2017年沈阳化工大学511工程热力学考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 多变过程和多变指数。
【答案】多变过程是气体基本热力过程的一种概括，多变过程中气体和外界之间既有功的变换，又有热的变化，多变过程方程式为
式中n 为常数，称为多变指数。
二、简答题
2． 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。
3． 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。
4． 试在图和图上绘出理想混合加热循环图并说明压缩比、定容升压比及定压预胀比的定义。
【答案】如图所示。
图
压缩比：
定容升压比：
定压预胀比：
5． 有时为获得较高压力的压缩气体，往往采用多级压缩，问采用多级压缩有何好处？
【答案】采用多级压缩，可以使每一级的增压比不是很大，从而大大提高压缩机的容积效率。另外，采用多级压缩可以采用中间冷却措施，使高压级的压缩终温不会很高，少耗功。
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
在
相同情况下，
7． 如何确定多级压缩、级间冷却压气机的各级増压比？
【答案】设为m 级压气缩，级间冷却，
初压，p 为终压，则最佳增压比为：
相同。设
由于可逆过程
由此可知，不可逆过程相应外界熵变化量大。
三、计算题
8． 10kg 空气，初态为
【答案】依题意可知
所以有：
其中
则有：
定容放热到
后，再定压放热
试求空
气
空气内能、焓、熵的变化量以及环境的熵变量。已知环
境
取空气的闭口系，则定容放热过程1-2满足热力学第一定律
定压放热过程2-3满足热力学第一定律解得终温：
系统的熵变为：
外界环境的熵増为：
9． 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
其中
空气内能和焓的变化分别为：
则有：
（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：
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