2018年北京航空航天大学941流体工热综合[专业硕士]之工程热力学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、判断题
1． —切不可逆循环的热效率均有
：
【答案】错
【解析】
不可逆循环的效率仍然为
过程（ ）
【答案】对
3． （1）水蒸气在汽轮机内膨胀作功，水蒸气热力学能的一部分转变为功输出，其余部分在冷凝器中释放，也就是
。（ ）
损失。（ ）
。
（2）水从高山流下，势能转变为动能，总能量守恒，但可用能减少，
即（ ）
（4
）孤立系统中
（ ）
值
【答案】（1）错（2）对（3）错（4）错
【解析】（1）因为只要当物质系统与环境不处于平衡状态，系统就具备做功能力，
即在冷凝器中释放的能量中，
有一部分
，不全部是
。
。根据热力学第一定律，总能量是守恒的，
和
组成。散发到环境大气和传递和
组成的。故题中命题错
不为零。水蒸气在在做功后向冷凝器放热的过程是不可逆的，其温度与压力和环境不平衡，所以
（2）在水从高山流下来的实际过程中，是存在摩擦的，于是有部分机械能（势能加动能）克服摩擦转变成了热能，散发到了环境之中，
变成了但是可用的机械能的量减少，
即存在
损失。
时，则此过程为放热
（ ）
2． 对空气进行压缩使其升温的过程为多变过程，其多变指数n
满足
（3）水壶中烧水，有热量散发到环境大气中，这就是火无，
而使水升温的那部分称之为
（3）水壶中烧水，
在水与加热热源之间传递的热量由误。
（4
）贬值，也即
到水使水升温的热量都是上述的传递的热量的一部分，所以都是由
值的变化与热力过程的性质有关。孤立系统的过程都是可逆的，则不会出现能量的值不变，
退化成
。
而如果孤立系统中进行的过程是不可逆的，不可避免地会发
生能量的贬值
，
4． 喷管内稳定流动气体在各截面上的流速不同，但各截面上的流量相同。（ ）
【答案】对
二、简答题
5． 什么是可逆过程？经历一个不可逆过程后，系统是否还能恢复原来的状态？为什么？
【答案】若系统在完成某一过程后，能够沿着该路径逆行而使系统及外界都回复到原来的状态，没有其他任何变化，则称此过程为可逆过程，否则则为不可逆过程。经历一个不可逆过程后，系统是能够恢复到原来的状态的。所谓不可逆过程，是指完成一个过程后，系统和外界不可能同时恢复到原来的状态，所以只有系统本身恢复到原来的状态是可能的，只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复到原来的状态。
6． 在温度为的环境中，质量温度为的冰热升温至环境温度损失大小。
【答案】
过程的
图如图所示。
试在
自周围环境吸热融化为水，再继续吸
图上示出此过程造成的环境熵变、冰及水的熵变、熵产量和可用能
图
图中，1-2水平线段为冰吸热融解的过程；2-3曲线为水吸热升温的过程；4-5水平线段为环境大气的放热过程。
图中
表示环境的熵减量；
表示冰、水的熵增量；
表示过程造成的熵产量；带有阴影
线的部分表示过程造成的可用能损失的大小。
7． 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。
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。
8． 理想气体进行定温膨胀时，可从单一恒温热源吸入的热量，将之全部转变为功对外输出，是否与热力学第二定律的开尔文叙述有矛盾？
【答案】热力学第二定律的开尔文叙述为：不可能从单一热源吸热，并使之完全变为有用功而不引起其它变化。在理想气体定温膨胀的过程中，因为热力学能不变，故可以将其从单一恒温热源吸入的热量全部转变为功对外输出，但是在这个过程中，工质的状态发生了变化，所以并不违反热力学第二定律的开尔文叙述。虽然表面上看来是热源的热量全部转变为了功，但是输出的
功实际上是由热源的热量中的可用部分和工质中
的减少量两部分组成的。
三、综合分析题
9． 某空调系统换热器把压力为100kPa
、流量为
温度。
的空气等压从
冷却到
再与
, 求冷却器的散热率和风管内气流压力同为100kPa 的空气流混合进入风管（图）
图