工程热力学复习题一

2 某动力循环工作与温度为1000K及300K的两热源之间，循环为1-2-3-1，其中1-2为定压吸热过程，2-3为可逆绝热过程，3-1为定温放热过程。点1的参数是p1=1MPa,T1=300K,点2的参数T2=1000K,工质为1kg,cp=1.01kJ/(kg.K)。求循环热效率及循环功？

3 某可逆循环，热源温度为1400K，冷源温度为60℃，若Q1=5000kJ。求： （1）高温热源、冷源的熵变化量 （2）由两个热源组成的系统的熵变化量

4 某动力厂，热源T1=1650K，冷源T2=300K，求从热源放热800kJ中有多少变为最大的循环功？若此热量先传给T1′=832K的热源，问每800KJ的热量中还有多少变为最大的循环功？若此视为一孤立系，则在不等温传热中系统熵增量及产生的不可逆损失各是多少？

5 某火力发电厂的工质从温度为1800℃的高温热源吸热，并向温度为20℃的低温热源放热，试确定： （1）按卡诺循环工作的热效率

（2）输出功率为100000KW，按卡诺循环工作时的吸热量和放热量

（3）由于内外不可逆因素的影响，实际循环热效率只有理想循环热效率的45﹪。当输出功率维持不变时，实际循环中的吸热量和放热量。

6 某热机在T1=1800K和T2=450K的热源间工作，若每个循环工质从热源吸热1000KJ,试计算：（1）循环的最大功？（2）如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K，在放热过程中与低温过程中与低温热源的温差为50K，则该热量中最大能转变为多少功？热效率是多少？（3）如果循环过程中，不仅存在传热温差，并由于摩擦使循环功减小10KJ，则热机的热效率为多少？

答案

一、 填空题

1 热能，机械能，机械能，热能 2 q1-q2,机械能（循环功） 3 自发，非自发，消耗制冷机的功

4 一，变化 5 定温，绝热 6 温度，无关 7 最高值，衡量标准 8 增大，减小 9 增大，不可逆 10 Sis≥0

11 Qa=Q(1-To/T),QTo/T 12 低温，高温，任何变化

13 吸热，系统内发生了不可逆过程 二、判断题

1 ×。卡诺循环的热效率只能小于1，因为向冷源排气放热是热变功的必备条件（即Q2≠0）

2 ×。不管循环可逆与否，完成循环，则工质回复到初始状态，工质熵不变。 3 √。

4 ×。不可逆过程中熵的变化量可以计算，方法是：在相同的初、终状态间选择一条可逆路径来计算。

5 ×。若留下其它变化是可能的。如理想气体在定温吸热膨胀过程中，就可把所吸热量全部转化为功，但同时留下了其它变化，即气体状态发生了变化。 6 ×。只有在热源和冷源温度条件相同时才正确。

7 ×。定熵过程不一定是可逆绝热过程。如系统在状态变化过程中，因不可逆因素产生的熵产和系统放热减少的熵随时相等时，系统所经历的过程就是定熵过程，但却不是可逆绝热过程。 8 √。

9 ×。循环热效率不仅与循环净功有关，还与循环吸热量有关，取决于两者的比值（W0/Q1）。

10 ×。可逆吸热过程也可使系统熵增大。

11 ×。热量可以由低温物体传向高温物体，如制冷循环，其实现条件是制冷机要消耗功。

12 ×。两过程的熵变应相等，因为熵是状态参数，只要初、终状态相同，其变化量就应相同，而与变化路径无关。 13 √。

14 ×。可分别从热力学第一、第二定律加以证明。 三、选择题

1.（3） 2 .（2） 3.(1) 4.(2) 5.(1) 6.(2) 7.(2) 8. (3) 四、问答题

1．答：至少应有两个温度不同的热源构成的热力循环。ηt<1,即q1>wo，q2≠0。 2．答：孤立系中自发传热时，系统熵的变化量ΔSis=Q（1/T2-1／T1）。因不可逆传热，其ΔSis>0,则T1必须大于T2，即热量是自发地由高温传向低温物体。 3．答：前者适用于任意热机循环，后者适用于两个恒温热源间工作的一切可逆循环（包括卡诺循环）。

4．答：第一类永动机违反能量守恒原理；而第二类永动机并不违反能量守恒原理，但它却违反热力学第二定律。

5．答：理想气体的绝热自由膨胀过程中系统与外界没有交换热量，故熵流为零。但自由膨胀过程是一个典型的不可逆过程，存在熵产恒大于零。由ΔS=Δf+Δg可知，理想气体的绝热自由膨胀过程中系统的熵增大。

6．答：不能这样表述。对于可逆的定温过程，工质所吸收的热量可以全部转化为机械能，但是自身状态发生了变化，所以这种表述不正确。 五、计算题

1.（1）ηt, c=0.64 (2) 64kJ/s(64kW) (3)Q2=36kJ/s 2.ηt=48.9﹪，w0=345.4kJ/kg

3.ΔS(热源)=-3.75kJ/k,ΔS（冷源）=3.57kJ/K,ΔS（系统)=0

4．W0=645.6kJ,W0′=508.4kJ,ΔSis=0.487kJ/K,不可逆损失即做功能力损失为：I=W0-W0′=146.2kJ

5．(1)ηt,c=0.859 (2)Q1=1.165×105kJ/s,Q2=1.65×104kJ/s (3)实际循环：ηt=0.387,Q1′=2.587×105kJ/s;Q2′=1.587×105kJ/s

6.(1)W0,max=750kJ, (2)W0,max′=706kJ,ηt′=70.6﹪ (3)ηt″=69.6﹪ 7.(1)用电热器供暖，所需功率即等于供热率，故电功率为P=36000/3600=10kW (2)如果热泵按逆向卡诺循环运行，所需的功最少。则逆向卡诺循环的供暖系数为ε=Q1/W0=T1/（T1-T2）=9.77，由此可求出：W0=Q1／ε=36000/9.77=3685kJ/h 故热泵所需的最小电功率为：P=W0/r=3685/3600=1.02kW ●显然，用热泵供暖更节能。