1998-2008同濟大學碩士研究生入學統(tǒng)一考試工熱考試真題

同濟大學歷年考研真題816工程熱力學1998年~2008年

同濟大學1998年碩士生入學考試試題概念題（每題5分，共40分）何為準靜態(tài)過程？開口系統(tǒng)熱力過程中的熵變化量2—1可由哪幾部分組成？試分析提高蒸汽熱力循環(huán)的途徑或方法。在焓濕圖上表示出濕空氣的絕熱加濕過程并作簡單分析。試證明理想氣體的定壓摩爾比熱與定容摩爾比熱之差等于通用氣體常數(shù)，即Mcp-Mcv=R0。比較開口系統(tǒng)和閉口系統(tǒng)焓的異同點。如果進行高壓比大流量的壓縮制氣過程，采用什么方法較為合理？空氣冷卻塔中，用環(huán)境溫度下地空氣可以講熱水冷卻到比環(huán)境溫度更低溫度的狀態(tài)，試問是否違背熱力學第二定律，為什么？計算題（每題15分，共60分）1、在某絕熱不可逆循環(huán)空氣壓縮制氣過程中，氣體的壓力由p1=0.1MPa提高到p2=1.2MPa，耗功量為35kW，設空氣的定壓質量比熱cp為常數(shù)，初溫為20℃，氣體流量為500kg/h。求：排放氣體的溫度和過程的當量絕熱指數(shù)。2、設有一熱機置于大氣壓下的有限熱容量的熱源和冷源之間。熱源為1000kg和20℃的水，冷源為50kg和-5℃的冰。求（1）熱機最大做功量和最終溫度分別為多少？（2）如果熱源和冷源直接接觸，最終溫度為多少？（水cp=4.19kJ/kg·K，冰cp=2.00kJ/kg·K，冰的溶解潛熱r=333.27kJ/kg）3、空氣壓力p1=0.1MPa，溫度t1=20℃和流速為1=250m/s，流經(jīng)擴壓管后的出口流速為1=15m/s，求理想流動狀態(tài)下地出口壓力、出口溫度和擴壓管的類型。4、證明任何兩條準靜態(tài)絕熱線不相交。同濟大學1999年碩士生入學考試試題概念題（每題5分，共40分）何謂熱力學狀態(tài)公理？試比較開口系統(tǒng)和閉口系統(tǒng)的異同點。何謂多變比熱？如何從干、濕球溫度求得相對濕度？分析提高郎肯循環(huán)熱效率的途徑。實際氣體的音速為狀態(tài)參數(shù)嗎？試作簡單分析。余隙對氣體壓縮過程有何影響？如何控制？簡述縮放噴管用作縮放擴壓管的可能性。計算題（每題15分，共60分）1、若二氧化碳氣體的狀態(tài)用范德瓦爾斯方程描述，即：p=RT/(v-b)-a/v2，其中R為氣體常數(shù)，a和b為分子作用力和分子體積有關的系數(shù)，求該氣體處于300K和0.2MPa時的質量定壓比熱和定容比熱之差，4、一活塞-氣缸裝置，中間有一完全透熱的剛性隔板將它分為A、B兩腔，隔板靜止不動，氣缸壁和上、下兩活塞面都是絕熱的。A腔中有1kg初溫為25℃，初壓為1bar的空氣；B腔中充有2kg空氣，其初溫也為25℃，初壓為2bar?，F(xiàn)緩緩地壓縮B腔中的空氣，使A腔中的空氣向大氣作等壓膨脹。試求B腔中空氣在壓縮時的過程方程式，即該多變過程的指數(shù)n。（設空氣的比熱容為定值，比熱比k=1.4）同濟大學2001年碩士生入學考試試題選擇題（共15題，每題2分，共30分）1、均質等截面桿兩端的溫度由分別維持t1、t2的兩熱源保持t1、t2不變，取此桿為系統(tǒng)，則系統(tǒng)處于（）A.平衡狀態(tài)，因其各截面溫度不隨時間而改變；B.非平衡狀態(tài)，因其各截面溫度不等；C.平衡狀態(tài)，因其各截面溫度不隨時間而改變，且流入系統(tǒng)的熱量等于流出系統(tǒng)的熱量；D.非平衡狀態(tài)，因其處于重力場中。2、某理想氣體自狀態(tài)1經(jīng)歷一可逆多變過程到達狀態(tài)2，其溫度下降，熵增大，則氣體（）A.壓力升高、比容增大，對外作正功；B.壓力降低、比容增大，對外作正功；C.壓力升高、比容減小，對外作負功；D.壓力降低、比容減小，對外作負功。3、實際氣體的壓縮因子Z定義為Pv/(RT)，其值（）（A）>I；（B）<I；（C）=I；（D）不同氣體在不同條件下可大于、等于、小于14、工質不可逆穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流經(jīng)某控制容積，則此控制容積內(nèi)（）（A）儲能不變，熵增大；（B）儲能不變，熵不變；（C）儲能增大，熵增大；（D）儲能增大，熵不變。5、理想氣體的比熱是（）A.常數(shù)；B.