2017年湖南工业大学土木工程学院949工程热力学(加试)考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 熵増原理。
【答案】熵増原理是指孤立系统内部发生不可逆变化时，孤立系统的熵増大，极限情况（发生可逆变化）时，熵保持不变，使孤立系统减小的过程不可能出现的现象。即孤立系统的熵可以增大或保持不变，但不可能减小。
二、简答题
2． 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。
3． 试验证下列热力学关系式哪一个正确？
【答案】根据理想气体状态方程可得：
可见，（1）式正确。
可知，
代入题中两式，
4． 什么是回热？试解释在热机循环中若能采取回热措施，从热力学角度简单说来将会带来什么好处？
【答案】回热是指，在保持构成循环的热力过程性质不变的条件下，利用循环中某些放热过程的放热量来满足另一些吸热过程的吸热需要的措施。从热力学的角度来说，循环输出的净功不变，但是回热的措施使循环从外界高 温热源的吸热量减少，向低温热源的放热量也减少，因而可以提高循环的热效率。
5． 为什么图上过同一点的气体定容线要比定压线陡一些？
【答案】对定容过程，
根据斜率与比热成反比例。
对定压过程，根据
热成反比例。
因为定压比热容大于定容比热容，所以可知过
图上任一点的定容线陡于定压线。
6． 如图所示，刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空。若将隔板抽去，试分析容器中空气的热力学能如何变化？若容器中所装的为固定隔板，隔板上有一小B 两侧压力相同时A 、B 两部分气体的热力学能如何变化？
孔，气体从A 泄露入B ，试分析当A 、
有
为
图上定压曲线斜率，该斜率与比
有
为
图上定容曲线斜率，该
图
【答案】将气体视作一个控制质量，由于气体向真空作无阻自由膨胀，不对外界作功，所以
过程功
又因为容器绝热，所以过程的热量
也即热力学能不变。
根据热力学第一定律
所以有
气体的热力学能变化
如果有固定隔板，隔板上有小孔，则气体从A 中泄露入B 中，若隔板绝热，则过程为A 对5的充气过程，因为A 部分气体对部分作推进功，充气的结果是A 部分的热力学能比原来减少，而B 部分气体的比热力学能升高，最后当两部分气体的压力达到平衡，但是A 部分气体的温度比B 低。
A 、B 部分的气体应时刻具有相同的温度，B 两部分气体相同时，若隔板是良好导热体，当A 、A 、5两部分气体处于热力学平衡状态，情况与自由膨胀时相同，两个部分气体的比热力学能相等。两部分的总热力学能与两部分的容积成正比。
7． 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。
三、计算题
8． 一燃气轮机装置如图所示。它由一台压气机产生压缩空气，而后分两路进入两个燃烧室燃烧，燃气 分别进入两台燃气轮机，其中燃气轮机I 发出的动力供应压气机，另一台则输出净功率P=2000kW。压气机进口空气状态为：口处的燃气温度量
燃气可近似作为空气，且比热
燃气轮机I 的质量流量
压气机的增压比
燃气轮机II 的质量流每分钟气体工质分别从
燃气轮机进
（1）若全部都是可逆过程，试求：每千克燃气在气轮机中所做的功
压力机压缩每千克空气所消耗的功
和
（2）若压气机的绝热效率个装置的热效 率又为多少？
两燃烧室吸收的热量
⑥整个装置的热效率
试求：压缩每千克空气时，做功能力损失是多少？此时整
图
【答案】（1）若过程全部可逆，易知：
所以，燃气在气轮机中做功为：
因为输出功率为2000kW , 所以燃气流量为：
压气机耗功
其中，
因燃气轮机I 发出的功率恰好用来提供压气机的消耗的功率，所以有：
故：