同济大学硕士研究生入学统一考试98-06年工程热力学真题

1998年同济大学招收攻读硕士研究生入学考试试题 概念题

何为准静态过程？

开口系统同热力过程中的熵变化量S2-S1可由哪几部分组成？ 试分析提高蒸汽热力循环的途径或方法？

在焓湿图上表示出湿空气的绝热加湿过程并作简单分析？

试证明理想气体的定压摩尔比热与定压摩尔比热之差等于通用气体常数，即MCp—MCv=R。 比较开口系统和闭口系统焓的异同点

如果进行高压比大流量的压缩制气过程，采用什么办法较为合理 空气冷却塔中，用环境温度下的风可以将热水冷却到比环境温度更低温度的状态，试问是否违背热力学第二定律，为什么 计算题

某绝热不可逆循环空气压缩制气过程中，气体的压力由P1=0.1MPa升高到P2=1.2MPa,耗功率为35KW，设空气的定压质量比热Cp为常数，初温为20℃，气体流量为500Kg/h,求：排放气体的温度和过程的当量绝热指数（多变绝热指数）

设有一热机至于大气压力下的有限热容量的热源和冷源之间，热源为1000Kg和90℃的水，冷源为50Kg和-5℃的冰，求：（1）热机的最大做功量和最终温度分别为多少？（2）如果热源和冷源直接接触，最终温度为多少？（C水=4.19KJ/kg.k,C冰=2.00KJ/kg.k,冰的溶解潜热r=333.27KJ/kg）

空气压力p1=0.1Mpa、温度t1=20℃和流速为C1=250m/s,流经扩压管后的出口流速为C2=15m/s,求理想流动状态下的出口压力、出口温度和扩压管的类型。 证明任何两条准静态绝热线不相交 计算题

一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，P0=500Pa,25℃,充气开始时，罐内空气参数为50KPa,10℃。求充气终了时罐内空气的温度，设充气过程是在绝热条件下进行的

在高温热源T1=2000K及低温热源T2=600K之间进行一个不可逆循环，若工质在定温吸热过程中与热源T1存在60K温差，在定温放热过程中与冷源T2也存在60K温差，而其余两个为定熵膨胀和定熵压缩过程。试求：（1）循环热效率（2）若热源供给1000KJ的热量，则做功能力损失多少？

已知空气的初态为P1=0.6MPa,V1=0.236m3/kg,经过一个多变过程后状态变化为P2=0.12MPa,V2=0.185 m3/kg,试求该过程的多变指数，以及每千克气体做的功，所吸收的热量及内能、焓和熵的变化。

渐缩喷管进口空气压力为P1=2.5MPa,温度t1=80 ℃,流速c1=50m/s,喷管压力Pb=0.1MPa,求喷管出口的气流速度c2,状态参数v2及T2，如喷管出口截面积s=1cm2,求质量流速

绝热刚性容器中有隔板将容器一分为二，左侧为0.05mol的300K、2.8MPa的高压空气，右侧为真空，若抽出隔板，求容器中空气熵变

1999年同济大学硕士研究生入学考试工程热力学专业试题 一、概念题（每题5分，共40分） 1、何谓热力学状态公理？

2、试比较开口系统和闭口系统的异同点。 3、何谓多变比热？

4、如何从干湿球温度求得相对湿度？ 5、分析提高朗肯循环热效率的途径。

6、实际气体的音速为状态参数吗？试作简单分析。 7、余隙对气体压缩过程有何影响？如何控制？ 8、简述缩放喷管用作缩放扩压管的可能性。 二、计算题（每题15分，共60分） 1、若二氧化碳气体的状态用范德瓦尔斯方程描述，即p=RT/(v-b)-a/v2，其中R为气体常数，a和b为分子作用力和分子体积有关的系数，求该气体在处于300K和0.2MPa时的质量定压比热和定容比热之差，即Cp-Cv=？