隨氣體種類不同而異，但對某種理想氣體而言，比熱為常數(shù)；C.隨氣體種類不同而異，但對某種理想氣體某種過程而言，比熱為常數(shù)；D.隨氣體種類不同而異，但對某種理想氣體某種過程而言，比熱是溫度的函數(shù)。6、邁耶公式cp-cv=R（）（A）僅適用于理想氣體，定比熱；（B）適用于任意氣體，但要求定比熱；（C）適用于理想氣體，是否定比熱不限；（D）適用于任意氣體。7\容積為1m3的容器中充滿氮氣（R=0.297kJ/(kg·K)），其溫度為20℃，表壓力為1000mmHg，為確定其質量，下列四種計算中哪個正確？（pb=1atm）（）A.m=pV/(RT)=1000×1/(0.297×20)B.m=pV/(RT)=1000×1/(0.297×293.15)C.m=pV/(RT)=((1000/760)×101325×1)/(0.297×293.15)D.m=pV/(RT)=(((1000/760)+1)×101325×1)/(0.297×293.15)8、有位發(fā)明家聲稱他發(fā)明了一種機器，當這臺機器完成一個循環(huán)時，吸收了100kJ的功，同時向單一熱源排出了100kJ的熱，這臺機器（）A.違反了第一定律；B.違反了第二定律；C.違反了第一定律和第二定律；D.既不違反第一定律也不違法第二定律。9、對于任何一個過程，第二定律要求體系的熵變?yōu)椋ǎ?A)正數(shù)或零；（B）零；（C）負數(shù)或零；（D）正數(shù)或零或負數(shù)，但不能說定是哪一種。10、卡諾定理指出（）A.相同溫限內(nèi)一切可逆循環(huán)的熱效率相等；B.相同溫限內(nèi)可逆循環(huán)的熱效率必大于不可逆循環(huán)的熱效率；C.相同溫度的兩個恒溫熱源間工作的一切可逆循環(huán)的熱效率相等；D.相同溫度的兩個恒溫熱源間工作的一切循環(huán)的熱效率相等。11、經(jīng)不等溫傳熱后（）A.熱量的可用能和廢熱均減少；B.熱量的可用能減少，廢熱增大；C.熱量的可用能不變，廢熱增大；D.熱量的可用能不變，廢熱減小。12、閉口系工質經(jīng)歷可逆變化過程，系統(tǒng)對外作功20kJ，與外界換熱-20kJ，則系統(tǒng)熵變（）(A)增加；（B）減少；（C）不變；（D）不能確定。13、已知氫氣的最大轉回溫度為-80℃，則壓力為10MPa，溫度為60℃的氫氣絕熱節(jié)流后溫度（）(A)升高；（B）降低；（C）不變；（D）（A）（B）（C）都有可能。14、壓力p1=1MPa，溫度T1=473K的空氣流可逆絕熱流經(jīng)縮放噴管，已知噴管喉管截面上溫度Tc=394K，出口截面上溫度T2=245K，則噴管各截面上最大流速Cmax為（）A.Cmax==313m/sB.Cmax==399m/sC.Cmax==974m/sD.Cmax==677m/s15、某絕熱蒸汽輪機相對內(nèi)效率=0.91，蒸汽在該汽輪機內(nèi)膨脹過程中（）(A)熵不變；（B）熵增大；（C）熵減小；（D）熵如何變化不定。簡答題（共5題，每題4分，共20分）剛性容器內(nèi)濕空氣沖入干空氣，若平衡后溫度不變，問容器內(nèi)濕空氣的相對濕度φ、含濕量d和水蒸氣的分壓力pv如何變化，為什么？鍋爐汽包里的高壓熱水進入低壓容器后會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？試問：狀態(tài)方程為p(v-b)=RT的氣體，當b為正值時，經(jīng)絕熱節(jié)流后溫度是否降低？為什么？有人提出一循環(huán)1-3-2-1：1-3是可逆定溫吸熱過程、3-2是可逆絕熱過程、2-1為不可逆絕熱過程，如圖所示，其中1、2、3分別為三個平衡狀態(tài)，試問此循環(huán)能否實現(xiàn)，為什么？舉例說明孤立系統(tǒng)熵增與系統(tǒng)內(nèi)過程進行方向的聯(lián)系。計算證明題（共5題，共50分）1、余容比為0.04的壓氣機空氣進口溫度為17℃，壓力為0.1MPa，每分鐘吸入空氣5m3，經(jīng)不可逆絕熱壓縮后其溫度為207℃，壓力為0.4MPa。若室內(nèi)溫度為17℃，大氣壓力為0.1MPa，求（1）此壓氣機容積效率；（2）壓氣機壓縮過程的絕熱效率；（3）壓氣機實際耗功率；（4）壓縮過程的作功能力損失。設空氣比熱容為定值，cp=1.004kJ/kg·K，R=0.287kJ/kg·K。