2017年河北工业大学能源与环境工程学院831工程热力学(Ⅰ)考研题库
● 摘要
一、简答题
1． 在热力学能、焓、熵、功和热量这些参数中，哪些量是状态量？哪些量是过程量？
【答案】
是状态量；
是过程量。
是否越低越好？降低
有哪些限制？
2． 蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力个局部来看，在初态不变的前提下，装置全局分析，并非越低越好。
因为，
降低，必然要求凝汽器真空度升高，从而凝汽器换热面积增大，冷却水量增对，冷
降低未必带来整体装置经济性增加，这是一个经济性限制。还有蒸汽
降低，取决于排气温度是否降低，这个
必须在零度以上。
左右，这是降总要比冷却水温
却管径增大，使得冷却水泵耗功增加，导致制造成本、初投资和运行费用增加。
综合考虑这些因素，
轮机排汽为饱和湿蒸气，
排汽压力
【答案】蒸汽动力循环中蒸汽轮机的排气压力并不是越低越好。从汽轮机自身膨胀作功这
越低，蒸汽在汽轮机中膨胀做功越多，当然有利。但是从
高，才能有效冷却放热，而冷却水温度只能维持在低的传热学限制。还有个限制就是如果
综合这些因素之后，排汽温度大约为30摄氏度左右。所以大约为湿度过大，不利于汽机安全运行。
3． 已知房间内湿空气的温度，试用
【答案】沿温度值为
太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽
图定性的确定湿空气状态。
交于一点a , 从a 点沿等焓线与温度
的温度线，与相对湿度线
值为？的温度线交于一点h 6点的室内空气状态参数，如图所示。
图
4． 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
5． 试说明反应热、热效应、燃料热值三者的区别与联系。
不变，故
【答案】热效应是指系统经历一个化学反应过程、反应前后温度相等、并且只做容积功而无其他形式的功时，lkmol 主要反应物或生成物所吸收或放出的热量，为状态量。
反应热是过程量，于化学反应过程的状态及是否有其他作功过程有关。
根据定义，热效应就是特定定温过程且只有容积变化功时的反应热。 lkmol 燃料完全燃烧时热效应的相反值称为燃料热值。
6． 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。
7． 对于简单可压缩系，系统只与外界交换哪一种形式的功？可逆时这种功如何计算？
【答案】在简单可压缩系统中，系统只与外界交换膨胀功或压缩功。可逆时，这种功的计算式为
8． 试验证下列热力学关系式哪一个正确？
【答案】根据理想气体状态方程可得：
可见，（1）式正确。
9． 气体在喷管中流动，欲使超间速气加速，应采用什么形式的喷管？为什么？
【答案】由题意可知
，
此时的马赫数
可知，代入题中两式，
故要使超音速气流加速，必
须增大喷灌的截面积，所以用渐扩喷管增加流速。
10．反映往复活塞式内燃机混合加热循环特性的设计参数有哪几个？写出其定义式。
【答案】
二、计算题
11．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?
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