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一、名词解释

1． 热效率。

【答案】热效率是指用于做功的那部分热量与所消耗的总热量的比值。

二、简答题

2． 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。

3． 气体在喷管中流动，欲使超间速气加速，应采用什么形式的喷管？为什么？

【答案】由题意可知

，

此时的马赫数故要使超音速气流加速，必须增大喷灌的截面积，所以用渐扩喷管增加流速。

4． 试述孤立系统的熵増原理？什么是补偿过程？

【答案】孤立系熵增原理是指，膨胀系统总熵减少的过程都不可能发生，理想情况也只能实

现总熵不变。可逆实际上也是难以实现的，所以实际的过程总是朝着使系统总熵増大的方向进行。

补偿过程指，如果某一过程的进行会导致孤立系中各物体的熵同时减少或各有增减，但其总熵减小，则这种过程不可单独进行，除非外界的熵减过程作为补偿，使孤立系统熵增大，至少保持不变。

5． 刚性绝热容器分隔成两部分（图，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。问：（1）取气体为系统，若突然抽去隔板，系统是否作功？（2）设真空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再 抽下一块，气体（系统）是否作功？（3）上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在图上用实线表示？

【答案】（1）系统不作功，因为功是通过边界传输的能量，当取气体为系统时，系统边界从初态时占容器的一部 分扩大到全部容器，而容器是刚性的，所以没有能量传递输出边界，也就没有作图功。

（2）系统仍不作功。

（3）第一种情况不能在

板数量是有限值，则过程不能在

穷小，则过程可以在图上用实线表示，因为过程不是准静态过程；第二种情况，若隔图上用实线表示；若隔板数量无穷多，且每两块隔板间距离无图上用实线表示，因为每抽去一块隔板，系统偏离平衡状态无穷小，且很快恢复平衡，而每个平衡态都可用图上一 点表示，无穷多的点连成一条实线。

图

6． 若封闭气缸内的湿空气定压升温，问湿空气的如何变化？

【答案】若封闭气缸中的湿空气定压升温，则混合气体中的水蒸气的温度也升高，对应的饱和压力也一起升高，但是由于混合气体的压力一定，所以水蒸气的质量和分压不变，因此，湿空

气的焓升高，相对湿度由于不变和增大而下降，含湿量由于混合气体的成分未改变而不变。

7． 理想气体进行定温膨胀时，可从单一恒温热源吸入的热量，将之全部转变为功对外输出，是否与热力学第二定律的开尔文叙述有矛盾？

【答案】热力学第二定律的开尔文叙述为：不可能从单一热源吸热，并使之完全变为有用功而不引起其它变化。在理想气体定温膨胀的过程中，因为热力学能不变，故可以将其从单一恒温热源吸入的热量全部转变为功对外输出，但是在这个过程中，工质的状态发生了变化，所以并不违反热力学第二定律的开尔文叙述。虽然表面上看来是热源的热量全部转变为了功，但是输出的功实际上是由热源的热量中的可用部分和工质中

的减少量两部分组成的。

三、计算题

8． 质量分数为的氧气和 的氮气混合。求这种混合气体的折合气体常数和折合摩尔质量。

【答案】本题考查混合气体的参数计算方法。

折合气体常数为：

折合摩尔质量为：

9． 如图1为一水蒸气动力循环简图。为了提高循环热效率采用了抽汽回热，回热加热器为一表

进入汽轮机的蒸汽压力为3.0MPa , 温度为面式加热器。汽轮机出口处的压力为0.005MPa ,

抽汽压力为0.5MPa 。抽汽在回热器中放热后全部变为饱和水，通过节流阀后，在冷凝器中与汽轮机排汽混合。设进入锅炉中水（点5）的 温度与回热器中抽汽出口状态（点B ）的温度相同。

在忽略泵功的情况下，试求：

（1）画出循环的

（2）抽汽量 图。

（3）每千克蒸汽在汽轮机中所作的功。

（4）蒸汽吸热量、放热量和循环热效率。

图1

饱和水与饱和蒸汽相关性质参数如表1所示。

表

1

过热蒸汽性质参数如表2所示。

表

2

【答案】（1）循环的图如图2所示。