（10分）2、某蒸汽循環(huán)按基本朗肯循環(huán)運行，自過熱器來的新蒸汽p1=17MPa，t1=550℃，節(jié)流到p2=6MPa，送入汽輪機膨脹機作功，然后排入維持在5kPa的冷凝器。忽略水泵功，求（1）若汽輪機相對內(nèi)效率=0.9，每kg蒸汽在汽輪機內(nèi)作功；（2）循環(huán)熱效率；（3）若不節(jié)流，蒸汽直接進入汽輪機，汽輪機相對內(nèi)效率=0.9，循環(huán)熱效率；（4）由于節(jié)流及蒸汽在汽輪機內(nèi)不可逆膨脹而造成的作功能力損失。（T0=290K）（10分）已知：P=17MPa,t=550℃,h=3426.8kJ/kg,v=0.0199213m3/kg,s=6.4416kJ/kg·KP=6MPa,h=3426.8kJ/kg,s=6.8853kJ/kg·KP=5kPa,ts=32.9℃,h'=137.72kJ/kg,h"=2560.55kJ/kg,s'=0.4761kJ/kg·K,s"=8.3930kJ/kg·K3、某種氣體服從p(v-b)=RT，式中b為常數(shù)，若其比熱cv為定值，試證明內(nèi)能U只是溫度的函數(shù)。（8分）4、某應急輔助發(fā)電裝置主要由高壓容器、調(diào)壓閥及汽輪機和發(fā)電機構成，壓力容器中儲有p1=13.8MPa，t1=21℃的氮氣，工作時由于調(diào)壓閥的作用，進入汽輪機的氮氣壓力維持在p2=0.7MPa，氮氣在汽輪機內(nèi)作絕熱膨脹，從汽輪機排出得氮氣進入大氣。若要求發(fā)電機在1小時內(nèi)保持輸出功率為75w，求容器的最小容積。假設容器內(nèi)溫度保持與環(huán)境溫度一致，容器內(nèi)壓力為0.7MPa時，汽輪機停止工作。已知氮氣R=297J/kg·K,cp=1038J/kg·K,p0=0.1MPa,t0=21℃（10分）

用mq=360kg/h，tq1=500℃,pq1=0.1MPa的廢氣資源定壓加熱t(yī)s1=27℃,ps1=0.1MPa,流量ms=360kg/h的未飽和水，若廢氣的終溫為37℃，過程中廢氣壓降可忽略不計，求（1）水的終態(tài)溫度ts2；（2）廢氣放出熱量的可用能；（3）以廢氣為系統(tǒng)求過程的熵流和熵產(chǎn)；（4）傳熱過程的不可逆作功能力損失（環(huán)境溫度為27℃）。已知：水p=0.1MPa,t=27℃時，h1=84kJ/kg,s1=0.3944kJ/(kg·K)；p=0.1MPa時，h'=417.51kJ/kg,h"=2675.7kJ/kg。廢氣可看作理想氣體，比熱取定值，R=287J/(kg·K),cp=1.01kJ/(kg·K)（12分）同濟大學2002年攻讀碩士學位研究生入學考試試題單項選擇題（本大題共15題，每小題2分，共30分）在每小題列出的四個選項中只有一個選型是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。1、簡單可以壓縮熱力系統(tǒng)的狀態(tài)可由（）A.兩個狀態(tài)參數(shù)決定B.兩個具有物理意義的狀態(tài)參數(shù)決定C.兩個可測狀態(tài)參數(shù)決定D.兩個相互獨立的狀態(tài)參數(shù)決定2、熱能轉變?yōu)闄C械能的唯一途徑是通過工質的（）A.膨脹B.壓縮C.凝結D.加熱3、q=Δh=wt適用于（）A.穩(wěn)流開口系統(tǒng)B.閉口系統(tǒng)C.任意系統(tǒng)D.非穩(wěn)流開口系統(tǒng)4、鍋爐空氣預熱器中，煙氣入口溫度為1373K，經(jīng)定壓放熱后其出口溫度為443K，煙氣的入口體積是出口體積的（）A.3.1倍B.6.47倍C.0.323倍D.2.864倍5\理想氣體定壓過程的熱力學能變化量為（）A.cpΔTB.cvΔTC.h-pvD.q-wt6、理想氣體等溫過程的技術功=（）A.0B.v(p1=p2)C.D.h1-h27、在p-v圖上，經(jīng)過同一狀態(tài)點的理想氣體等溫過程線斜率的絕對值比絕熱過程線斜率的絕對值（）大B.小C.相等D.可能大，也可能小8、不可逆機與可逆機相比，其熱效率（）A.一定高B.相等C.一定低D.可能高，可能低，也可能相等9、若孤立系內(nèi)發(fā)生的過程都是可逆過程，系統(tǒng)的熵（）A.增大B.減小C.不變D.