（设a=0.3657m6Pa/mol，b=4.28×10-5m3/mol）

2、在较冷的季节，有一个采用电加热的房间的平均温度为10°C，假如用该机所消耗的功率来驱动热泵工作，它在室外温度为5°C和水散热器之间工作。如果水散热气的温度比房间的温度高20°C，求该房间最大可能的温度是多少？

3、在一个封闭绝热刚体的圆筒内，有一个绝热无摩擦可自由活动的滑板。该滑板将圆筒分为A和B两个空间。设初始时A和B内的状态参数分别为：PA0=0.8MPa，PB0=0.2MPa，TA0=TB0=10°C，VB0=2VA0，在B室中有一个弹簧机构，弹性力F=1.5Δx，Δx为滑板位移变量，初始时位移变量Δx=0，求该系统内状态参数的终态值。 （圆筒内的气体为空气，绝热指数k=1.4）

4、某直径为D=85mm的水平管道内，空气作绝热稳态流动。如果在截面1-1处的压力为p1=0.2MPa和t1=220°C，在截面2-2处的压力为p2=0.1MPa和t2=200°C。求气体的流量、两个截面处的流速和该过程中熵的变化。如果环境温度为20°C，求流动过程中的可用能损失。

同济大学2000年研究生入学考试试题 一、概念题

1、试论述静态过程与可逆过程的区别。对简单可压系统，容积功§w=pdv的适用范围是什么？

2、如何表示T-S图上等压线、等容线、可逆绝热过程线的斜率？ 3、20℃的空气通过膨胀能够达到的最大速度是多少?

4、试证明工作与温度分别为Th=Tl的两个热源之间的一切不可逆的制冷机、其制冷系数e必定小于两个相同热源的可逆制冷机的制冷系数。

5、能否不让乏汽凝结放出热量，而用压缩机直接将乏汽压入锅炉，从而减少冷源损失。提高热效率？

6、汽缸内储有完全不压缩的流体，汽缸的一端被封，一端是活塞，汽缸是静止的，且与外界无热交换。问：1）活塞能否对流体做功？2）流体的压力会改变吗？3）若用某种方法把流体的压力从2bar提高到20bar，流体的内能是非改变？焓是否改变？ 7、卡诺定理是否意味着：“热效率越高的循环，其不可逆性就越小”为什么？ 8、热泵供热循环与制冷循环有何异同？ 二、计算题

1、在M=2的空气流中，当设置的温度计读数为267℃时，空气流的实际温度是多少？（空气绝热指数K=1.4）

2、一燃气轮机用一节流阀控制其输出功率。设燃气稳定流过燃气轮机期间所经历的是准静态的绝热过程。当燃气轮机全负荷运行时，节流阀前的燃气压力为4.2×105Pa,温度为750℃，节流阀基本全开，但压力降低200Pa;燃气轮机出口处压力为105Pa。试求 1）全负荷运行下，每千克燃气所输出的净功W；

2）燃气轮机在75%负荷（每千克燃气的净功为全负荷的75%）运行下，求进入燃气轮机的燃气压力P’.（设燃气为理想气体，Cpo=1.003KJ/(kg.K),k=1.4,外部机械摩擦不计）

3、现在4Kg，温度为30℃的水在温度为-5℃的大气中逐渐冷冻，试求当刚变为0摄氏度冰时，水（冰）的熵值变化量以及由此引起的熵变？已知在0℃下冰的融解潜热为333.77KJ/Kg，水的比热容取4.1868 KJ/(kg.K) 4、引射器是一种用高压气流引入低压气流并使之压力提高的压缩设备，现在有一台引射器，高压气流自进口1流入，被引射的低压气流自进口2引入，两股气流混合后从出口3流出引射器。流动时稳定绝热的。各开口截面上的参数，见图：进口截面上的流体动能不计，设气体可按理想气体计。R=287J/(KgK),Cp=1.003KJ/( kg.K).试求可达到的最大比值m2/m1? 2001年硕士研究生入学考试试题 选择题（2分）

