2017年河北工业大学931专业综合(Ⅰ)(燃烧、传热与清洁能源技术方向)之工程热力学复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、名词解释
1． 多变过程和多变指数。
【答案】多变过程是气体基本热力过程的一种概括，多变过程中气体和外界之间既有功的变换，又有热的变化，多变过程方程式为
式中n 为常数，称为多变指数。
二、简答题
2． 在T-s 图上表示理想气体由状态1等熵膨胀到状态2时技术功的大小。并说明为什么。
【答案】如图所示。
图
为等熵过程，有为等压过程，有：
压过程中吸热量相等，如图中阴影部分。 3．
某完全气体初态压力为经绝热节流后压力为为在
【答案】
三条等压线如图所示。节流前
节流后
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
所以：
等熵过程中的技术功与等
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？
损失即作功损失：
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． 两个质量和比热（cm ）相同，温度分别为和的固体进行热交换，请推导说明达到热平衡的过程是 一个不可逆过程。
【答案】该热交换过程如图所示。
图
如果此系统熵增大于零，则过程不可逆。 直接传热，则平衡温度，有
所以过程不可逆。
6． 均质等截面的直杆夹持在分别维持恒温和
不改变，杆子任意截面的温度
和
的两物体之间（图）。经验告诉我们，只要
也不随时间改变而保持恒定。试问杆子是否处于平衡状态？
图
【答案】杆子仅是处于稳定状态而非平衡状态。因为杆子各截面温度维持恒定是在外界（温度为
和
的两个物体）的作用下才成立的，如果撤除
和
的两个物体，杆子各截面将逐渐趋
于均匀一致，所以杆子是处于稳 定状态而非平衡状态。由此可得，平衡必稳定；稳定未必平衡。
7． 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
【答案】（1）不可逆。属有限温差下的传热过程，所以不可逆。 （2）不可逆。属功转热过程。
（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。
三、计算题
8． 写出开口系非稳定流动能量方程式，并由其导出稳定能量方程式。
【答案】开口系非稳定流动能量方程式：
对于稳定流动，有
故上式简化为：
或其积分形式为：
对于单位质量流体工质为：
9． 空气压缩制冷装置的空压机，吸入来自低温室的空气，吸气压力压缩机中被绝热压缩至使其温度升至
温度
在然后进
后进入冷却器，在其中定压冷却，温度降低至
入膨胀机在其中绝热膨胀至初始压力而进入低温室，空气在低温室中定压吸取被冷却物体的热量
再被吸入压缩机。
求:（1）空气进入低温室时的温度。 （2）循环的理论功。 （3）装置的制冷系数。
（4）相同温度范围内逆卡诺循环的制冷系数。 已知空气的
图
【答案】如图所示，3-4为绝热膨胀。