2010江蘇大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試工程熱力學(xué)(附)

2010江蘇大學(xué)碩士研究生入學(xué)測(cè)試工程熱力學(xué)(附答案)一、名詞講解：（20分）1、多變過程：2、臨界點(diǎn)：3、滯止焓：4、相對(duì)濕度：5、干度：二、是非判斷題：（正確地打“√”；錯(cuò)誤的打“×”，并加以改正。）（20分）1、工質(zhì)從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2，不論中間經(jīng)歷了什么過程，其熵的變化都相等。2、用100℃的熱源特別緩慢地給冰、水混雜物加熱，混雜物經(jīng)歷的是準(zhǔn)靜態(tài)過程。該加熱過程是可逆過程。3、任何燃?xì)廨啓C(jī)裝置都可以經(jīng)過回?zé)岬拇胧┨岣咂錈嵝省?、沸騰的水總是燙手的。5、壓氣機(jī)的絕熱壓縮過程，由于無散熱損失，因此在壓力高升比必然的條件下，所耗資的功最小。6、空氣的濕球溫度總是低于干球溫度。7、水蒸氣的定壓氣化過程，由于溫度不變，所之內(nèi)能不變。8、處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)的系統(tǒng)必然是一個(gè)平均系統(tǒng)。9、兩杯溫度不同樣樣的水，在等壓下進(jìn)行絕熱混雜，其熵不變。10、一絕熱容器中間有隔板分開，一側(cè)裝有空氣，另一側(cè)為真空，現(xiàn)抽去隔板，由于空氣經(jīng)歷了絕熱膨脹過程，因此溫度下降。三、選擇題：（21分）1、以下說法正確的選項(xiàng)是。a）工質(zhì)對(duì)外作出膨脹功，就必然吸熱；b）吸熱過程必然升溫；c）要使工質(zhì)升溫，就必然經(jīng)過加熱的方式實(shí)現(xiàn)；d）工質(zhì)體積膨脹，是使熱變功的的根本路子。2、某實(shí)驗(yàn)報(bào)告稱，溫度為800K、壓力為6Mpa的燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)，在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)絕熱膨脹后流出燃?xì)廨啓C(jī)。在燃?xì)廨啓C(jī)出口測(cè)得的數(shù)據(jù)是：p2=0.9Mpa，T2=450K，則該過程是。(cp1.004kJ/kg.KRg0.2874kJ/kg.K)（a）可逆的（b）不可以逆的（c）不可以能實(shí)現(xiàn)的3、某制冷循環(huán)中，工質(zhì)從溫度為－73℃的冷源吸熱100kJ，并將220kJ的熱量傳達(dá)給溫度為27℃的熱源，則此循環(huán)為。（a）可逆循環(huán)（b）不可以逆循環(huán)（c）不可以能實(shí)現(xiàn)4、工質(zhì)經(jīng)歷了一個(gè)放熱、升溫、壓力增加的多變過程，該過程多變指數(shù)的范圍是。（a）0n1（b）1nk（c）nk（d）n05、系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)不可以逆的放熱過程，在該過程中，外界對(duì)系統(tǒng)作功150kJ，系統(tǒng)放熱100kJ，則系統(tǒng)的熵的變化。（a）S0（b）S0（c）S0（d）無法鑒識(shí)6、熱力學(xué)第必然律和第二定律表示，對(duì)于實(shí)質(zhì)熱力過程。（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，可用能減少（d）能量減少，可用能也減少7、空氣在漸縮形噴管中作一元、定熵流動(dòng)，已知入口狀態(tài)背壓pb=1bar，則噴管出口。（a）p2（b）p2（c）p2p1p1p1三、剖析題：（37分）

