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2017年同济大学工程热力学复试仿真模拟三套题

  摘要

一、名词解释

1. 节流。

【答案】指工质流过阀门等节流部件时流动的界面突然收缩,压力发生降低的现象。

二、简答题

2. lkg 理想气体,从同一初态经过绝热过程膨胀到达另一相同压力,如一个是可逆过程,另一个是不可逆过程,试:(1)画出两过程的

【答案】(1)

图及

图和

图;(2)比较两过程膨胀功的大小。

图如图所示。

3. 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

【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。

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

所以过程功为正。据热力学第一定律解析式

得即由于

因q=0, 故

因此

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。

4. 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。

5. 压力为比体积为的某种气体被质量可忽略不计且无摩擦的活塞密封在垂直放置的气缸内,如图所示,现移去活塞上的重物,气缸内气体膨胀,待气体达新的平衡状态,活塞上升高度L 。为求气缸内气体 作的功,有人计算如下:

对不对? 为什么?

【答案】本题中气体膨胀过程是在有限压差下进行的,虽然气体最终重又达到平衡状态,但在这两个平衡态之间 经历的状态无法描述,因此用

计算过程功是错误的。考虑到气

体膨胀的后果是体积增大,把活塞上推了 L ,过程中排斥大气,大气对活塞的作用力是该力被移动了距离L ,所以功为

这个功只可能是由气体作出。虽

然结果一样,但两个解题过程基于的概念不一样,前者是错误的。

6. 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

相同。设

由于可逆过程

相同情况下,由此可知,不可逆过程相应外界熵变化量大。

7. 膨胀功、流动功、轴功和技术功之间有何区别?有何联系?

【答案】对流动工质,微分形式能量方程:

所以有

三、计算题

8. 对一容积为为

压力

绝热刚性容器充氧气。充气气源的温度

则容器内压力达

压力

若充气前容器内

为真空,那么当容器内压力达到

时,充入了多少氧气?若充气前容器内还有氧气,温度

时,又能充入多少氧气?氧气:

取容器空间为系统,绝热,功为0; 开口。

【答案】

依据能量守恒方程

可得充气后的温度T 2为:

又依据理想气体状态方程

可得充气后气体的质量m 为:

又可求得充气前的质量m 为:

由能量守恒定律:

可知

为:

即为充入的氧气量。

9. 空气依次经绝热压缩过程12、定容加热过程23、绝热膨胀过程34、最后经定压放热过程41完成一个理想循环。已知循环的压缩

空气可视为定比热容理想气体,气体常数

求该理想循环的热效率。 【答案】为定压过程,故有:

循环吸热

量绝热指数(热容比)