2016年天津城建大学能源学院工程热力学复试笔试最后押题五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 试确定图上一组等温线簇温度的大小和图上一组等容线簇比体积的大小。
【答案】如图所示，取等压过程1-2, 与等温线簇相交于1、2
。因
由于所以，即等温线簇中右上方的等温线的温度高。
所以
即
图
也可以从能量关系分析：过点2作等熵线，因等熵线比等温线陡，故与过点1的等温线相交于点3。考察过 程2-3, 过程中，q=0, 同时，因
得即由于
因q=0, 故所以过程功为正。据热力学第一定律解析式 因此但所以过程1-2体如图所示，取等熵线与等比体积线簇相交于1、2、3, 考察过程1-2-3, 显然
据热力学第一定律解析式
积功为正，由此可得
参照上述方法，可导出
3． 试证明在压缩比
【答案】
第 2 页，共 55 页 图上熵增大方向以及图上等压线簇增大方向。 相同的情况下，活塞式内燃机定容加热理想循环与卡诺循环有相同的热效率。这是否说明定容加热理想循环达到了卡诺循环的理想水平？为什么？
但不能说明定容加热理想循环已达卡诺循环水平，因为远远高于而在相同 温度区间到）内，将大大高于
4． 水蒸气的朗肯循环，其放热过程为定温过程，吸热过程也有部分是等温的，而人们又常说定温吸热和定 温放热最为有利，可是为什么在大多数情况下蒸汽循环反较柴油机循环的热效率低？
【答案】卡诺循环的吸热过程和放热过程都是等温进行的，卡诺循环热效率也是最高的，但是并不代表等温吸热 和等温放热就一定有利，真正决定热效率的要看吸热量和放热量的多少。吸热越多、放热越少，则循环的热效率 就越尚。蒸汽循环与柴油机循环相比，在放热过程中，蒸汽动力循环工质的放热温度与环境介质的吸热温度温差较小，且工质保持定温，所以放热量小。而柴油机循环的放热过程接近定容，放热的终了，排气温度仍然高于环境的温 度，所以放热量较高。但是在吸热过程中，蒸汽动力循环吸热过程温度较低，而柴油机循环中采用吸热前压缩气 体，使气体的平均吸热温度提高，在吸热量上比起蒸汽循环要多得多。所以在大多数情况下，蒸汽动力循环反较 柴油机循环的热效率低。
5． 试说明绝热过程的过程功和技术功的计算式的适用条件。
【答案】
根据普遍使用的热力学第一定律的第一表达式关，与过程是否可逆也无关。
6． 试述准静态过程与可逆过程的区别。
【答案】（1）定义不同。准静态过程是一系列平衡态所组成的过程；可逆过程是如果系统完成某一热力过程后，再沿原路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态而不留下任何变化的过程。
（2）要求条件不同。可逆过程要求系统与外界随时保持力平衡和热平衡，且不存在任何耗散损失，在过程中没有任何能量的不可逆损失；准静态过程的条件仅限于系统内部的力平衡和热平衡，在进行中系统与外界可以有不平衡势差，也可能有耗散现象发生，只要系统内部能及时恢复平衡，其状态变化还是准静态的。
（3）可逆过程是针对过程中所引起的外部效果而言的，准静态过程是针对系统内部状态变化而言的。
（4）可逆过程一定是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。
（5）实际过程总是在温差、压差作用下变化的，实际过程是偏离可逆过程的准静态。
相同点：对于热力系统而言，两个过程都是由一系列平衡态所组成的，在
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和第二表达式导出，在绝热时有q=0, 代入即可得到上两式，故上面的过程功与技术功的计算式与使用什么工质无图上都能用连续
曲线表示，都可用确定的状态参数变化描述过程。
7． 明采用两级压缩，中间冷却压缩气体时，如要使总耗功最小，中间压力第二级压气体出口压力，而为第一级压气机的进口压力。
【答案】若两级压缩过程的多变指数为n ，则两级压缩工程中所消耗的功为：
若中间定压冷却充分，即
可得：
则有： 其中为求并令其为零，得：
此即表明当时，二级压缩所消耗的总功最小。
及与 8． 理想气体的Cl^Bcv为温度的单值函数。试问对确定的一种理想气体而言，温度的关系如何？用数学表达式说明。
【答案】（1）
（2） 对于确定的一种理想气体，为定值。所以因为是温度的单值函数，所以与温度无关。 是温度的单值函数。
二、综合分析题
9． 在温度分别为
质吸热过程的熵变变
. 放热量
由于热源温度是恒定的，所以
循环热效率
相同恒温热源之间的卡诺循环热效率
第 4 页，共 55 页 . 的两个恒温热源之间工作的动力系统循环中，工
吸热过程的熵产工质放热过程的熵 判断该循环过程能否实现。 【答案】取循环的工质为闭口系，吸热过程中系统满足熵方程：