T1=300K、p1=5bar、cf1=100m/s，（d）p2pb1、試推導(dǎo)理想氣體定壓比熱cp和定容比熱cv關(guān)系式：cp－cv=Rg。（5分）2、燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)的廢氣排氣溫度高達(dá)400～500℃，廢氣排放到大氣中的余熱很為可觀，因此，有人提出下述三種方案，試剖析可否有效，為什么？1）、將燃?xì)廨啓C(jī)出口的排氣送入另一個(gè)透平作功；2）、將排氣送入壓氣機(jī)升壓后在送入透平作功；3）、將排氣送入回?zé)崞?，預(yù)熱壓氣機(jī)前的空氣。（10分）3、試依照以下條件在無其他動(dòng)力源的情況下，設(shè)計(jì)出兩種低溫余熱利用裝置的方案，并比較這兩種方案在各自理想的條件下的余熱利用率。低溫余熱源溫度：t2150℃：高溫?zé)嵊脩舻臏囟龋?00℃；環(huán)境溫度：25℃。（提示：余熱利用率即為向高溫?zé)嵩垂?yīng)的熱量和低溫余熱源放熱量之比。）（12分）4、畫出朗肯循環(huán)的T－s圖，并經(jīng)過圖說明蒸氣初、終參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響。（10分）四、計(jì)算題：（52分）1、有一儲(chǔ)氣罐，初始時(shí)其內(nèi)部為真空，以以下列圖，現(xiàn)連接于輸氣管h道進(jìn)行充氣。已知輸氣管內(nèi)空氣狀態(tài)向來保持牢固，p1=3Mpa，T1＝300K，h1=301.8kJ/kg。儲(chǔ)氣罐的容積為0.5m3，當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體的壓力為2Mpa時(shí)，停止充氣。如忽略充氣過程中氣體的流動(dòng)動(dòng)能及真空重力位能的影響，而且管路、儲(chǔ)氣罐、閥門都是絕熱的，若該氣體和溫度的變化關(guān)系為u＝0.72TkJ/kg，求充氣后儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體的溫度。（10分）2、壓力為6Mpa，干度為0.75的蒸汽牢固流D1D2經(jīng)一個(gè)直徑為0.02m的絕熱管道，經(jīng)過閥門后絕熱節(jié)流到0.1Mpa。以以下列圖，若要求節(jié)流前后蒸汽的流速保持不變，則節(jié)流后管道直徑應(yīng)為多少米？（12分）p(Mpa)h′(kJ/kg)h″(kJ/kg)v′(m3/kg)v″(m3/kg)0.1417.522675.10.00104321.694361213.32783.80.00131900.032443、有一臺(tái)可逆熱機(jī)，經(jīng)歷了定容吸熱1－2、定熵膨脹2－3和定溫放熱3－1三個(gè)過程完成了一個(gè)循環(huán)。假設(shè)工質(zhì)是理想氣體，比熱為定值，循環(huán)各點(diǎn)的溫度T1、T2、T3已知。（1）試將此循環(huán)定性地表示在p-v圖和T-s圖上。（2）試寫出以各點(diǎn)溫度表示的循環(huán)熱效率計(jì)算式。（3）試議論改變哪一點(diǎn)參數(shù)可以提高循環(huán)熱效率？用平均溫度法在T-s圖上加以說明。（12分）4、在一臺(tái)蒸汽鍋爐中，煙氣定壓放熱，溫度從1500℃降低到250℃，所放出的熱量用以生產(chǎn)水蒸氣。壓力為9.0Mpa，溫度為30℃的鍋爐給水被加熱、汽化、過熱成壓力為9.0Mpa，溫度為450℃的過熱蒸汽。將煙氣近似為空氣，取比熱為定值，且cp=1.079kJ/kg?K。試求：（1）產(chǎn)生1kg過熱蒸汽需要多少kg煙氣？2）生產(chǎn)1kg過熱蒸汽時(shí)，煙氣熵的減小以及過熱蒸汽的熵增各為多少？3）將煙氣和水蒸氣作為孤立系統(tǒng)，求生產(chǎn)1kg過熱蒸汽時(shí)，孤立系統(tǒng)熵的增大為多少？設(shè)環(huán)境溫度為15℃，求作功能力損失。（18分）附表：未飽和水和過熱蒸汽參數(shù)表（部分）p(Mpa)

t(℃)

h(kJ/kg)

