江苏大学硕士研究生入学考试工程热力学附答案Word格式.docx

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7、水蒸气的定压气化过程，由于温度不变，所以内能不变。

8、处于热力学平衡状态的系统必然是一个均匀系统。

9、两杯温度不同的水，在等压下进行绝热混合，其熵不变。

10、一绝热容器中间有隔板分开，一侧装有空气，另一侧为真空，现抽去隔板，由于空气经历了绝热膨胀过程，所以温度下降。

三、选择题：

（21分）

1、下列说法正确的是。

（a）工质对外作出膨胀功，就一定吸热；

（b）吸热过程一定升温；

（c）要使工质升温，就一定通过加热的方式实现；

（d）工质体积膨胀，是使热变功的的根本途径。

2、某实验报告称，温度为800K、压力为6Mpa的燃气进入燃气轮机，在燃气轮机内绝热膨胀后流出燃气轮机。

在燃气轮机出口测得的数据是：

p2=0.9Mpa，T2=450K，则该过程是。

（a）可逆的（b）不可逆的（c）不可能实现的

3、某制冷循环中，工质从温度为－73℃的冷源吸热100kJ，并将220kJ的热量传递给温度为27℃的热源，则此循环为。

（a）可逆循环（b）不可逆循环（c）不可能实现

4、工质经历了一个放热、升温、压力增加的多变过程，该过程多变指数的范围是。

（a）（b）（c）（d）

5、系统经历了一个不可逆的放热过程，在该过程中，外界对系统作功150kJ，系统放热100kJ，则系统的熵的变化。

（a）（b）（c）（d）无法判别

6、热力学第一定律和第二定律表明，对于实际热力过程。

（a）能量守恒，可用能也守恒（b）能量守恒，可用能增加

（c）能量守恒，可用能减少（d）能量减少，可用能也减少

7、空气在渐缩形喷管中作一元、定熵流动，已知进口状态T1=300K、p1=5bar、cf1=100m/s，背压pb=1bar，则喷管出口。

（a）（b）（c）（d）

三、分析题：

（37分）

1、试推导理想气体定压比热cp与定容比热cv关系式：

cp－cv=Rg。

（5分）

2、燃气轮机理想简单循环的废气排气温度高达400～500℃，废气排放到大气中的余热很为可观，因此，有人提出下述三种方案，试分析是否有效，为什么？

（1）、将燃气轮机出口的排气送入另一个透平作功；

（2）、将排气送入压气机升压后在送入透平作功；

（3）、将排气送入回热器，预热压气机前的空气。

（10分）

3、试根据下列条件在无其他动力源的情况下，设计出两种低温余热利用装置的方案，并比较这两种方案在各自理想的条件下的余热利用率。

低温余热源温度：

：

高温热用户的温度：

300℃；

环境温度：

25℃。

（提示：

余热利用率即为向高温热源提供的热量与低温余热源放热量之比。

）（12分）

4、画出朗肯循环的T－s图，并通过图说明蒸气初、终参数对循环热效率的影响。

（10分）

四、计算题：

（52分）

1、有一储气罐，初始时其内部为真空，如图所示，现连接于输气管道进行充气。

已知输气管内空气状态始终保持稳定，p1=3Mpa，T1＝300K，h1=301.8kJ/kg。

储气罐的容积为0.5m3，当储气罐内气体的压力为2Mpa时，停止充气。

如忽略充气过程中气体的流动动能及重力位能的影响，而且管路、储气罐、阀门都是绝热的，若该气体与温度的变化关系为u＝0.72TkJ/kg，求充气后储气罐内气体的温度。

