2017年中国科学技术大学研究生院科学岛分院833热工基础之工程热力学考研仿真模拟题
● 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． 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。
3． 如图所示设备称为收缩喷管，是一种使气流速度增大的设备。压力为温度为的气流以低于音速
的速度
流入喷管，在喷管内膨胀，压力和温度下降，流速升高，
流出喷管。所
根据质量守恒原理
略不计。若取喷管为系统，问是什么系统？
此外可以认为气流流经喷管时散热可忽
图
【答案】开口绝热系。
4． 如图所示，
分别为
图上的圆周上的四个点，是比较
与
的大小。
图
【答案】由热力学第一定律可知，因为热力学能又根据
图，有
是状态参数，只和状态有关，所以：
所以有：
5． 什么是可逆过程？经历一个不可逆过程后，系统是否还能恢复原来的状态？为什么？
【答案】若系统在完成某一过程后，能够沿着该路径逆行而使系统及外界都回复到原来的状态，没有其他任何变化，则称此过程为可逆过程，否则则为不可逆过程。经历一个不可逆过程后，系统是能够恢复到原来的状态的。所谓不可逆过程，是指完成一个过程后，系统和外界不可能同时恢复到原来的状态，所以只有系统本身恢复到原来的状态是可能的，只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复到原来的状态。
6． 未饱和湿空气经历绝热加湿过程，其干球温度、湿球温度和露点温度如何变化？
【答案】干球温度降低，湿球温度不变，露点温度不变。
7． 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
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
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，
轮机排汽为饱和湿蒸气，
排汽压力
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
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
太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽
湿度过大，不利于汽机安全运行。
8． 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：
所以：
等熵过程中的技术功与等
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