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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题库

  摘要

一、简答题

1. 某完全气体初态压力为在经绝热节流后压力为为节流后

2. 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

设环境压力为且请图上画出三条等压线,并表示出绝热节流过程的做功能力损失的大小。说明为什么? 【答案】

三条等压线如图所示。节流前

损失即作功损失:

3. 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。

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

第 2 页,共 65 页 相同。设

由于可逆过程

相同情况下,由此可知,不可逆过程相应外界熵变化量大。

5. 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:

6.

迈耶公式

蒸气?

【答案】

因为迈耶公式的推导中应用了理想气体的性质,所以迈耶公式一般适用于理想气体,故不适用于动力工程中的高压水蒸气。

另外,地球大气压力较低,大气中的水蒸气的分压力更低一些,所以可将大气视为理想气体混合物,故迈耶公式可以适用于大气中的水蒸气。

7. 采用两级活塞式压缩机将压力为0.1MPa 的空气压缩至2.5MPa , 中间压力为多少时耗功最小?

【答案】当两级的增压比相等时,耗功量达到最小值。最小值为:

8. 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。

定温绝热定容 是否适用于动力工程中应用的高压水蒸气?是否适用于地球大气中的水

二、计算题

9. 有一台气体发动机,工质从初态

②定容加热过程2-3, 定容升压比为

要求:(1)把该循环表示在(2)用

哪个大,为什么?

【答案】(1)该循环的图和图如图所示。

出发按下列过程工作:①绝热压缩过程1-2, 压缩比③绝热膨胀过程3-4, 使膨胀终了压力 图和图上。 ④定压放热过程4-1, 使工质回到初态。设气体比热容为定值,经绝热指数为等参数表示该循环的热效率。 (3)若在相同比缩比下,有一个定容加热的活塞式内燃机循环,试比较这两个循环的热效率

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(2)由于依题意可知该循环的燃烧热效率为:

又因为:

代入上式后可得燃烧热效率为:

(3)两个循环如图所示。

图 内燃机循环显然而两循环的吸热量相同,所以,内燃机循环热效率小。

10.某容器被一个刚性壁分为两个部分,在容器的不同部位安装有压力表,如图所示,压力表B 上的读数为压力表C 上的计数为如果大气压力为试确定压力表A 上的读数以及容器两部分内气体的绝对压力。

【答案】由题意可知压力表中显示的是表压,同时由于大气压力为

第 4 页,共 65 页 因此容器内1部分的