可能增大，也可能減小10、水蒸氣熱力過程熱力學能變化量Δu=（）A.q-wtB.Δh-Δ(pv)C.cv(T2-T1)D.11、理想氣體絕熱流經(jīng)節(jié)流閥，節(jié)流后穩(wěn)定截面處的溫度（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定12、熱力計算時，回熱加熱器的出口水溫取決于（）A.回熱抽氣量B.回熱抽氣壓力C.加熱器的給水量D.加熱器的進口溫度13、若再熱壓力選擇適當，則朗肯循環(huán)采用再熱后（）A.汽耗率上升，熱耗率下降B.汽耗率下降，熱耗率上升C.汽耗率和熱耗率都上升D.汽耗率和熱耗率都下降14、在定壓加熱燃氣輪機循環(huán)中，為達到提高循環(huán)熱效率的目的，可采用回熱技術來提高工質的（）A.循環(huán)最高溫度B.循環(huán)最低溫度C.平均吸熱溫度D.平均放熱溫度15、濕空氣中水蒸氣所處的狀態(tài)（）A.可以是飽和狀態(tài)，也可以是過熱蒸汽狀態(tài)B.可能是飽和狀態(tài)C.既不是飽和狀態(tài)，也不是過熱蒸汽狀態(tài)D.只能是過熱蒸汽狀態(tài)多項選擇題（本大題共5小題，每小題2分，共10分）在每小題列出的五個選型中有二至五個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。多選、少選、錯選均無分。16.能量方程適用于（）A.穩(wěn)定流動，可逆過程B.非穩(wěn)定流動，可逆過程C.穩(wěn)定流動，不可逆過程D.非穩(wěn)定流動，不可逆過程E.任意流動，任意過程17.理想氣體可逆絕熱過程中的技術功等于（）A.-ΔhB.h1-h2C.h2-h1D.-ΔuE.u1-u218.恒溫熱源溫度為T1，恒溫冷源溫度為T2，環(huán)境溫度為T0，熱源提供熱量Q1中的有效能為（）A.熱量Q1減去Q1中的無效能B.卡諾循環(huán)熱效率乘以Q1C.D.E.19.氣體一元穩(wěn)定流動的基本方程之一為（）A.連續(xù)性方程B.動量方程C.能量方程D.絕熱過程方程E.理想氣體狀態(tài)方程20.朗肯循環(huán)中為提高汽輪機排汽量的干度，應該（）A.提高初壓B.提高初溫C.采用再熱D.采用回熱E.降低排汽壓力填空題（本大題共10小題，每小題1分，共10分）熱力學能的量值取決于工質內(nèi)部微觀運動的狀況。理想氣體的熱力學能、焓是溫度的單值函數(shù)，故過程均可以使用Δu=cvΔT,Δh=cpΔT求熱力學能、焓的變化量。在理想氣體的定溫過程中，初、終參數(shù)壓力與體積的關系為。熱的品位比機械能的品位。水在定壓加熱過程中吸熱稱為過熱蒸汽必需經(jīng)歷五種狀態(tài)的變化，即未飽和水、飽和水、濕蒸汽、及過熱蒸汽。當濕蒸汽的干度x=0時，工質全部為?？諝庠阱F刀之末工況流經(jīng)噴管，空氣的焓轉變成。入口為亞聲速氣流，擴壓管的形狀是。在朗肯循環(huán)中，提高蒸汽初溫主要受到的限制。露點是對應于濕空氣中水蒸氣分壓力下的溫度。名詞解釋題（本大題共5小題，每小題3分，共15分）溫度混合氣體的分壓力熱量的無效能汽化潛熱余隙容積簡答題（本大題共5小題，每小題5分，共25分）為什么在熱力系中要引用準平衡過程這一概念？理想氣體的絕熱過程就是等熵過程嗎？為什么？熱力系的總熵是否可以減?。繛槭裁?？聲速取決于什么因素？噴管中聲速是如何變化的？決定朗肯循環(huán)熱效率的參數(shù)有哪些？它們?nèi)绾斡绊憻嵝?？計算題（本大題共4小題，共25分）有2.268kg的某種理想氣體，經(jīng)可逆定體過程，其熱力學能的變化為Δu=139.6J/kg，求過程體積功、過程熱量。（5分）恒溫物體A溫度為200℃，恒溫物體B的溫度為20℃，B從A吸取熱量1000kJ，當時大氣溫度為5℃，求此吸熱過程引起的作功能力損失。（5分）1kg空氣有狀態(tài)1經(jīng)絕熱膨脹至狀態(tài)2，溫度由240℃下降為20℃，試確定該過程中焓的變化量。（設質量熱容為定值）（5分）采用一級回熱的蒸汽循環(huán)參數(shù)如下：進入汽輪機蒸汽的焓h1=3200kJ/kg，汽輪機排汽干度x2=0.82，抽汽焓h01=2680kJ/kg，抽汽壓力對應下的飽和水焓h'01=600kJ/kg。試將此循環(huán)繪在T-s圖上（包括飽和汽、水線），并計算該循環(huán)的熱效率。（忽略泵功。