2018年西安石油大学机械工程学院818工程热力学考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1．
画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的
图，用各点的状态参数写出：
（1）朗肯循环的吸热量、放热量、汽轮机所做的功及循环热效率。 （2）制冷循环的制冷量、压缩机耗功及制冷系数。 【答案】
画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的
图如图所示。
（1
）参考
郎肯循环 蒸汽压缩制冷循环
图，可以得到：
的定压加热过程，吸热量
：
的过程，在冷凝器中进行，放热量：
做工量：
朗肯循环的吸热过程为郎肯循环的放热过程为
汽轮机中，
做功过程为绝热膨胀过程在水栗中被绝热压缩，
接受功量为
相对于汽轮机做功来说很小，故有热效率：
（2
）参考上面的压缩机耗功为
：制冷系数为
：
图，可以得到：
蒸汽压缩制冷循环的吸热量为
：
2． 什么是化学反应的热效应？若反应物和生成物均为理想气体，那么定压热效应和定容热效应之间有什么关系？
【答案】当系统经历一个化学变化时，当系统只做容积变化功，且所得生成物和反应物的温度相等时，这时lKmol 主要反应物或生成物所吸收或放出的热量称为化学反应的热效应。
其中定压热效应为：
定容热效应为：
所以二者有如下关系：
3． 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
4． 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
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。
二、综合分析题
5．
压力
温度为
的空气可逆绝热流过渐缩喷管，
进入压力为
的空司。求出口
压力、出口温度及出口流速（可忽略入口流速）。
【答案】设喷管出口处空气的压力等于喷管出口外面环境的大气压力，又因空气为双原子气体，其临界压力比
由于可忽略入口流速，则入口状态可认为是滞止状态。 背压比
即背压比大于临界压力比，
对渐缩形喷管出口压力可逆绝热流动，喷管出口的空气温度
即
出口流速
或
6． 核电厂燃料芯块内核反应产生的能量几乎全部转变成热能输出，可以当作有内（部）热源的
材料。若通过微元表面的传热量（图）可以表示为且各向同性，试证明燃料芯块内为时间
；
为单位体积燃料芯块的生成热
；
假定燃料芯块的物性是常数，
式中为密度；为比热容
；
，为热扩散率（又称导温系数）。
图
【答案】在芯块内取微元立方体，如图所示。核反应产生的热量通过传导，传输给外界。这是不可逆的过程，过程中物体与外界没有功的交换，所以按照能量守恒定律，微元体的能量平衡式可以表示为下列形式：导入微元体的总热流量+微元体内热源的生成热一导出微元体的总热流量=微元体热力学能的增量（a
）导入微元体的总热流量为意，通过
三个表面导入微元体的热量为
三个方向的分热流量之和。根据题
同理，
导出微元体的总热流量为通过三个表面导出热量的总和：
微元体内热力学能的增量
式中，
为密度；C 为比热容
；为时间。
则微元体内的生成热为
单位体积燃料芯块的生成热为
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