2016年北京理工大学宇航学院力学专业03空气动力学之工程热力学复试笔试最后押题五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 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
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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：
2． 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】
3． 刚性绝热容器分隔成两部分（图，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。问：（1）取气体为系统，若突然抽去隔板，系统是否作功？（2）设真空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再 抽下一块，气体（系统）是否作功？（3）上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在图上用实线表示？
【答案】（1）系统不作功，因为功是通过边界传输的能量，当取气体为系统时，系统边界从初态时占容器的一部 分扩大到全部容器，而容器是刚性的，所以没有能量传递输出边界，也就没有作图功。
（2）系统仍不作功。
（3）第一种情况不能在
板数量是有限值，则过程不能在
穷小，则过程可以在图上用实线表示，因为过程不是准静态过程；第二种情况，若隔图上用实线表示；若隔板数量无穷多，且每两块隔板间距离无图上用实线表示，因为每抽去一块隔板，系统偏离平衡状态无穷小，且很快恢复平衡，而每个平衡态都可用图上一 点表示，无穷多的点连成一条实线。
图
4． 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
第 3 页，共 51 页 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，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轮机排汽为饱和湿蒸气，
排汽压力高，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。
5． 试画出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。
【答案】蒸气压缩式热泵下的图如图图所示：
太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽
图
制热系数为：
6． 在最高温度及最高压力一定时，活塞式内燃机三种理想循环的热效率的大小关系是怎样的？试利用 图进行分析。
图如图所示。
【答案】在最高温度及最高压力一定时，活塞式内燃机三种理想循环的热效率的大小关系是
图
7． 压缩机压缩过程的多变指数„的取值范围是什么？若想减少压缩机所消耗的轴功，压缩过程的多变指数„ 应增加还是减少？
【答案】
应减少。
第 4 页，共 51 页 ，若想减少压缩机所消耗的轴功，应接近定温过程，压缩过程的多变指数„