排汽壓力下的飽和汽焓h"2=2584kJ/kg，飽和水焓h'2=192kJ/kg。）（10分）同濟大學2003年攻讀碩士學位研究生入學考試試題判斷題（每小題2分，共20分）實際氣體絕熱自由膨脹后，其內(nèi)能不變。公式dh=cpdT僅適用于理想氣體的任何可逆過程。穩(wěn)定流動能量方程不適用于有摩擦的情況。當多變過程的指數(shù)n滿足1<n<k時，多變比熱為負值。熱源與冷源的溫差愈大，熱效率愈高，制冷系數(shù)也愈大。絕熱過程一定是定熵過程。水在大氣中噴淋冷卻時溫度能降低到低于空氣的溫度。對于一漸放型管道，當進口流速為亞音速時，可使氣流壓力升高。提高初溫和降低終態(tài)壓力均可以提高朗肯循環(huán)的熱效率。理想氣體的絕熱等溫膨脹是可行的過程。問答與證明（每題5分，共20分）對于未飽和空氣，它的干球溫度、濕球溫度及露點溫度三者哪個最大？哪個最??？對于飽和空氣，三者的大小又如何？試在h-d圖上表示之。試用T-s圖來分析說明采用再熱蒸汽動力循環(huán)的優(yōu)越性。試根據(jù)熱力學第二定律證明p-v圖上絕熱過程線不相交。試推導理想氣體熵變化量的計算公式。計算題（共60分）有報告說一臺熱機工作于t1=427℃和t2=277℃兩恒溫熱源之間，當工質從高溫熱源吸熱為5×104kJ時，對外作功10kWh，而排給低溫熱源的熱量恰為兩者之差。試分析其可能性。（10分）已知空氣的初態(tài)p1=6bar，v1=0.236m3/kg，經(jīng)歷一個n=1.3的多變過程后狀態(tài)變化到p2=1.2bar，求過程中每kg氣體的作功量、吸收的熱量以及內(nèi)能的變化量。設cp=1.01kJ/kg·K，R=287J/kg·K。（10分）漸縮噴管入口空氣壓力為3bar，溫度為67℃，流速為100m/s，空氣流經(jīng)噴管作絕熱膨脹后射入壓力為1bar的環(huán)境，問漸縮噴管出口的理論流速可達多少？空氣可視為理想氣體。cp=1.004kJ/kg·K。（8分）蒸汽鍋爐每小時產(chǎn)生p1=30bar，t1=350℃的蒸汽10噸，設鍋爐給水溫度t2=40℃，鍋爐熱效率=0.76，煤的發(fā)熱值QL=29700kJ/kg，求鍋爐的耗煤量。已知：p1=20bar，t1=350℃時，h1=3137.2kJ/kg；p2=20bar，t2=40℃時，h2=169.2kJ/kg。（10分）有1kg空氣初始狀態(tài)為：p1=5bar，t1=150℃，進行下列過程：（1）可逆絕熱膨脹到p2=1bar；（2）不可逆絕熱自由膨脹到p2=1bar；（3）可逆等溫膨脹到p2=1bar；（4）可逆多變膨脹到p2=1bar（多變指數(shù)n=1.2）；試求上述各過程中的膨脹功及熵變化量，并將上述過程的過程線畫在同一張p-v圖及同一張T-s圖上。（12分）某空氣壓縮致冷循環(huán)，冷庫溫度為-10℃，大氣溫度為20℃，空氣最高壓力為6bar，最低壓力為1bar，若膨脹和壓縮過程均是可逆的，求：（1）致冷系數(shù)；（2）循環(huán)凈功；（3）將循環(huán)表示在T-s圖上。（10分）同濟大學2004年攻讀碩士學位研究生入學考試試題判斷簡答題（每小題2分，共40分）判斷是否正確，并簡述理由。工質經(jīng)任何一種循環(huán)，其熵變?yōu)榱?。熱量只適用于定溫或定熵過程。系統(tǒng)等溫膨脹，其熵變，其中q為過程中系統(tǒng)與外界交換的熱量，T為系統(tǒng)的溫度。蒸汽動力裝置熱效率很少超過40%，這表明由冷凝器中冷卻水帶走的熱量太多，應該努力提高冷凝器的性能，使Q2趨向于零。理想氣體的摩爾體積等于22.4dm3/mol。理想氣體只有取定比熱時，才能滿足邁耶公式cp-cv=R。如兩種理想氣體的質量比熱c相等，則它們的容積比熱c'也相等。雙原子理想氣體的絕熱指數(shù)k=1.4。理想氣體混合氣體cp-cv的差值等于其折合氣體常數(shù)R混。理想氣體混合氣的比熱力學能（即比內(nèi)能）u是溫度的單值函數(shù)。熱力過程中，系統(tǒng)向外界放熱，其溫度必然降低。工質在開口絕熱系中作不可逆穩(wěn)定流動，系統(tǒng)的熵增大。閉口絕熱系的熵不可能減少。一切不可逆循環(huán)的熱效率。絕熱節(jié)流后氣體溫度可能升高。絕熱節(jié)流后流體焓不變，所以節(jié)流過程并不造成能量品質下降。噴管內(nèi)穩(wěn)定流動氣體在各截面上的流速不同，但各截面上的流量相同。