2018年武汉大学动力与机械学院909传热学之工程热力学考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 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
：
压过程中吸热量相等，如图中阴影部分。
3． 实际空气制冷循环不可逆损失主要来自哪里？如何减少？
【答案】（1）空气压缩式制冷是利用常温下将较高压力下的空气进行绝热膨胀将获得低温低压的空气这一原理获得所需的低温，其工作原理图如1所示
，
图如图2所示。
所以
：
等熵过程中的技术功与等
图 1 图 2
低温低压的空气在冷室的盘管中定压吸热升温后进入压缩机，被绝热压缩提高压力，同时温度也升高，然后 进入冷却器，被外界冷却水冷却到接近常温后再进入膨胀机。压缩空气在膨胀机内进行绝热膨胀，压力降低同时 温度也降低。将低温空气引入冷室的换热器，在换热器盘管内定压吸热，从而降低冷室的温度，空气吸热升温后又被吸入压缩机进行新的循环。
（2）实际空气压缩式制冷中，压缩机和膨胀机在压缩膨胀过程中由于机械运动或多或少总是存在摩擦，故存在摩擦损失；冷却器和蒸发器中放热和吸热过程也是在温差作用下进行的，故存在非平衡损失。
（3）要减少这些损失，只有通过尽量减小传热过程存在的温差和减小机械运动的摩擦来减少不可逆损失。 实际应用中，常采用回热等措施，减小压缩、膨胀中的不可逆损失。 4．
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
5． —个门窗敞开的房间，若室内空气的压力不变而温度升高了，问室内空气的总热力学能怎样变化？比热力学能又怎样变化？
【答案】室内空气的总热力学能不变，比热力学能增加。
6．
已知房间内湿空气的
【答案】
沿温度值为
温度，试用
图定性的确定湿空气状态。
交于一点a , 从a 点沿等焓线与温度
损失即作功损失：
请
的温度线，
与相对湿度线
值为？的温度线交于一点h 6点的室内空气状态参数，如图所示。
图
7． 如图所示设备称为收缩喷管，
是一种使气流速度增大的设备。压力为于音速
的速度
根据质量守恒原理
略不计。若取喷管为系统，问是什么系统？
温度为的气流以低
流入喷管，在喷管内膨胀，压力和温度下降，流速升高，
流出喷管。所
此外可以认为气流流经喷管时散热可忽
图
【答案】开口绝热系。
8．
均质等截面的直杆夹持在分别维持恒温
和
不改变，
杆子任意截面的温度
和
的两物体之间（图）。经验告诉我们，只要
也不随时间改变而保持恒定。试问杆子是否处于平衡状态？
图
【答案】杆子仅是处于稳定状态而非平衡状态。因为杆子各截面温度维持恒定是在外界（温度为
和
的两个物体）的作用下才成立的，
如果撤除
和
的两个物体，杆子各截面将逐渐趋
于均匀一致，所以杆子是处于稳 定状态而非平衡状态。由此可得，平衡必稳定；稳定未必平衡。
9． 明采用两级压缩，中间冷却压缩气体时，如要使总耗功最小，中间压力其中为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：
求并令其为零，得：
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