2017年湖南科技大学能源与安全工程学院814工程热力学考研题库
● 摘要
一、判断题
1． 工质经历一可逆循环，其
【答案】错
2． 在
图中，理想气体的定压线比定容线陡。（ ）
而工质经历一不可逆循环，其
（ ）
【答案】错
【解析】在图中，理想气体的定容线比定压线陡
3． 闭口体统经过一不可逆过程，其熵变化一定大于零。（ ）
【答案】错
【解析】熵的变化取决于过程的初始和终了的状态，因而闭口系不可逆过程，熵变有可能小于零。
4． 工质的绝对压力可表达为表压力和当场大气压之和，或当场大气压减去真空度。（ ）
【答案】对
5． 工质经过不可逆过程的熵变必然等于经历可逆过程的熵变。（ ）
【答案】对
6． 抽气回热循环由于提高了效率，所以单位质量的水蒸气做功能力增加。（ ）
【答案】错
【解析】抽气回热循环中部分未完全膨胀的蒸汽从汽轮机中抽出，去加热低温冷却水，这样就使得相同的工质情况下，抽气回热循环做功小于普通朗肯循环，因而单位质量的水蒸气做功能力降低。
7． 对一渐放型喷管，当进口流速为超音速时，可做扩压管使用。（ ）
【答案】对
8． 如果多级压缩的分级越多，且每两级之间均设置中间冷却措施，则压气机消耗的轴功将减少的越多。
【答案】对
9． 湿空气中的水蒸气处于饱和状态。（ ）
【答案】对
10．对于过热水蒸气，干度
【答案】错
（ ）
二、简答题
11．多股气流汇合成一股气流称为合流。混合气流的熵值是否等于各股支流熵值之和？为什么？应该怎样计算？
【答案】因合流过程常伴有熵产，故混合气流的熵值一般不等于各股支流熵值之和。应该根据混合后气流的具体状态参数进行计算。
12．试分析下列各热力过程是否为可逆过程，如不可逆，请说明理由，若不一定可逆，说明在什么条件下可逆。
（1）将热量从温度为
的热源缓慢传递给处于平衡状态的
的冰水混合物。
（2）通过搅拌器作功使水保持等温的汽化过程。
（3）在一绝热的气缸内进行无内、外摩擦的膨胀或压缩过程。 （4）
的水蒸气缓慢流入一绝热容器与
的液态水相混合。 缓慢加热到
（5）在一定容积的容器中，将定量工质从（2）不可逆。属功转热过程。
（3）不一定可逆，若过程为准静过程则可逆，否则不可逆。 （4）可逆。
（5）不一定可逆，若热源温度随时保持与工质相同，则可逆。
13．试写出开口系统能量方程的一般表达式并说明各项的意义。
【答案】开口系统能量方程的一般表达式为：
式中
，
为开口系与外界交换的热量
；
为开口系控制容积内的储存能的变化量
；
为进口处工质的焓
【答案】（1）不可逆。属有限温差下的传热过程，所以不可逆。
为出口处时工质的焓值、动能及位能；
值、动能及位能；为开口系何外界输出的轴功。
14．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
及与
与温度无关。 是温度的单值函数。
15．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
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关，与过程是否可逆也无关。
16．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。
17．蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力是否越低越好？降低有哪些限制？
【答案】蒸汽动力循环中蒸汽轮机的排气压力并不是越低越好。从汽轮机自身膨胀作功这个局部来看，在初态不变的前提下，装置全局分析，并非越低越好。
因为，
降低，必然要求凝汽器真空度升高，从而凝汽器换热面积增大，冷却水量增对，冷
降低未必带来整体装置经济性增加，这是一个经济性限制。还有蒸汽
降低，取决于排气温度是否降低，这个
必须在零度以上。
左右，这是降总要比冷却水温
却管径增大，使得冷却水泵耗功增加，导致制造成本、初投资和运行费用增加。
综合考虑这些因素，
轮机排汽为饱和湿蒸气，
排汽压力
越低，蒸汽在汽轮机中膨胀做功越多，当然有利。但是从
高，才能有效冷却放热，而冷却水温度只能维持在低的传热学限制。还有个限制就是如果
综合这些因素之后，排汽温度大约为30摄氏度左右。所以大约为湿度过大，不利于汽机安全运行。
18．朗肯循环采用回热的基本原理是什么？
【答案】基本原理是提高卡诺循环的平均吸热温度来提高热效率。
太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽
三、计算题
19．
理想气体，
由环境状态
分别经等温压缩和等熵压缩，达到不同
（2）压缩比相同，均为
【答案】如图所示。
试分别计算不同终了状态时，’图上表示其耗功大小
。
的终了状态：（1）增压比相同，均为
等温和等熵两种过程下所消耗的技术功的大小，并
在
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