若收縮噴管進口截面的參數(shù)不變，背壓提高，則噴管流量下降。壓縮蒸汽制冷循環(huán)中，對制冷工質的熱力性質，要求其臨界溫度高于環(huán)境溫度。工作溫度的飽和壓力要適中，不要過高或過低。燃氣輪機裝置定壓加熱循環(huán)采用分級壓縮、中間冷卻可減少壓氣機耗功，從而提高循環(huán)熱效率。計算題（共60分）一個良好隔熱的容器，其容積為3m3，內(nèi)裝有200℃和0.5MPa的過熱蒸汽，打開閥門讓蒸汽流出，直至容器內(nèi)壓力降到0.1MPa，過程進行足夠快，以致容器壁與蒸汽之間沒有換熱發(fā)生。試計算容器內(nèi)蒸汽終了溫度和流出的蒸汽量。（10分）已知：t=200℃，p=0.5MPa時，s=70603kJ/kg·K，v=424.9×10-3m3/kg2、5kg水起初與295K的大氣處于熱平衡狀態(tài)，用一熱泵在水與大氣之間工作，使水定壓冷卻到280K，求所需之最小功是多少？（水的定壓比熱取4.187kJ/kg·K）（10分）3、1kg空氣在定壓下由440K冷卻到300K，空氣作理想氣體，比熱取定值，cp=1.004kJ/kg·K，環(huán)境溫度T0=290K，（1）問放出的熱量中，熱量的可用能Qa和廢熱Qun各為多少？（2）若空氣放出的熱量加熱300K的飽和水，使水汽化為水蒸氣，問由于不等溫傳熱引起的作功能力損失多大？（10分）空氣流經(jīng)出口截面為6.45cm2的縮放噴管，其出口壓力為p2=10.13kPa，出口截面上流速達v=40m/s，已知空氣流滯止溫度為649℃，試求噴管喉部截面面積及噴管質流量。假定空氣為理想氣體，比熱取定值，R=287J/kg·K，k=1.4。（15分）一剛性導熱容器內(nèi)貯有壓縮空氣0.1m3，壓力為0.4MPa，溫度為25℃，又有一橡皮氣球內(nèi)貯有0.1m3、壓力為0.15MPa的空氣，溫度也是25℃?，F(xiàn)連通兩者，使剛性容器中空氣流入氣球，直至兩者內(nèi)部壓力相同。若橡皮球的壓力正比于其容積，試求平衡后氣球容積及其中空氣的壓力。已知環(huán)境大氣溫度為25℃，壓力為0.1MPa。（15分）同濟大學2005年攻讀碩士學位研究生入學考試試題是非判斷題（每題3分，共30分）不可逆過程可以在p-v圖、T-s圖表示出來。把相同溫度的飽和水蒸氣向濕空氣加濕，加濕后的濕空氣的溫度不變?？蛇m用于任意工質在一個出口和一個入口穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流不做軸功絕熱可逆的開口系統(tǒng)的流動過程。任何不可逆因素都使工質的熵增大。閉口絕熱過程系統(tǒng)工質的熵不可能減少。工質經(jīng)過一定壓加熱過程，其焓一定增加。臨界壓力和臨界溫度相近的工質，可視作熱力學同類工質。在T-s圖中，理想氣體兩定容線間水平距離相等。蒸汽壓縮制冷循環(huán)采用比熱小的工質作制冷劑可以降低節(jié)流損失。只需測出空氣的干球溫度、露點溫度和大氣壓力就能確定濕空氣的狀態(tài)。分析簡答題（每題8分，共48分）絕熱節(jié)流過程中，不向高溫熱源吸熱，也不向低溫熱源放熱同樣產(chǎn)生功，是否違反第一定律？第二定律？水蒸氣定溫過程中加入熱量是否等于膨脹功，定容過程加入熱量是否等于內(nèi)能增量？實際空氣制冷循環(huán)不可逆損失主要來自哪里？如何減少？一剛性密閉容器用隔板分成溫度和壓力相等的A和B兩部分，如果A和B中是同工質，熵怎樣變化？如果A和B中是不同工質，熵怎樣變化？為什么？相同溫度界限內(nèi)定容加熱循環(huán)，定壓加熱循環(huán)，混合加熱循環(huán)，卡諾循環(huán)的熱效率，凈功率的大小比較？并表示在T-s圖中。一個門窗打開的房間溫度上升，壓力不變，則房間內(nèi)的空氣內(nèi)能如何變化？（空氣比熱容按定值計算）計算題（共72分）配有活塞汽缸，由質量分數(shù)0.3的CO2和0.7的N2組成的1kg氣體，溫度為30℃，壓力為150kPa。定壓膨脹到兩倍體積，求內(nèi)能變化和焓變化，熱量和功量變化。（比熱按定值計算）（15分）一熱機工作在t1=540℃和t2=30℃之間，從高溫熱源吸熱2×107kJ，對外作功5MW·h，問這可能嗎？（用兩種方法定值計算）（15分）一葉輪壓氣機質量流量q=1kg/s，0.1MPa，27℃的空氣不可逆擴壓到0.5MPa；絕熱效率為0.92，求進出口的熵差，熵流熵產(chǎn)和作功能力損失。