1、 科目代码：817 科目名称：工程热力学 第 1 页 共 3 页 南京航空航天大学南京航空航天大学 2012018 8 年年硕士硕士研究生入学考试初试试题研究生入学考试初试试题（ A A 卷卷 ） 科目代码: 817 满分: 150 分 科目名称: 工程热力学 注意: 认真阅读答题纸上的注意事项；认真阅读答题纸上的注意事项；所有答案必须写在所有答案必须写在答题纸答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；效；本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 一、 简答题（共 50 分） 1、 （5 分）均质等截面杆两端的温度由两恒温热源
2、维持，保持两端温度为 t1和 t2不变，取此杆为系统，则系统处于平衡状态。该说法正确吗？简要说明理由。 2、 （5 分）若封闭气缸内的湿空气定压升温，问湿空气的，d, h 如何变化？ 3、 （6 分）一刚性容器，用隔板分成两部分，左边储存有高压理想气体，右边为真空。抽去隔板，气体立即充满整个容器，问若该容器绝对良好导热，则工质热力学能、温度如何变化？与外界换热量能否确定。简要说明理由。 4、 （6 分）考虑一出口截面为声速的收缩喷管，若该喷管入口处空气状态保持恒定，出口面积减小后，问： （1）出口处流速如何变化？（2）通过喷管的质量流量如何变化？假设喷管等熵，空气为定比热理想气体。 5、 （6
3、 分）一刚性容器装有两种理想气体的混合气体。加热混合气体，容器内的压力和温度值上升。问两种气体的分压力会改变吗？其分压力与混合气体压力的比值是否会改变？简要说明理由。 6、 （6 分）空气从 0.1MPa、27被可逆压缩至 0.5MPa、207，空气视为理想气体，定比热1.004/pckJ kg K。试问这个过程是绝热的吗？如果是，请计算单位质量空气所做的功；如果不是，确定热量传递的方向。说明理由。 7、 （8 分）一台热泵夏天被用来制冷，冬天被用来采暖。房间整年维持在 24。1室内外温差的房间热损失是 0.44kW。室外平均温度在夏天为 32，在冬天为-4。试分析制冷和采暖的功率分别是多少？
4、哪个功率确定了必须购买的机组功率大小？ 8、 （8 分）系统经历了一个循环，从温度为 T0环境吸热 Q0，从温度为 Ts的热源吸热 Qs，并在温度为TU下放热 QU。循环中再也没有其它能量传递。若 TsTU T0，试推导用 Qs、Ts、TU、 T0表示的 QU的最大理论值。 二、 （10 分）试推导理想气体定比热容多变过程熵变的计算公式为： 22111gpnkssR Inn kp。 三、 （10 分）存在某可逆多变压缩过程 1-2，其过程线如下图所示，试分析：1）该过程温度、比容如何变化，过程是吸热还是放热？2）给出多变指数 n 的范围；3）如果存在另一个起始状态同样为 1-2 科目代码：81
5、7 科目名称：工程热力学 第 2 页 共 3 页 的不可逆绝热压缩过程，在 T-s 图上用面积表示出两过程的耗功量，并比较哪一个过程耗功更多？ 四、 （10 分） 利用气源将高压空气充入一容积为 0.5m3的绝热刚性容器。 气源温度为 300K， 压力 0.5MPa，若充气前容器内存在有压力为 0.1MPa，温度为 300K 的空气，求充气至 0.3MPa 时的充入的气体质量和容器内气体的温度。空气视为理想气体，定比热。 五、 （15 分）气缸-活塞系统内气体由初始平衡态 1 经历不可逆过程达到终平衡态 2，过程中从温度为600K 的热源吸热 100kJ，气体热力学能增加 30kJ，然后经可逆
6、过程返回初态。若气体仅与 600K 的热源发生热交换， 且在两过程中热源的总熵变为 0.026kJ/K， 环境温度为 17。 取气缸内气体为热力系，试求： 1）热力系在不可逆过程中所作的功量； 2）热力系在可逆过程中的传热量和功量； 3）热力系作功能力的变化值； 4）若取气缸-活塞系统与热源为孤立系，求此孤立系做功能力的损失。 六、 （15 分）某透平机在稳定工作状态下，进口气体压力13.0pbar,温度1390TK，经过绝热膨胀过程，气体压力降至21.0pbar。每 1kg 气体流过透平向外输出 74KJ 的功，忽略透平机进出口的动位能变化。工质视为理想气体，定比热容，1.005/0.718
7、/pvckJ kg KckJ kg K， ,环境温度为0273TK。试计算： 1）进出口单位质量空气的熵变； 2）空气的做功能力损失； 3）透平机的绝热效率。 七、 （20 分）如图，温度为 20的空气以 40m/s 的速度通过一个加热器，温度升至 820。紧接着以同样的速度 40m/s 进入涡轮（透平）膨胀降温至 620。空气离开透平并以 55m/s 的速度进入喷管，在喷管内膨胀降温至 510。如果空气的流量为 2.5kg/s,喷管入口截面积为 20cm2，空气视为理想气 科目代码：817 科目名称：工程热力学 第 3 页 共 3 页 体，1.005/pckJ kg K,试求： （1） 加热
8、器内空气吸收的热量； （2） 假如不考虑热损失，涡轮输出的功； （3） 假设喷管为等熵喷管，判断喷管的形状，并计算喷嘴出口速度。 八、 （20 分） 一带有回热的燃气轮机理想循环， 循环采用一级压缩和两级膨胀， 两级涡轮的膨胀比相等。高压涡轮排出的气体全部进入回热器，然后再进入低压涡轮膨胀至压缩机进口的压力。假设循环工质为理想气体，定比热，且回热度为 1。试求： 1）绘制该理想循环的 T-S 图，并在相同压比和最高循环温度条件下，通过 T-S 图分析该循环与标准回热燃气轮机理想循环（单级压缩、单级膨胀）的循环热效率和输出净功大小； 2）将该理想循环的热效率表示为压比和循环温比（高压涡轮进口与压气机进口温度比）的函数。
