2017年北京理工大学机械与车辆学院815工程热力学(不含传热学)考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、简答题
1． 三块相同的金属块被加热到温度环境中缓慢冷却到再被冷却到环境温度其熵变为其熵变为第一块迅速被冷却到环境温度试说明这三个过程
其熵变为的大小关系。 第二块在第三块先与温度为的热源接触，达到平衡后【答案】熵是状态量，熵变与过程无关，
2． —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。
3． 压缩蒸汽制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？
【答案】不可以。因空气的绝热节流系数几乎为0, 因而采用节流阀不可能有显著的膨胀降温效果，即不能制冷。
4． 综观蒸汽动力循环、燃气轮机循环、内燃机循环以及其他动力循环，请分析归纳转换为机械能的必要条件或基本规律？
【答案】动力循环工作过程的一般规律是任何动力循环都是以消耗热能为代价，以作功为目的。但是为了达到这个目的，首先必须以升压造成压差为前提，否则消耗的热能再多，倘若没有必要的压差条件，仍是无法利用膨胀 转变为动力。由此可见，压差的存在与否是热能转化为机械能的先决条件，它也为拉开平均吸、放热温度创造了 条件。其次还必须以放热为基础，否则将违背热力学第二定律。总之，升压是前提，加热是手段，作功是目的，放热是基础。
5． 试分析下列各热力过程是否为可逆过程，如不可逆，请说明理由，若不一定可逆，说明在什么条件下可逆。
（1）将热量从温度为的热源缓慢传递给处于平衡状态的的冰水混合物。
（2）通过搅拌器作功使水保持等温的汽化过程。
（3）在一绝热的气缸内进行无内、外摩擦的膨胀或压缩过程。
（4）的水蒸气缓慢流入一绝热容器与的液态水相混合。
缓慢加热到 （5）在一定容积的容器中，将定量工质从（2）不可逆。属功转热过程。
第 2 页，共 50 页 【答案】（1）不可逆。属有限温差下的传热过程，所以不可逆。
（3）不一定可逆，若过程为准静过程则可逆，否则不可逆。
（4）可逆。
（5）不一定可逆，若热源温度随时保持与工质相同，则可逆。
6． 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，
排汽压力是否越低越好？降低有哪些限制？ 【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。所以大约为太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽湿度过大，不利于汽机安全运行。
7． 如图所示的气缸活塞系统，气缸内气体压力为p ，曲柄连杆对活塞的作用力F , 活塞与气缸摩擦力为 活塞的面积为A 。讨论气缸内气体进行准静态过程和可逆过程的条件。
【答案】
图
8． 有时为获得较高压力的压缩气体，往往采用多级压缩，问采用多级压缩有何好处？
【答案】采用多级压缩，可以使每一级的增压比不是很大，从而大大提高压缩机的容积效率。另外，采用多级压缩可以采用中间冷却措施，使高压级的压缩终温不会很高，少耗功。
9． 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
第 3 页，共 50 页
10．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。
二、计算题
11．常数空气多变过程吸吸取
【答案】由题可知，所以空气吸收的热量为：
其中内能变化为：
所以可得对外做的膨胀功为：
所以可得对外做的技术功为：
12．—压气机，要求将温度为295K 的空气从0.1MPa 压缩到0.6MPa 。则此压气机的压比为多少？如果采用 单级压缩，压缩过程为可逆绝热，问压缩每kg 空气需要耗功多少？如果采用两级压缩，级间最大程度冷却时， 最有利的中间压力为多少？压缩功又为多少？
【答案】此压气机压比为
绝热指数为：
采用单级压缩，因可逆绝热过程，可求得压缩终了气体的温度为：
消耗的功为：
采用中间冷却，最大可冷却到295K 。最有利的中间压力为：
第 4 页，共 50 页 的热量时，将使其容积增大10倍，压力降低8倍，求：过程气体中空气的内能变化量，空气对外所做的膨胀功及技术功。已知:空气的比热
相关内容
相关标签