2018年大连海事大学轮机工程学院905轮机工程基础[专业硕士]之工程热力学考研核心题库
● 摘要
一、计算题
1． 如图所示，渐缩喷管经一可调阀门与空气罐连接。气罐中参数恒定P 1=500kPa，t 1=43°C , 喷管外大气压力
温度
喷管出口截面面积为
求：
（1）阀门A 完全开启时（假设无阻力），流经喷管的空气流量。 （2）关小阀门A ，使空气经阀门后压力降为的作功能力损失。已知
求流经喷管的空气流量以及因节流引起
图
【答案】（1）阀门A 完全开启（校核计算）
：界压力。所以实际出口压力为：
又依据绝热方程
可得出口处的空气体积为：
即出口处的大气压小于临
出口处的空气流速为：
所以空气质量流量为：
（2）节流后温度不变，
压力降为于临界压力，所以实际出口压力为
：
则有
即出口处的大气压大
又依据绝热方程，可得出口处的空气体积为：
出口处的空气流速为：
所以空气质量流量为：
节流过程中的熵变为
：节流温度不变，所以有：
因节流引起的作功能力损失：
2． 1mol 碳和
0.5应为多少？
【答案】
化学平衡方程为则有
因而可求得定容热效应为：
3． 由绝热材料包裹的导热杆两端分别与温度为的热流量
等于流出导热杆的热流量
的热源相连，如图所示。热量通过导热杆从时，杆子处在非平衡稳定状态。
得：
氧气反应在298K 时的定压热效应为
问同温度下的定容热效
热源T 2流向T 1。假定两热源的热容量足够大，排出或吸收热量不致改变其温度。当流进导热杆
问：（1）以导热杆为系统，系统的熵变、熵流和熵产是多少？为什么？ （2）以两热源和导热杆为系统，系统的熵变、熵流和熵产是多少？为什么？
图
【答案】（1）以导热杆为系统的话，因为杆子处于非平衡稳定状态，所以系统的熵变为零，
也即
热量通过导热杆从热源流向所以可以求得熵流为：
所以熵产为：
（2）如果以两热源和导热杆为系统，因为系统是孤立系统，与外界没有质量、能量交换，则熵流
所以
又由于导热杆熵变为0，因此有：
则有：
4． 证明：压气机在两级压缩中间冷却，且中间压力为
力
，
为气体压缩终了压力），压气机的耗功最小。 【答案】两级压缩所需总轴功：
设
则
得：
时（其中
为气体压缩前的压
令，得：
上式表明当两级升压比相等对，压力机的耗功最小。