s(kJ/kg?K)9.0

30

133.86

0.43389.04503256.06.4835參照答案一、名詞講解;（20分）1、多變過程：所有有規(guī)律的熱力過程的總稱。2、臨界點(diǎn)：當(dāng)壓力增加至某一壓力時(shí)，飽和水的狀態(tài)和干飽和蒸汽的狀態(tài)重合，成為為汽、水不分的狀態(tài)，為臨界點(diǎn)。3、滯止焓：絕熱滯止時(shí)氣體的焓為滯止焓。它等于絕熱流動(dòng)中任一地址氣體的焓和流動(dòng)動(dòng)能之和。4、相對(duì)濕度：未飽和濕空氣的絕對(duì)濕度和同溫度下飽和濕空氣的絕對(duì)濕度的比值。表示了濕空氣中水蒸汽含量的飽和程度。5、干度：濕飽和蒸汽中干飽和蒸汽的質(zhì)量成分。二、是非判斷題：（正確地打“√”；錯(cuò)誤的打“×”，并加以改正。）（20分）1、工質(zhì)從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2，不論中間經(jīng)歷了什么過程，其熵的變化都相等。對(duì)。熵是狀態(tài)參數(shù)。2、用100℃的熱源特別緩慢的給冰、水混雜物加熱，混雜物經(jīng)歷的是準(zhǔn)靜態(tài)過程。該加熱過程是可逆過程。錯(cuò)。溫差傳熱。3、任何燃?xì)廨啓C(jī)裝置都可以經(jīng)過回?zé)岬拇胧┨岣咂錈嵝?。錯(cuò)?；?zé)岬臈l件是氣輪機(jī)出口溫度高于壓氣機(jī)出口（燃燒室入口）溫度。4、沸騰的水總是燙手的。錯(cuò)。沸騰時(shí)的溫度和壓力有關(guān)，壓力越低，溫度越低，因此，沸騰不用然燙手。5、壓氣機(jī)的絕熱壓縮過程，由于無散熱損失，因此在壓力高升比必然的條件下，所耗資的功最小。錯(cuò)。等溫壓縮最省功。6、空氣的濕球溫度總是低于干球溫度。錯(cuò)。對(duì)于飽和濕空氣濕球溫度等于干球溫度。7、水蒸氣的定壓氣化過程，由于溫度不變，所之內(nèi)能不變。錯(cuò)。水蒸汽不是理想氣體。8、處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)的系統(tǒng)必然是一個(gè)平均系統(tǒng)。錯(cuò)。平衡狀態(tài)不用然是平均狀態(tài)，比方飽和蒸汽。9、兩杯不同樣樣溫度的水，在等壓下進(jìn)行絕熱混雜，其熵不變。錯(cuò)。絕熱混雜過程是不可以逆過程，熵增加。10、絕熱容器中間有隔板分開，一側(cè)裝有空氣，另一側(cè)為真空，現(xiàn)抽去隔板，由于空氣經(jīng)歷了絕熱膨脹過程，因此溫度下降。錯(cuò)。內(nèi)能不變，溫度不變。三、選擇題：（21分）1、判斷后選擇的正確答案是（d）。（a）、工質(zhì)對(duì)外作出膨脹功，就必然吸熱；（b）、吸熱過程必然升溫；c）、要使工質(zhì)升溫，就必然經(jīng)過加熱的方式實(shí)現(xiàn)；d）、工質(zhì)體積膨脹，是使熱變功的的根本路子。2、某實(shí)驗(yàn)報(bào)告稱，溫度為800K，壓力為6Mpa的燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)，在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)絕熱膨脹后流出燃?xì)廨啓C(jī)。在燃?xì)廨啓C(jī)出口測(cè)得的數(shù)據(jù)是，p2=0.9Mpa，T2=450K，試剖析，該過程是(c)。（cp041./.28740./.)JkgKkRkJkgK（a）可逆的：（b）不可以逆的：（c）不可以能實(shí)現(xiàn)的。3、某制冷循環(huán)中，工質(zhì)從溫度為－73℃的冷源吸熱100kJ，并將熱量220KJ傳給溫度為27℃的熱源，則此循環(huán)為：(b)。（a）可逆循環(huán)（b）不可以逆循環(huán)（c）不可以能實(shí)現(xiàn)4、工質(zhì)經(jīng)歷了一個(gè)放熱，升溫，壓力增加的多變過程，其多變指數(shù)變化的范圍是（b）。a、0n1；b、1nk；c、nk；d、n05、系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)不可以逆的放熱過程，過程中，外界對(duì)系統(tǒng)作功150kJ，系統(tǒng)放熱100kJ，則系統(tǒng)的熵的變化（d）。a、S0；b、S0；c、S0；d、無法鑒識(shí)6、熱力學(xué)第必然律和第二定律表示，對(duì)于實(shí)質(zhì)熱力過程（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，可用能減少；7、空氣在漸縮形噴管中作一元、背壓pb=1bar，則噴管出口p2；p2a、b、p1p1