均值等截面杆两端的温度由分别维持t1、t2的两热源保持t1和t2不变，取此杆为系统，则系统处于（）

A 平衡状态，因其个截面温度不随时间改变 B非平衡状态，因其各截面温度不等

C平衡状态，因其个截面温度不随时间改变，且流入系统的热量等于流出的热量 D非平衡状态，因其处于重力场中

某理想气体自状态1经历一可逆多变过程到达状态2，其温度下降，熵增大，则气体（） A压力升高、比容增大；对外作正功 B压力降低、比容增大，对外作正功 C压力升高、比容减小。对外作负功 D压力降低、比容减小，对外作负功 实际气体的压缩因子Z定义为Pv/（RT），其值（） A >1 B <1 C =1

D 不同气体在不同条件下可大于、等于、小于1

工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内（） A储能不变，熵增大； B储能不变，熵不变 C储能增大，熵增大 D储能增大，熵不变 理想气体的比热是（） A 常数

B 随气体种类不同而异，但对某种理想气体而言，比热为常数

C 随气体种类不同而异，但对某种理想气体某种过程而言，比热为常数 D 随气体种类不同而异，但对某种气体某种过程而言，比热是温度的函数 迈耶公式Cp-Cv=R（） A 常数

B 适用于任何气体，但要求定比热 C 适应于理想气体，是否定比热不限 D 适应于任意气体

容积为1m3的容积中充满氮气（R=0.297KJ/（Kgk）），其温度为20℃，表压力为1000mm，为确定其质量，下列四种计算中哪个正确？（）

有位发明家声称他发明了一种机器，当这台机器完成一个循环时，吸收了100KJ的功，同时向单一热源排出了100KJ的热，这台机器（） A 违反了第一定律； B 违反了第二定律

C 违反了第一定律或违反了第二定律

D 既不违反了第一定律也不违反了第二定律

对于任何一个过程，第二定律要求体系的熵变为（） A 正数或零； B 零

C 负数或零

D 正数或负数或零，但不确定 卡诺定理指出（）

A 相同温度限内一切可逆循环的热效率相等；

B 相同温度限内可逆循环的热效率必大于不可逆循环的热效率 C 相同温度的两个恒温热源间工作的一切可逆循环的热效率相等 D 相同温度的两个恒温热源间工作的一切循环的热效率相等 经不等温传热后（）

A 热量的可用能和废热均减少 B 热量的可用能减少，废热增大 C 热量的可用能不变，废热增大 D 热量的可用能不变，废热减少

闭口系工质经历可逆过程，系统对外做功20KJ，与外界换热-20KJ，则系统熵变（） A 增大； B 减少 C 不变

D 不能确定

已知氢气的最大转回温度为-80℃，则压力为10Mpa，温度为60℃的氢气绝热节流后温度（） A 升高； B 降低 C 不变

D 前三种均有可能

压力P1=1Mpa，温度T1=473K的空气流可逆绝热流经缩放喷管，已知喷管喉管截面上温度Tc=394K，出口截面上温度T2=245K，则喷管各截面上最大流速Cmax为（） A 313m/s B 399m/s C 974m/s D 677m/s

某绝热蒸汽轮机相对内效率n=0.91，蒸汽在该汽轮机膨胀过程中（） A 熵不变； B 熵增大 C 熵减少 D 不定

简答题（4分）

刚性容器内湿空气冲入干空气，若平衡后温度不变，问容器内湿空气的相对湿度￠，含湿量

d和水蒸气的分压力Pv如何变化，为什么？

锅炉汽包里的高压热水进入低压容器后会发生什么现象？为什么？

试问：状态方程为P（v-b）=RT的气体，当b为正值时，经绝热节流后温度是否降低？为什么？

有人提出一循环1-3-2-1：1-3是可逆定温吸热过程、3-2时可逆绝热过程、2-1为不可逆绝热过程。如图所示，其中1，2，3分别为三个平衡状态。试问此循环能否实现，为什么？ 举例说明孤立系统熵增与系统内过程进行方向的联系 计算、证明题（50分）