2、压力为6Mpa，干度为0.75的蒸汽稳定流经一个直径为0.02m的绝热管道，经过阀门后绝热节流到0.1Mpa。

如图所示，若要求节流前后蒸汽的流速保持不变，则节流后管道直径应为多少M？

（12分）

p（Mpa）

h′（kJ/kg）

h″（kJ/kg）

v′（m3/kg）

v″（m3/kg）

0.1

417.52

2675.1

0.0010432

1.6943

6

1213.3

2783.8

0.0013190

0.03244

3、有一台可逆热机，经历了定容吸热1－2、定熵膨胀2－3和定温放热3－1三个过程完成了一个循环。

假设工质是理想气体，比热为定值，循环各点的温度T1、T2、T3已知。

（1）试将此循环定性地表示在p-v图和T-s图上。

（2）试写出以各点温度表示的循环热效率计算式。

（3）试讨论改变哪一点参数可以提高循环热效率？

用平均温度法在T-s图上加以说明。

4、在一台蒸汽锅炉中，烟气定压放热，温度从1500℃降低到250℃，所放出的热量用以生产水蒸气。

压力为9.0Mpa，温度为30℃的锅炉给水被加热、汽化、过热成压力为9.0Mpa，温度为450℃的过热蒸汽。

将烟气近似为空气，取比热为定值，且cp=1.079kJ/kg•K。

试求：

（1）产生1kg过热蒸汽需要多少kg烟气？

（2）生产1kg过热蒸汽时，烟气熵的减小以及过热蒸汽的熵增各为多少？

（3）将烟气与水蒸气作为孤立系统，求生产1kg过热蒸汽时，孤立系统熵的增大为多少？

设环境温度为15℃，求作功能力损失。

（18分）

附表：

未饱和水和过热蒸汽参数表（部分）

p（Mpa）

t（℃）

h（kJ/kg）

s（kJ/kg•K）

9.0

30

133.86

0.4338

450

3256.0

6.4835

参考答案

一、名词解释。

（20分）

一切有规律的热力过程的总称。

当压力增加至某一压力时，饱和水的状态和干饱和蒸汽的状态重合，成为为汽、水不分的状态，为临界点。

绝热滞止时气体的焓为滞止焓。

它等于绝热流动中任一位置气体的焓与流动动能之和。

未饱和湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度的比值。

表示了湿空气中水蒸汽含量的饱和程度。

湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽的质量成分。

对。

熵是状态参数。

2、用100℃的热源非常缓慢的给冰、水混合物加热，混合物经历的是准静态过程。

错。

温差传热。

回热的条件是气轮机出口温度高于压气机出口（燃烧室进口）温度。

沸腾时的温度与压力有关，压力越低，温度越低，因此，沸腾不一定烫手。

等温压缩最省功。

对于饱和湿空气湿球温度等于干球温度。

水蒸汽不是理想气体。

平衡状态不一定是均匀状态，例如饱和蒸汽。

9、两杯不同温度的水，在等压下进行绝热混合，其熵不变。

绝热混合过程是不可逆过程，熵增加。

10、绝热容器中间有隔板分开，一侧装有空气，另一侧为真空，现抽去隔板，由于空气经历了绝热膨胀过程，所以温度下降。

内能不变，温度不变。

1、判断后选择的正确答案是（d）。

（a）、工质对外作出膨胀功，就一定吸热；

（b）、吸热过程一定升温；

（c）、要使工质升温，就一定通过加热的方式实现；

（d）、工质体积膨胀，是使热变功的的根本途径。

2、某实验报告称，温度为800K，压力为6Mpa的燃气进入燃气轮机，在燃气轮机内绝热膨胀后流出燃气轮机。

在燃气轮机出口测得的数据是，p2=0.9Mpa，T2=450K，

试分析，该过程是（c）。

（

（a）可逆的：

（b）不可逆的：

（c）不可能实现的。

3、某制冷循环中，工质从温度为－73℃的冷源吸热100kJ，并将热量220KJ传给温度为27℃的热源，则此循环为：

（b）。

（a）可逆循环（b）不可逆循环（c）不可能实现

4、工质经历了一个放热，升温，压力增加的多变过程，其多变指数变化的范围是（b）。

a、；

b、；

c、；

d、

5、系统经历了一个不可逆的放热过程，过程中，外界对系统作功150kJ，系统放热100kJ，则系统的熵的变化（d）。

a、；

d、无法判别

6、热力学第一定律和第二定律表明，对于实际热力过程（c）。

a、能量守恒，可用能也守恒；

b、能量守恒，可用能增加；

c、能量守恒，可用能减少；

d、能量减少，可用能也减少。

7、空气在渐缩形喷管中作一元、定熵流动，已知进口状态T1=300K、p1=5bar、cf1=100m/s，背压pb=1bar，则喷管出口（a）。

c、d、。

cp－cv=Rg（5分）

解：

或

2、燃气轮机理想简单循环的排气温度高达400～500℃，这部分排气放到大气中的余热很为客观，有人提出下述三种方案，试分析是否有效，为什么？

（1）、虽然燃气轮机理想简单循环的排气温度高达400～500℃，但压力已接近大气压力，无膨胀空间，所以不可能将燃气轮机出口的排气送入另一个透平作功。

（2）、将排气送入压气机升压后在送入透平作功，不可能，因为压缩机消耗功与透平作功抵消。

热机循环目的是热变功，无吸热过程，不可能实现热机循环。

（3）、将排气送入回热器，预热压气机前的空气，是可行的。

压缩后温度升高，节能。

3、试根据下列条件在无其他动力源的情况下，设计出两种低温余热利用装置的方案，并比较这两种方案在各自理想的条件下的余热利用率。

25℃

余热利用率即为向高温热源提供的热量与低温热源放热量之比。

）（12分）解：

（1）、制冷机：

热机：

（2）、热机：

制冷机：

4、画出朗肯循环的T-s图，并通过图说明蒸气初、终参数对循环热效率的影响。

提高蒸汽初温后：

，

由可知提高蒸汽初温后热效率提高。

提高蒸汽初压后：

由可知提高蒸汽初压后热效率提高。

降低乏气压力后：

此时虽然降低，但是它对整个加热过程的平均

加热温度影响较小。

由可知降低乏气压力后热效率提高。

1、有一储气罐，初始时其内部为真空，如图所示，现连接于输气管道进行充气。

已知输气管内空气状态始终保持稳定，。

储气罐的容积为0.5m3，当储气罐内气体的压力为2Mpa,时，停止充气。

如忽略充气过程中气体的流动动能及重力位能的影响，而且管路、储气罐、阀门都是绝热的，若该气体与温度的变化关系为，求充气后储气罐内气体的温度。

取储气罐为开口系统。

2、压力为6Mpa，干度为0.75的蒸汽稳定流经一个直径为0.02m的绝热管道，经过阀门后绝热节流到0.1Mpa。

如图所示，若要求节流前后蒸汽的流速保持不变，则节流后管道直径为多少M？

稳定流动：

进口处：

出口处：

3、有一台可逆热机，经历了定容吸热1-2、定熵膨胀2-3和定温放热3-1之后完成了一个循环。

（2）试写出循环热效率计算式。

（1）

（2）吸热量：

因为2-3过程是定熵膨胀过程，所以有

又因为1－2过程是定容吸热过程，所以；

3－1是定温放热过程，所以。

所以

放热量：

所以热效率

（3）如图所示，通过提高状态点2的参数可以提高循环热效率。

从由平均温度表示的热效率公式：

可以看出：

提高状态点2的参数后，平均放热温度不变，而平均吸热温度升高，所以循环热效率提高。

t（℃）

s（kJ/kg•K）

（1）、下标“1”代表烟气，“2”代表蒸汽，“′”代表入口，“〞”代表出口。

需要2.315kg烟气。

（2）、烟气熵的减少：

蒸汽熵的增加：

（3）、

作功能力损失：

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