d、能量減少，可用能也減少。定熵流動(dòng)，已知入口狀態(tài)T1=300K、p1=5bar、cf1=100m/s，(a)。；c、p2d、p2pb。p1三、剖析題：（37分）1、試推導(dǎo)理想氣體定壓比熱cp和定容比熱cv關(guān)系式：cp－cv=Rg（5分）解：cpodhcvodudTdTcpocvoRg或cpocvoRg2、燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)的排氣溫度高達(dá)400～500℃，這部分排氣放到大氣中的余熱很為客觀，有人提出下述三種方案，試剖析可否有效，為什么？（1）、將燃?xì)廨啓C(jī)出口的排氣送入另一個(gè)透平作功；（2）、將排氣送入壓氣機(jī)升壓后在送入透平作功；（3）、將排氣送入回?zé)崞?，預(yù)熱壓氣機(jī)前的空氣。（10分）解：（1）、誠(chéng)然燃?xì)廨啓C(jī)理想簡(jiǎn)單循環(huán)的排氣溫度高達(dá)400～500℃，但壓力已湊近大氣壓力，無膨脹空間，因此不可以能將燃?xì)廨啓C(jī)出口的排氣送入另一個(gè)透平作功。2）、將排氣送入壓氣機(jī)升壓后在送入透平作功，不可以能，由于壓縮機(jī)耗資功和透平作功抵消。熱機(jī)循環(huán)目的是熱變功，無吸熱過程，不可以能實(shí)現(xiàn)熱機(jī)循環(huán)。3）、將排氣送入回?zé)崞?，預(yù)熱壓氣機(jī)前的空氣，是可行的。壓縮后溫度高升，節(jié)能。3、試依照以下條件在無其他動(dòng)力源的情況下，設(shè)計(jì)出兩種低溫余熱利用裝置的方案，并比較這兩種方案在各自理想的條件下的余熱利用率。低溫余熱源溫度：t2150℃：高溫?zé)嵊脩舻臏囟龋?00℃；環(huán)境溫度：25℃（提示：余熱利用率即為向高溫?zé)嵩垂?yīng)的熱量和低溫?zé)嵩捶艧崃恐取＃?2分）解：t150℃（1）、制冷機(jī)：Q2Q21502732.82制冷機(jī)W0300150Q1t300℃Q22.82W0Q13.82W0,W0熱機(jī)：Q1熱機(jī),25273W0Q1Q110.48Q1tQ2t30027325℃Q12.08W0Q1Q13.82W02.08W00.617熱利用率＝Q22.82W0t150℃(2)、熱機(jī)：Q125273熱機(jī)W0Q1tQ110.296Q1150273Q2t25℃Q13.378W0W0,Q2制冷機(jī)：制冷機(jī)Q1300273Q1,W03002.084t300℃25Q12.084W0熱能利用率Q12.084Q10.6173.3784、畫出朗肯循環(huán)的T-s圖，并經(jīng)過圖說明蒸氣初、終參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率的影響。（10分）2、壓力為6Mpa，干度為0.75的蒸汽牢固流經(jīng)一個(gè)直徑為0.02m的絕熱管道，經(jīng)過閥門后絕熱節(jié)流到0.1Mpa。以以下列圖，若要求節(jié)流前后蒸汽的流速保持不變，則節(jié)流后管道直徑為多少米？（12分）p(Mpa)h′(kJ/kg)h″(kJ/kg)33v′(m/kg)v″(m/kg)0.1417.522675.10.00104321.694361213.32783.80.00131900.03244D1D2Acf解：牢固流動(dòng)：qmCv入口處：v1v1x1(v1v1)0.0013190.75(0.032440.001319)0.0247m3/kgh1h1x1(h1h1)1213.30.75(2783.81213.3)2391.175kJ/kgA1d23.140.0223.14104244m出口處：h1h12391.175kJ/kgx2h2h22391.175417.521973.655h2h22675.1417.520.8742257.58v2v2x2(v2v2)0.00104320.874(1.69430.0010432)1.481m3/kgA1cf1A2cf2A1A2v1v2v1v2AvA11.4813.141041.883102m222v0.02471d24A241.8831020.155m3.143、有一臺(tái)可逆熱機(jī)，經(jīng)歷了定容吸熱1-2、定熵膨脹2-3和定溫放熱3-1此后完成了一個(gè)循環(huán)。假設(shè)工質(zhì)是理想氣體，比熱為定值，循環(huán)各點(diǎn)的溫度T、T、T已知。123（1）試將此循環(huán)定性地表示在p-v圖和T-s圖上。（2）試寫出循環(huán)熱效率計(jì)算式。（3）試議論改變哪一點(diǎn)參數(shù)可以提高循環(huán)熱效率？用平均溫度法在T-s圖上加以說明。解：（1）PT22”213133”vs（2）吸熱量：q1cv0(T2T1)由于2-3過程是定熵膨脹過程，因此有T2v2k1T3v3k1又由于1－2過程是定容吸熱過程，因此v1v2；3－1是定溫放熱過程，因此T1T3。1因此Tvk1Tvk1Tvk1Tvk1vTk12112332113v3T2放熱量：qRTlnvRgT1TcTlnT1ln112g1v3k1T2v01T2T1TlnTq2cv0T1ln2T21T因此熱效率t1111q1cv0(T2T1)T1T2（3）以以下列圖，經(jīng)過提高狀態(tài)點(diǎn)2的參數(shù)可以提高循環(huán)熱效率。從由平均溫度表示的熱效率公式：t1Tm2可以看出：提高狀態(tài)點(diǎn)2的參數(shù)后，平均Tm1放熱溫度Tm2不變，而平均吸熱溫度Tm1高升，因此循環(huán)熱效率t提高。4、