2018年南京理工大学瞬态物理国家重点实验室832工程热力学考研基础五套测试题
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2018年南京理工大学瞬态物理国家重点实验室832工程热力学考研基础五套测试题（一） . ... 2
2018年南京理工大学瞬态物理国家重点实验室832工程热力学考研基础五套测试题（二） . . 10
2018年南京理工大学瞬态物理国家重点实验室832工程热力学考研基础五套测试题（三） . . 21
2018年南京理工大学瞬态物理国家重点实验室832工程热力学考研基础五套测试题（四） . . 33
2018年南京理工大学瞬态物理国家重点实验室832工程热力学考研基础五套测试题（五） . . 42
一、简答题
1． 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。
2． 如何确定多级压缩、级间冷却压气机的各级増压比？
【答案】设为m 级压气缩，级间冷却
，初压，p 为终压，则最佳增压比为：
3． 对于理想气体，试说明它的热力学能和焓都是温度的单值函数。
【答案】根据理想气体模型，热力学能是气体分子热运能量（无内位能），故热力学能是温度的单值函数。
因为所以焓也是温度的单值函数。
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． 绝热活塞把一个刚性绝热容器分成A 和B 两部分（图），分别有某种气体，B 侧设有电加热丝。活塞 在容器内可自由移动，但两部分气体不能相互渗透。合上电闸，B 侧气体缓缓膨胀。问：（1）取A 侧气体为系 统，是什么系统；（2）取A 侧和B 侧全部气体为系统（不包括电热丝），是什么系统；（3）取A 侧和B 侧全部 气体和电热丝为系统，是什么系统；（4）取图中虚线内为系统，是什么系统？
图
【答案】（1）闭口绝热系，因为系统仅与外界交换功；
（2）闭口系，系统与电热丝交换热量；
（3）闭口绝热系，因为系统仅与外界交换电能，没有热量越过边界；
（4）孤立系。
6． 采用两级活塞式压缩机将压力为0.1MPa 的空气压缩至2.5MPa , 中间压力为多少时耗功最小？
【答案】当两级的增压比相等时，耗功量达到最小值。最小值为：
7． 给出“热”和“功”的定义，并分析其异同。
【答案】热量是热力系和外界之间仅由于温度不同而通过边界传递的能量，功是热力系流通过边界而传递的能量，而全部效果可表现为举起重物。
相同点：二者均为过程量，都通过边界传递。
不同点：功是有规则的宏观运动能量的传递，在作功过程中往往伴随着能量形式的转化；热则是大量的微观粒子杂乱热运动的能量传递，传热过程中不出现能量形式变化，功转变成热是无条件的，而热转变成功是有条件的。
8． 什么是化学反应的热效应？若反应物和生成物均为理想气体，那么定压热效应和定容热效应之间有什么关系？
【答案】当系统经历一个化学变化时，当系统只做容积变化功，且所得生成物和反应物的温度相等时，这时lKmol 主要反应物或生成物所吸收或放出的热量称为化学反应的热效应。
其中定压热效应为：
定容热效应为：
所以二者有如下关系：
9． 什么是可逆过程？经历一个不可逆过程后，系统是否还能恢复原来的状态？为什么？
【答案】若系统在完成某一过程后，能够沿着该路径逆行而使系统及外界都回复到原来的状态，没有其他任何变化，则称此过程为可逆过程，否则则为不可逆过程。经历一个不可逆过程后，系统是能够恢复到原来的状态的。所谓不可逆过程，是指完成一个过程后，系统和外界不可能同时恢复到原来的状态，所以只有系统本身恢复到原来的状态是可能的，只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复到原来的状态。
10．压缩比升高对汽油机所对应的理想循环（定容加热循环）的性能有何影响？是否压缩比越高越好？
【答案】
定容加热循环，热效率主要和压缩比有关，此外还和等熵指数有关。理论上，随着压缩比的提高，点燃式内燃机的热效率增大。但并不是压缩比越高越好。实际上，当压缩终了的温度及压力超过一定的 限度时，汽油机会产生不正常的爆燃现象，因此压缩比不能过高，
一般汽油发动机的压缩比在
之间。
二、计算题
11．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?
图
【答案】（1）取压气机为开系，
绝热压缩过程 。忽略宏观动能差和重力势能差的影响，