合肥工业大学2011年攻读硕士学位研究生入学考试命题（工程热力学

总 3 页 第 1 页 合肥工业大学2011年攻读硕士学位研究生入学考试试题A 考试科目：工程热力学 （适用于动力机械及工程、制冷与低温工程） （各位考生请注意：答题请写在报考点统一发放的答题纸上，写在试卷上的一律无效） 一、 回答下列问题（每题6分，共60分） 1. 在工程热力学研究中，为什么要引入可逆过程？ 2. 在任何情况下，机械能可完全转化为热能，而热能却不能完全转化为机械能。这种说法正确吗？为什么？ 3. 将蒸气在不同压力下的定压发生过程描述在p—v图和T—s图上，可将蒸气的热力性质归纳为一点、二线、三区以及五态，请说明其含义。 4. 一绝热刚性容器由隔板分为体积相同的两部分，一部分装有理想气体，另一部分为真空。将隔板抽出后，该气体温度、焓和熵如何变化？ 5. 比热容c、cp、cV是否是状态参数？ 6. 判断对错并简述理由： a) b) 定温、定容的化学反应热力过程中，其压力必定保持恒定； 理想气体可能进行吸热而降温的过程。 7. 简述对比态定律，它对处理实际气体有何作用？ 8. 指出下列说法错误所在： （1）不可逆过程中系统的熵只能增大不能减小； （2）系统经过一个不可逆循环后，系统的熵必增大。 9. 采用两级活塞式压缩机将压力为0.1MPa的空气压缩至2.5MPa，中间压力为多少时耗功最小？ 10. 冬季室内供暖时，为什么会感到空气干燥？

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二、计算题（共90分） 1. 空气在某压气机中被压缩。压缩前空气的参数为p1?0.1MPa,v1?0.9m3/kg；压缩后的参数是p2?0.8MPa,v2?0.2m3/kg。假定在压缩过程中，每千克空气的热力学能增加146kJ，同时向外放出热量50kJ，压气机每秒生产压缩空气10kg。试求：(1)压缩过程中对每千克空气所做的功；(2)每生产1千克的压缩气体所需的功；(3)带动此压气机至少要多大功率的电动机?（12分） 2. 2kmol的N2，从初态状态p1?1MPa、T1＝300K绝热膨胀到原来体积的2倍。试确定在下述情况下气体的终温、对外所作的膨胀功及熵的变化量：（1）可逆膨胀；（2）向保持恒外压（0.1MPa）的汽缸膨胀；（3）向真空自由膨胀。（15分）（假定比热容为定值，双原子理想气体的比热容比为1.4） 3. 空气流经某些可逆过程后分成两股,如下图,设在这些过程中,可以与空气流进行热量交换的热源只有一个，T=500K。试确定这些过程中空气流与热源之间的净传热量Qnet以及与外界之间传递的净功量Wnet。（14分） 4. 一个与外界绝热的均匀金属棒，初始时一端温度为T1，另一端为T2，且T1?T2。当达到均匀的终温Tf?T1?T22后，试证其不可逆损失为 式中Cp为金属棒的??T1T2Wloss?T0?Sad?T0Cp?1?lnTf?lnT1?lnT2?T1?T2T1?T2??定压总热容，T0为环境温度。（12分） 5. 活塞式内燃机定容加热循环的参数为p1=0.1Mpa，t1=27℃，压缩比ε=6.5，加

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热量q1=700 KJ/kg，假设工质为空气且比热为定值，试求循环净功及循环热效率。（12分） 题二（5）中内燃机循环的T-s图 题二(6)中制冷循环的T-s图 6. 氨蒸气压缩制冷装置中，蒸发器中的温度为?20℃，冷凝器的温度为40℃。已知压缩机出口的焓为1960kJ/kg。循环的T-s图如下。求：(1)循环的制冷系数；(2)如用膨胀机代替绝热节流阀进行可逆绝热膨胀，求循环的制冷系数。（12分） t/℃ p/MPa h?/(kJ/kg) h??/(kJ/kg) s?/[kJ/(kg?K)] s??/[kJ/(kg?K)] 1657.428 1710.600 3.840 4.830 9.096 8.350 -20 40 0.190 219 1.554 354 327.198 609.472 7. —绝热刚体气缸，被一导热的无摩擦的活塞分成两部分。最初活塞被固定在某一位置，气缸的一侧储有0.4MPa、30℃的空气（理想气体）0.5kg，而另一侧储有0.12MPa、30℃、0.5kg的空气。然后放松活塞任其自由移动，最后两侧达到平衡。设比热容为定值，试求：(1)平衡时的温度(℃)；(2)平衡时的压力(MPa)。（3）整个气体的熵变值。(13分) 附：空气Rg=0.2871 KJ/kg.k Cp0=1.004 kJ/kg.k

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