2017年中国科学技术大学工程科学学院833热工基础之工程热力学考研仿真模拟题
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2017年中国科学技术大学工程科学学院833热工基础之工程热力学考研仿真模拟题（一）.... 2 2017年中国科学技术大学工程科学学院833热工基础之工程热力学考研仿真模拟题（二）.. 15 2017年中国科学技术大学工程科学学院833热工基础之工程热力学考研仿真模拟题（三）.. 27 2017年中国科学技术大学工程科学学院833热工基础之工程热力学考研仿真模拟题（四）.. 43 2017年中国科学技术大学工程科学学院833热工基础之工程热力学考研仿真模拟题（五）.. 54
一、简答题
1． 在绝热良好的房间内，有一台设备完好的冰箱在工作，在炎热的夏天打开冰箱，人会感到凉爽，问室内温度是否会越来越低? 请用热力学原理加以解释。
【答案】一开始，人会感到凉爽，这是由于房间内空气中的内能传递到冰箱内，而此时冰箱输入功率转化的热小于空气进入冰箱的内热能，故空气温度降低，人感到凉爽。
随着时间的进行，冰箱输入功率转化的热越来越多地进入房间空气中，空气的温度逐步回升。这样，房间内 的温度不会越来越低。
2． 试确定图上一组等温线簇温度的大小和
图上一组等容线簇比体积的大小。
所以
即
【答案】如图所示，取等压过程1-2, 与等温线簇相交于1、2
。因
由于
所以，
即等温线簇中右上方的等温线的温度高。
图
也可以从能量关系分析：过点2作等熵线，因等熵线比等温线陡，故与过点1的等温线相交于点3。考察过 程2-3, 过程中，q=0, 同时，因
得
即
由于
因q=0, 故
所以过程功为正。据热力学第一定律解析式
因此
但
所以过程1-2体
如图所示，取等熵线与等比体积线簇相交于1、2、3, 考察过程1-2-3, 显然
据热力学第一定律解析式
积功为正，由此可得
参照上述方法，可导出
图上熵增大方向以及
图上等压线簇增大方向。
3． 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
不变，故
4． 某一工质在相同的初态1和终态2之间分别经历2个热力过程，一个为可逆过程一个为不可逆过程，试比较这两个过程中相应外界的熵变化量哪一个大，为什么？
【答案】工质经历相同的两个过程，
因此熵变
在
相同情况下，
5． 多变过程是否概括了所有热力过程？
【答案】多变过程是指状态变化规律符合
的过程，每个特定的多变过程具有一个
不变的指数n ，即多变指数。显然，还存在不一定满足上述规律的热力过程。
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
相同。设
由于可逆过程
由此可知，不可逆过程相应外界熵变化量大。
图
7． —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。
8． 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
二、计算题
9． 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，若忽略重力势能差，则能量方程为：
因
故：
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