2018年中国科学技术大学核科学技术学院833热工基础之工程热力学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、简答题
1． 一个热力系统中熵的变化可分为哪两部分？指出它们的正负号。
【答案】一个热力系统中熵的变化分为熵产和熵流两个部分。其中，熵产是不可逆因素引起的部分，只能为正，或为零。而熵流是由于热流进、流出系统所引起的系统熵变的部分，为正、为负、为零均可，视情况而定。
2． 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。
3． 在T -s 图上表示理想气体由状态1等熵膨胀到状态2时技术功的大小。并说明为什么。
【答案】如图所示。
图
为等熵过程，
有为等压过程，有
：
所以
：
等熵过程中的技术功与等
压过程中吸热量相等，如图中阴影部分。
4． 某一工质在相同的初态1和终态2之间分别经历2个热力过程，一个为可逆过程一个为不可逆过程，试比较这两个过程中相应外界的熵变化量哪一个大，为什么？
【答案】工质经历相同的两个过程，因此
熵变
在
相同情况下
，
相同
。设
由于可
逆过程
由此可知，不可逆过程相应外界熵变化量大。
5． 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。 6．
某完全气体初态压力为
经绝热节流后压力为为
设环境压力为且在
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
节流后
7． 写出熵和焓的定义式，
理想气体定容过程焓的变化
【答案】熵的定义式
：
8．
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。
所以
即
焓的定义式
：
理想气体定容过程焓的变化：
损失即作功损失：
请
【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。
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
图上熵增大方向以及
图上等压线簇增大方向。
二、计算题
9． 有
空气，
初态参数为
问此过程的多变指数多少，膨胀功多少？工质热力学能变化多少？ 【答案】
由多变过程方程
可得：
其中
，
所以多变指数为：
过程的膨胀功为：
工质热力学能变化为：
10．如图所示为某一燃气轮机装置，已知压气机进口处1
空气的比焓空气温度升高，比焓增为
流速增加到
问:（1
）若空气流量为（2
）若燃料的发热值
（4）燃气轮机的功率为多少kW? （5）燃气轮机装置的总功率为多少kW?
在截面2
处空气和燃料的混合物以
燃烧室，在定压燃烧过程中，工质吸入热量
叶片中热力状态不变，
最后离开燃气轮机的速度
经绝热压缩后，
的速度进入
经历一可逆多变过程膨胀到
燃烧后燃气进入喷管绝热膨胀到状态
此燃气进入燃气轮机动叶片，推动转轮回转做功。若燃气在动压气机消耗的功率为多少kW?
燃料的消耗量为多少kg/s?
（3
）燃气在喷管出口处的流速是多少m/s?