2018年郑州大学化工与能源学院994工程热力学考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 为什么
图上过同一点的气体定容线要比定压线陡一些？
有
为
图上定容曲线斜率，该
【答案】对定容过程，
根据斜率与比热成反比例。
对定压过程，
根据热成反比例。
有
为图上定压曲线斜率，该斜率与比
因为定压比热容大于定容比热容，
所以可知过 2．
某完全气体初态压力为
在
图上任一点的定容线陡于定压线。
设环境压力为
且
请
经绝热节流后压力为为
节流后
图上画出三条等压线，并表示出绝热节流过程的做功能力损失的大小。说明为什么？ 【答案】
三条等压线如图所示。节流前
损失即作功损失：
3． 综观蒸汽动力循环、燃气轮机循环、内燃机循环以及其他动力循环，请分析归纳转换为机械能的必要条件或基本规律？
【答案】动力循环工作过程的一般规律是任何动力循环都是以消耗热能为代价，以作功为目的。但是为了达到这个目的，首先必须以升压造成压差为前提，否则消耗的热能再多，倘若没有必要的压差条件，仍是无法利用膨胀 转变为动力。由此可见，压差的存在与否是热能转化为机械能的先决条件，它也为拉开平均吸、放热温度创造了 条件。其次还必须以放热为基础，否则将违背热力学第二定律。总之，升压是前提，加热是手段，作功是目的，放热是基础。
二、计算题
4． 某蒸汽动力锅炉以30吨/小时的蒸汽供入汽轮机，进口处蒸汽的焓汽轮机出口乏汽的焓的散热为
流速
试求汽轮机的功率。
汽轮机的出口位置比进口高
流速汽轮机对环境
【答案】以汽轮机中蒸汽为研宄对象，列出其稳定工况时的能量方程：
则可求得汽轮机的功率为：
5． 活塞式内燃机的定容加热循环,
其初始状态为780kJ/kg，工质视为空气
，
（1
）确定循环
图和
图。
（2）求循环热效率和净功率。 （3）计算循环最高压力及最高温度。 （4）分析提高循环热效率的热力学措施。 【答案】（1
）循环
图和
图如图所示。
压缩比为8, 对工质加入热量为
图
（2
）由
可知：
因此可得：
加入热量
可知状态3和状态4的温度分别为：
定熵压缩过程消耗的功为：
定熵膨胀所作的功为：
则循环热效率为：
净功率为：
（3）由（2）可知，循环过程中的最大压力和最高温度分别为：
（4
）由定容加热循环热效率公式
可知
，
随着压缩比的增大而提高，但由于汽
油机在吸气过程中吸入的是空气和汽油的混合气，受其自然温度的限制，压缩比不能任意提高。实际汽油机的压缩比在5～10 变化，这低于柴油机的压缩比。
三、综合分析题
6． 利用孤立系统熵增原理重解例上图。
【答案】据例上图, 有
假设此装置为制冷机，如上图 （a ）所示，则循环中，低温热源向工质放热，高温热源吸
热，
取热源、制冷机、冷源为系统，因为外界向制冷机输入功，这是一个闭口
冷源熵变
和热机熵变
之和应大于等于零。
违反了孤立系统熵增原理，可见不可能是制冷装置。 再设此装置为热机，则在循环中高温热源向工质放热
，
据
符合孤立系统熵增原理，所以该装置循环是不可逆热机循环。
7． 有一定压燃烧内燃机，其输出功率为3700kW
。燃料热值为
假定可将循环简化低温热源从工质吸热
，
绝热系，故据孤立系统熵增原理：
热源熵变
为空气的定压加热理想循环，循环压缩比为14, 预胀比为2, 求燃料消耗量。空气比热容取定值
，
【答案】定压加热活塞式内燃机理想循环中，1-2为等熵压缩过程
2-3为定压加热过程