環(huán)境pb=0.1MPa，t0=27℃，空氣比熱按定值比熱容cv=0.718kJ/(kg·K)，cp=1.005kJ/(kg·K)。（15分）一加熱器入口濕空氣狀態(tài)：t1=5℃，p1=0.1MPa，φ1=60%；加熱器出口狀態(tài)：t2=20℃。t1，t2對應的飽和壓力為ps1=871.8Pa，ps2=2337Pa。濕空氣的質量流量為150kg/h。求：加熱器的加熱量？出口的相對濕度？（15分）一臺奧托循環(huán)的四缸四沖程的發(fā)動機，壓縮比為8.6，四缸合計的活塞排量為1000cm3，初始壓力p1=100kPa，t1=18℃。每缸向工質提供熱量135J，求熱效率，加熱過程終了溫度和壓力，并畫在p-v圖上。cv=717J/(kg·K)，Rg=287J/(kg·K)，比熱比k=1.4。（12分）同濟大學2006年攻讀碩士學位研究生入學考試試題是非判斷題（每題3分，共30分）理想氣體定壓膨脹系數(shù)β=1/T，其單位是1/℃或1/K。流體在噴管內(nèi)的流動問題是開口系統(tǒng)問題。要實現(xiàn)熱能到機械能的轉換，必須經(jīng)過工質膨脹作功。工質完成同外界沒有熱量交換的循環(huán)，一定是可逆循環(huán)。理想氣體工質經(jīng)歷一個不可逆循環(huán)，Δs>0。氣體壓縮因子z取決于氣體常數(shù)和狀態(tài)參數(shù)p,T。由水蒸氣T-s圖可見，在二相區(qū)內(nèi)進行的熱力過程一定是定溫定壓過程。公式Tds=du+pdv只適用于可逆過程。壓氣機如果以提高溫度為其工作目的，就沒有必要采用多級壓縮。只要測得濕空氣的干、濕球溫度，就可以確定濕空氣熱力學狀態(tài)。分析簡答題（每題5分，共50分）理想氣體多變過程，多變指數(shù)范圍是什么？已知初、終狀態(tài)如何求得多變指數(shù)、過程熱量、作功量？由以上結果可知“理想氣體已知初、終狀態(tài)，可以求出功量和熱量”，對不對？為什么？蒸汽壓縮制冷循環(huán)中，采用膨脹閥（節(jié)流閥）所引起的不可逆損失是什么？（在T-s圖上表示之）。如何減少這種不可逆損失？進行熱力學分析計算，必須已知工質的有關哪些資料？熱力學對這些資料有何限制要求？一個入口、一個出口、穩(wěn)定流動的開口系統(tǒng)，試推導下列關系：膨脹功=技術功+流動功。絕熱節(jié)流、絕熱可逆膨脹、絕熱自由膨脹各有什么不同？為什么溫差傳熱現(xiàn)象可以歸結為有用能的損失？什么叫熱力學同類工質？實際應用中如何來判斷兩種工質是熱力學同類工質？對濕空氣熱力學狀態(tài)進行測定，要測哪些參數(shù)？如何根據(jù)所測得的參數(shù)在焓-濕圖上確定熱力學狀態(tài)？噴管截面變化規(guī)律公式dA/A=(M2-1)dC/C對一般工質是否適用？試證明之。什么是熱力學第二定律？有何實際應用意義？計算題（共70分）兩個絕熱容器A和B，裝有某種相同的理想氣體，通過絕熱的管道和閥門相連接。已知各自熱力學參數(shù)分別為TA、VA、pA和TB、VB、pB，pA>pB，比熱cv可看作為常數(shù)。打開閥門，直至工質不再流動，關閉閥門。試問：這時A、B兩個容器中，溫度壓力分別為多少？（本題15分）10kg空氣在氣輪機中膨脹做功，p1=600kPa，t1=800℃，p2=100kPa，若氣輪機中做功Wt=3980kJ，大氣溫度T0=300K，試求：有用能的損失是多少？（本題15分）壓力為p1=1.2MPa，溫度為T1=1200K的空氣，以3kg/s的流量流過節(jié)流閥，壓力下降到p2=1.0MPa，然后進入噴管作可逆絕熱膨脹，已知噴管出口外界背壓力為pb=0.6MPa，環(huán)境溫度T0=300K，問：應選何種噴管？噴管出口截面面積、流速為多少？因節(jié)流引起的作功能力損失為多少？并表示在T-s圖上。如何背壓力為pb=0.4MPa，應選何種噴管？喉口面積為多少？（本題20分）壓縮制冷循環(huán)裝置，制冷系數(shù)為2.5，制冷量為86400kJ/h，壓縮機吸入空氣的壓力為0.1MPa，溫度為-10℃，空氣進入膨脹機溫度為20℃，試求：壓縮機的功率和出口壓力為多少？制冷劑的質量流量為多少？循環(huán)的凈功率是多少？