将 热 力 系 统 分 为 ：1） 闭 口 系 统 ： 系 统 与 外 界 无 物 质 交 换 ， 或 者 说 没 有 物 质 穿 过 边 界 ，
15、 系 统 内的 质 量 保 持 恒 定 不 变 。2） 开 口 系 统 ： 系 统 与 外 界 有 物 质 交 换 ， 或 者 说 有 物 质 穿 过 边 界 ， 系 统 内 的物 质 总 量 可 以 保 持 恒 定 或 发 生 变 化 。二 、 按 热 力 系 统 与 外 界 进 行 能 量 和 物 质 交 换 的 情 况 有 可 将 热 力 系 统 分 为 ：1） 绝 热 系 统 ： 系 统 与 外 界 无 热 量 交 换 ， 但 可 以 有 功 量 及 物 质 等 交 换 。2） 孤 立 系 统 ： 系 统 与 外 界 既 无 能 量 （ 包 括 功 量 和 热 量 ） 交 换 又 无 物 质 交 换 。
