2017年清华大学汽车工程系825工程热力学考研仿真模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 反映往复活塞式内燃机混合加热循环特性的设计参数有哪几个？写出其定义式。
【答案】
2． 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：
3． 试从热力学角度分析，空调器的制冷和制热的机理。
【答案】机理如图所示。
图
空调制冷、制热均利用热机的逆卡诺循环，外界对热机作功，从低温热源吸热，向高温热源放热。
制冷时，室内作为高温热源，热量被吸走，降温，达到制冷目的；制热时，室内作为低温热源，吸收热量，升温，达到制热目的。
4． 蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力个局部来看，在初态不变的前提下，装置全局分析，并非越低越好。
因为，
降低，必然要求凝汽器真空度升高，从而凝汽器换热面积增大，冷却水量增对，冷
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是否越低越好？降低有哪些限制？
【答案】蒸汽动力循环中蒸汽轮机的排气压力并不是越低越好。从汽轮机自身膨胀作功这
越低，蒸汽在汽轮机中膨胀做功越多，当然有利。但是从
却管径增大，使得冷却水泵耗功增加，导致制造成本、初投资和运行费用增加。
综合考虑这些因素，降低未必带来整体装置经济性增加，这是一个经济性限制。还有蒸汽
降低，取决于排气温度是否降低，这个
必须在零度以上。
左右，这是降总要比冷却水温
轮机排汽为饱和湿蒸气，
排汽压力
高，才能有效冷却放热，而冷却水温度只能维持在低的传热学限制。还有个限制就是如果
综合这些因素之后，排汽温度大约为30摄氏度左右。所以大约为
太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽
湿度过大，不利于汽机安全运行。
5． 多股气流汇合成一股气流称为合流。混合气流的熵值是否等于各股支流熵值之和？为什么？应该怎样计算？
【答案】因合流过程常伴有熵产，故混合气流的熵值一般不等于各股支流熵值之和。应该根据混合后气流的具体状态参数进行计算。
6． 试述下列各项中两个概念之间的区别：
（1）闭口系统和孤立系统。 （2）绝热过程和定熵过程。 （3）可逆循环和逆向循环。
【答案】（1）闭口系是指系统与外界没有物质交换；而孤立系统是指系统与外界之间既无物质交换也无能量交换的系统。
（2）绝热过程指过程中，系统与外届没有热量交换；而定熵过程是指过程中系统的熵不变。可逆的绝热过程一定是定熵过程，但不可逆的绝热过程不是定熵过程。
（3）可逆过程是指系统经过一个过程后，可以使得系统和外界同时恢复到初始状态，而不引起变化的过程，而逆向过程是指过程的方向在
7． 试证明在压缩比
【答案】
图或
图上是逆时针。
相同的情况下，活塞式内燃机定容加热理想循环与卡诺循环有相同的
热效率。这是否说明定容加热理想循环达到了卡诺循环的理想水平？为什么？
但不能说明定容加热理想循环已达卡诺循环水平，因为
温度区间到）内，将大大高于
8． 试确定图上一组等温线簇温度的大小和
远远高于
而在相同
图上一组等容线簇比体积的大小。
所以
即
【答案】如图所示，取等压过程1-2, 与等温线簇相交于1、2
。因
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由于
所以，
即等温线簇中右上方的等温线的温度高。
图
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
得
即
由于
因q=0, 故
所以过程功为正。据热力学第一定律解析式
因此
但
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。
9． 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。
，故热力学能是温度【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）的单值函数。
因为
所以焓也是温度的单值函数。
10．写出下列计算式的适用条件
：
【答案】①式的适用条件是理想气体的任意过程，或者实际气体的定容过程；②式的适用条件是任意工质的可逆过程。
11．什么是回热？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。
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