（本題20分）同濟大學2007年攻讀碩士學位研究生入學考試試題單項選擇題（本大題共15小題，每小題1分，共15分）在每小題列出的四個選項中只有一項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。過程是可逆過程。（）可以從終態(tài)回復到初態(tài)的B.沒有摩擦的C.沒有摩擦的準平衡D.沒有溫差的絕對壓力p，真空pv，環(huán)境壓力pa間的關系為（）p+pv+pa=0B.p+pa-pv=0C.p-pa-pv=0D.pa-pv-p=0閉口系能量方程為（）Q+ΔU+W=0B.Q+ΔU-W=0C.Q-ΔU+W=0D.Q-ΔU-W=0氣體常量Rr（）與氣體種類有關，與狀態(tài)無關B.與狀態(tài)有關，與氣體種類無關C.與氣體種類和狀態(tài)均有關D.與氣體種類和狀態(tài)均無關理想氣體的是兩個相互獨立的狀態(tài)參數(shù)。（）溫度與熱力學能B.溫度與焓C.溫度與熵D.熱力學能與焓已知一理想氣體可逆過程中，wt=w，此過程的特性為（）定壓B.定溫C.定體D.絕熱卡諾循環(huán)如圖所示，其吸熱量Q1=（）A.B.C.D.在壓力為p時，飽和水的熵為s'；干飽和蒸汽的熵為s''。當濕蒸汽的干度0<x<1時，其熵為s，則（）A.s''>s>s'B.s>s''>s'C.s>s'>s''D.s'>s>s''9、電廠熱力設備中，內(nèi)的熱力過程可視為定溫過程。A.鍋爐B.汽輪機C.凝汽器D.水泵10、可逆絕熱穩(wěn)定流動過程中，氣流焓的變化與壓力變化的關系為（）A.dh=-vdpB.dh=vdpC.dh=-pdvD.dh=pdv11、水蒸汽動力循環(huán)的下列設備中，有效能損失最大的設備是（）A.鍋爐B.汽輪機C.凝汽器D.水泵12、活塞式壓氣機的余隙容積增大使（）A.wc增大，ηv減小B.wc不變，ηv減小C.wc不變，ηv不變D.wc減小，ηv減小已知燃氣輪機理想定壓加熱循環(huán)壓氣機、出口空氣的溫度為T1、T2，燃燒室出口燃氣溫度為T3，則其理想循環(huán)熱效率為（）A.B.C.D.14、飽和濕空氣的相對濕度為（）A.φ>1B.Φ=1C.φ<1D.0<φ<115、濕空氣的焓h為（）A.1kg濕空氣的焓B.1m3濕空氣的焓C.1kg干空氣與1kg水蒸汽焓之和D.1kg干空氣的焓與1kg干空氣中所含水蒸汽的焓之和多項選擇題（本大題5小題，每小題2分，共10分）在每小題列出的五個選項中有二至五個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。多選、少選、錯選均無分。單位物量的理想氣體的熱容與有關。（）溫度B.壓力C.氣體種類D.物量單位E.過程性質卡諾循環(huán)是的循環(huán)。（）理想化B.兩個定壓、兩個絕熱過程組成C.效率最高D.熱源和冷源熵變相等E.可逆水蒸汽h-s圖上的定壓線（）在濕蒸汽區(qū)為直線B.在過熱蒸汽區(qū)為直線C.在濕蒸汽區(qū)為曲線D.在過熱蒸汽區(qū)為曲線E.在濕蒸汽區(qū)和過熱蒸汽區(qū)是斜率不同的直線理想氣體經(jīng)絕熱節(jié)流后，前后穩(wěn)定截面上的相等。（）壓力B.溫度C.比體積D.焓E.熵從理論上分析，活塞式壓氣機壓縮空氣的過程可以有過程。（）A.定壓B.定體C.定溫D.絕熱E.多變填空題（本大題共10小題，每小題1分，共10分）與外界既無能量交換也無物質交換的熱力系統(tǒng)為熱力系。熱力系的儲存能包括。已知某雙原子氣體的氣體常數(shù)Rr=260J/(kg·K)，則其定值定體質量比熱容cv=J/(kg·K)。已知1kg理想氣體定壓過程初、終態(tài)的基本狀態(tài)參數(shù)和其比熱容，其熱力學能的變化量可求出為Δu=。定值比熱容為cn的多變過程，初溫為t1，終溫為t2，其熵變量Δs=。水蒸汽的臨界壓力為MPa。流體流經(jīng)管道某處的流速與比值稱為該處流體的馬赫數(shù)。汽輪機的排汽壓力越低，循環(huán)熱效率越高，但排汽壓力的降低受到了的限制。壓氣機增壓比較大時，為了減少滯脹容積，提高容積效率，除了盡可能減小余隙容積外，通常還采取的措施。未飽和濕空氣的相對濕度值在之間。名詞解析（本大題共5小題，每小題3分，共15分）控制質量熱量的無效能水蒸汽的飽和狀態(tài)噴管效率濕空氣的含濕量簡答題（本大題共5小題，每小題5分，共25分）準平衡過程與可逆過程有何共同處？有何區(qū)別？有何聯(lián)系？理想氣體狀