2017年南京航空航天大学能源与动力学院917工程热力学[专业硕士]考研题库
● 摘要
一、简答题
1． 若封闭气缸内的湿空气定压升温，问湿空气的如何变化？
【答案】若封闭气缸中的湿空气定压升温，则混合气体中的水蒸气的温度也升高，对应的饱和压力也一起升高，但是由于混合气体的压力一定，所以水蒸气的质量和分压不变，因此，湿空
气的焓升高，
相对湿度由于
不变和增大而下降，含湿量由于混合气体的成分未改变而不变。
2． 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。
3． 试证明在压缩比
【答案】
第 2 页，共 59 页 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，因为远远高于而在相同 温度区间到）内，将大大高于
4． 压缩比升高对汽油机所对应的理想循环（定容加热循环）的性能有何影响？是否压缩比越高越好？
【答案】定容加热循环，热效率主要和压缩比有关，此外还和等熵指数有关。理论上，随着压缩比的提高，点燃式内燃机的热效率增大。但并不是压缩比越高越好。实际上，当压缩终了的温度及压力超过一定的 限度时，汽油机会产生不正常的爆燃现象，因此压缩比不能过高，一般汽油发动机的压缩比在之间。
5． 供暖使室内温度升高，室内空气的总内能是否增加？为什么？
【答案】不增加。因一般情况下，空气可视为理想气体，温度变化不大，比热近似为常数。其比内能状态变化故室内空气的总内能的变化为：
而供暖过程中，室内的容积不变，压力与大气压一致也不变，所以不变，故
6． —个门窗敞开的房间，若室内空气的压力不变而温度升高了，问室内空气的总热力学能怎样变化？比热力学能又怎样变化？
【答案】室内空气的总热力学能不变，比热力学能增加。
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：
8． 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。
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9． 某系统处于某一状态，该系统的Exergy 指的是什么？
【答案】 Exergy 指的是系统从当前任意状态可逆地变化到与指定环境相平衡的状态时，理论上所能做出的最大有用功或消耗的最小有用功。
做出的最大有用功，如
10．试画出蒸气压缩式热泵下的
【答案】蒸气压缩式热泵下的消耗的最小有用功，如冷量 图，并用各状态点的焓表示出其制热系数。 图如图图所示：
图
制热系数为：
二、计算题
11．证明：压气机在两级压缩中间冷却，且中间压力为力，，压气机的耗功最小。 为气体压缩终了压力）
【答案】两级压缩所需总轴功：
设则得：
时（其中为气体压缩前的压
令，得：
上式表明当两级升压比相等对，压力机的耗功最小。
12．某汽缸中盛有气体，首先经历一不可逆过程，从温度为能增加
交换，已知热源经历上述两个过程后熵变化
求：（1）第一不可逆过程中气体对外所做的功。
第 4 页，共 59 页 的热源中吸取 的热量，其内热源发生热然后再经过一可逆过程，使气体恢复到初态，
该过程中只有气体与