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2010江苏大学硕士研究生入学考试 工程热力学 (附答案)

一、名词解释：（20分）

1、多变过程：2、临界点：3、滞止焓：4、相对湿度：5、干度：

二、是非判断题：（正确地打“√”；错误的打“×”，并加以改正。） （20分） 1、工质从状态1变化到状态2，不论中间经历了什么过程，其熵的变化都相等。

2、用100℃的热源非常缓慢地给冰、水混合物加热，混合物经历的是准静态过程。该加热过程是可逆过程。 3、任何燃气轮机装置都可以通过回热的措施提高其热效率。 4、沸腾的水总是烫手的。

5、压气机的绝热压缩过程，由于无散热损失，所以在压力升高比一定的条件下，所消耗的功最小。 6、空气的湿球温度总是低于干球温度。

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 。(cp?1.004kJ/kg.KRg?0.2874kJ/kg.K)

（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）0?n?1 （b）1?n?k （c）n?k

（d）n?0

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150 kJ，系统放热100kJ，则系统的熵的变化 。

（a）?S?0 （b）?S?0 （c）?S?0 （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）

p2pp?? （b）2?? （c）2?? （d）p2?pb p1p1p1三、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：t2?150℃：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）

h 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=3 Mpa，T1 ＝300 K，h1=301.8 kJ/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＝0.72T kJ/kg，求充气后储气罐内气体的温度。（10分）

真 空 2、压力为6 Mpa，干度为0.75的蒸汽稳定流

D1 经一个直径为0.02 m的绝热管道，经过阀门后绝热节流到0.1 Mpa。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米？ （12分） p(Mpa) 0.1 6 h′(kJ/kg) 417.52 1213.3 h″(kJ/kg) 2675.1 2783.8 v′(m3/kg) 0.0010432 0.0013190 v″(m3/kg) 1.6943 0.03244 D2 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。 （12分）

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) 9.0

t (℃) 30 h (kJ/kg) 133.86 s (kJ/kg?K) 0.4338