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2017年沈阳建筑大学工程热力学复试仿真模拟三套题

  摘要

一、名词解释

1. 自由能与自由焓。

【答案】

称为自由能,它是定温-定容系统的内能中可用于做功的部分;

G=H-TS称为自由焓,它是定温-定压系统的焓中可用于做功的部分。

二、简答题

2. 试写出开口系统能量方程的一般表达式并说明各项的意义。

【答案】开口系统能量方程的一般表达式为:

式中

为开口系与外界交换的热量

为开口系控制容积内的储存能的变化量

为进口处工质的焓

为出口处时工质的焓值、动能及位能;

值、动能及位能;

3. 如图1所示,在

为开口系何外界输出的轴功。

图上所示循环1-2-3-1中,2-3为绝热过程。试用面积表示该循环中的吸热

量,放热量,净功量和由于粘性摩阻而引起的做功能力损失。

图1 图2

【答案】用面积表示循环中的吸热量、放热量、净工量和做工能力损失如图图2所示,其中:吸热量:面积放热量:面积净工量:面积做功能力损失:面积

面积

也即吸热量-放热量;

4. 有两个任意过程ab 与ac , b及c 点在同一条可逆绝热线上,如图所示。设工质为理想气体,其比热为定值。试问

哪个大?为什么?

【答案】及C 点在同一条可逆绝热线上

所以

5. 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。

6. 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。

7. 定性画出在水蒸气的焓熵图上由气液共存区间任一相同状态分别经过定压和定温过程达到过热蒸汽状态的可逆过程线。

【答案】如图所示。

所以

又因为

三、计算题

8.

压力为

最后等温膨胀到初压lbar 。

的空气被可逆绝热压缩到

然后定压放热到初温

试问:(1)该循环是正循环还是逆循环? (2)循环的热效率来制冷系数为多少? (3)此循环在

图和

图上表示?

【答案】(1)该循环式逆循环。 (2)1-2绝热压缩,知压缩后体积为:

则终温为:

(3)2-3定压放热,则有:依据理想气体状态方程

可得:

又由

过程2-3的放热量为:

过程3-1的吸热量为:

制冷系数为:

9. 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:

得:

时(其中

为气体压缩前的压

可求得: