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一、简答题

1． 在稳定流动能量方程式中，哪几项能量是机械能形式？

【答案】稳定流动能量方程为：

上述方程式中

，

是机械能形式，三者分别代表进出口工质的动能差、热能

差、开口系与外界交换的轴功。

2． 在T -s 图上表示理想气体由状态1等熵膨胀到状态2时技术功的大小。并说明为什么。

【答案】如图所示。

图

为等熵过程，

有为等压过程，有

：

所以

：

等熵过程中的技术功与等

压过程中吸热量相等，如图中阴影部分。

3． 简述克劳修斯是如何在卡诺定理的基础上推导参数熵的？克劳修斯不等式如何表达？

【答案】任意工质进行的一个任意可逆循环，用一组可逆热线将它分割成无穷多个微元循环，这些绝热线无限接近，认为组成无穷多个微卡诺循环，如图所示。

图

分析

循环，热效率为：

即

取代数值

为负，对

两边同时积分得：

即：

过程

与

组成可逆循环

因此，可得：

此即为克劳修斯等式。

依据卡诺定理，在两个不同温度恒温热源间工作的不可逆热机效率小于可逆热机效率，即

:

由于可逆热机效率

于是

则

若考虑

和

为代数值，则可写成：

所有微元循环加起来，考虑到不可逆循环过程，工质与热源温度有可能不等，

上面推导中的是热源温度，

用表示，因而得到：

联立式

邵可得到克劳修斯积分不等式：

4． 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

5．

试画出蒸气压缩式热泵下的

【答案】

蒸气压缩式热泵下的

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

：

6． 在温度为损失大小。

【答案】

过程的

图如图所示。

的环境中，质量

试在

温度为的冰自周围环境吸热融化为水，再继续吸

热升温至环境温度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。