余隙容比为0.04的压气机空气进口温度为17℃，压力位0.1Mpa，每分钟吸入空气5m3，经不可逆绝热压缩后其温度为207℃，压力为0.4Mpa，若室内温度为17℃，大气压力为0.1Mpa。求：

（1）此压气机容积效率

（2）压气机压缩过程的绝热效率 （3）压气机实际耗功率

（4）压缩过程的作功能力损失。

（设空气比热容为定值，Cp=1.004KJ/Kg.k；R=0.287KJ/Kg.k）

某蒸汽循环按基本朗肯循环运行，自过热器来的新蒸汽P1=17Mpa，t1=550℃，节流到P2=6Mpa，送入汽轮机膨胀作功，然后排入维持在5Mpa的冷凝器，忽略水汞功，求（1）若蒸汽轮机相对内效率n=0.9，每千克蒸汽在汽轮机内作功（2）循环效率（3）节流及蒸汽在汽轮机内不可逆膨胀而造成的作功能力损失。（To=290K）

已知：P1=17Mpa；t=550℃；h1=3426.8KJ/(kgk)；v=0.0199213m3/kg；s1=6.4416KJ/(kg.k)；P2=6Mpa；h2=3426.8 KJ/(kgk)；s2=6.8853KJ/(kg.k)；P=5Mpa；ts=32.9℃；h’=137.72KJ/kg；h’’=2560.55 KJ/kg；S’=0.4761 KJ/kg.k；s’’=8.3930 KJ/kg.k；

某种气体服从P(v-b)=RT式中b为常数，若其比热Cv为定值，试证明内能U只是温度的函数。

某应急辅助发电装置主要由高压容器、调压器及气轮机和发电机构成，压力容器中储有P1=13.8Mpa，t1=21℃的氮气，工作时由于调压阀的作用，进入气轮机的氮气压力维持在P2=0.7Mpa，氮气在气轮机内作绝热膨胀，从气轮机排出的氮气进入大气。若要求发电机在1小时内保持输出功率为75W。求容器的最小容积。假设氮气R=297J/Kgk，Cp=1038 J/Kgk；Po=0.1Mpa，to=21℃（10分）

用mg=360KJ/h,tq1=500℃，Pq1=0.1Mpa的废气资源定压加热ts1=27℃，Ps1=0.1Mpa,流量ms=360Kg/h的未饱和水，若废气的终温为37℃，过程中废气压降可忽略不计。求（1）水的终态温度ts2；（2）废气放出热量的可用能；（3）以废气为系统求过程的熵流和熵产；（4）传热过程的不可逆作功能力损失（环境温度为27℃）。已知：水P=0.1Mpa，t=27℃，h1=84KJ/kg；s1=0.3944KJ/(kgk)。P=0.1Mpa时，h’=417.51KJ/kg；h’’=2675KJ/kg。废气可看作理想气体，比热取定值，R=287J/(Kgk).Cp=1.01KJ/(kgk).（12分） 2002年硕士研究生入学考试试题 基本题

湿空气的湿球温度参数如何求得？ 强度性参数和广度性参数有何区别？ 简述孤立系统熵增原理的热力学含义？

阿紫p-v图上比较技术功、膨胀功和流动功德相互关系？ 湿蒸汽和湿空气有何区别？

试述使系统的过程变化可逆的热力条件。

（2）系统制冷系数ε； （3）工质质量流量Qm； （4）压缩机耗功率;

（5）节流过程的可用能损失

已知环境温度为T0=300℃，氨的有关参数列于下表： t/℃

P/Mpa

h′/KJ/kg

h″/KJ/kg

s′/KJ/(kg·K)

s″/KJ/(kg·K) 30 1.17

560.5

1706

4.675

8.4557 25 1

536.5

1703

4.5959

8.5105

15

0.236

349.9

1664

3.9287

9.0209

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