2018年合肥工业大学汽车与交通工程学院828工程热力学(一)考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、简答题
1． 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
，
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。
2． 定压、定温、绝热和定容四种典型的热力过程，其多变指数的值分别是多少？
【答案】定压
：
定温
绝热
定容
3． 采用两级活塞式压缩机将压力为0.1MPa 的空气压缩至2.5MPa , 中间压力为多少时耗功最小？
【答案】当两级的增压比相等时，耗功量达到最小值。最小值为：
二、计算题
4． 如图所示为某一燃气轮机装置，已知压气机进口处1
空气的比焓空气温度升高，比焓增为
流速增加到
问:（1
）若空气流量为（2
）若燃料的发热值
（4）燃气轮机的功率为多少kW? （5）燃气轮机装置的总功率为多少kW?
在截面2
处空气和燃料的混合物以
燃烧室，在定压燃烧过程中，工质吸入热量
叶片中热力状态不变，
最后离开燃气轮机的速度
经绝热压缩后，
的速度进入
燃烧后燃气进入喷管绝热膨胀到状态
此燃气进入燃气轮机动叶片，推动转轮回转做功。若燃气在动压气机消耗的功率为多少kW?
燃料的消耗量为多少kg/s?
（3
）燃气在喷管出口处的流速是多少m/s?
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图
【答案】（1）取压气机为开系，绝热压缩过程
。忽略宏观动能差和重力势能差的影响，
由稳定能量方程式，可得：压气机消耗的功率为：
或
可见，压气机中所消耗的轴功增加了气体的焓值。
（
2）燃料的耗量为：
可见，燃料量与空气量相比很小。
（3）燃气在喷管出口处的流速，取截面2至截面的空间为热力系，工质作稳定流动，若忽略重力势能差，则能量方程为：
因
故：
（4）燃气轮机功率
，若整个燃气轮机装置为稳定流动，燃气流量约等于空气流量。取截面至截面4的空间作为热力系，由于截面和截面4上工质的热力状态参数相同，则重力势能差和散热量，则能量方程为：
其中
则可解得：
燃气轮机的功率为：
（5）装置的总功率=燃气轮机产生的功率-压气机消耗的功率为：
忽略
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5． 写出开口系非稳定流动能量方程式，并由其导出稳定能量方程式。
【答案】开口系非稳定流动能量方程式：
对于稳定流动，
有
故上式简化为：
或其积分形式为
：
对于单位质量流体工质为：
三、综合分析题
6． 柴油机将吸入的空气在气缸内进行绝热压缩，使温度升高到自燃。设压缩前气缸内空气压力为0.095MPa
、温度为
求：
（1）压缩到多高压力时，
才能使空气温度升高到
【答案】（1）据
（2）若可逆绝热压缩到同样温度，压力是多少? 空气作理想气体，比热容取定值，
以上，而后将柴油喷入气缸若压缩过程每kg
空气的熵增为
所以
（2）若可逆压缩，则