2018年大连海事大学轮机工程学院905轮机工程基础[专业硕士]之工程热力学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、计算题
1．
已知燃气的入压力为
绝热指数
的空间。若进口压力
流速
以流量
流经一喷管进
问：（1）为使燃气充分膨胀，应选择哪种形式的喷管？
（2）若流动过程可逆，则出口截面上的流速和气体温度为多少？ （3）该喷管的最小流通截面积是多少？
【答案】（1）首先因为燃气在喷管的入口处有初速度，可以先求出滞止参数： 滞止温度
：滞止压力
：临界压力比
：所以有临界压力为
：
因为临界压力
大于出口背压力
所以要使燃气充分膨胀，要选择渐缩渐扩型喷管。
（2）选择渐缩渐扩型喷管时，所以在出口界面上的压力等于出口背压。 因为流动过程可逆，故出口气体温度为：
出口截面流速为：
（3）在最小流通截面上，
压力为临界压力下：
温度
：流速
：
根据流速可以求到喷管的最小流通截面积：
可以求到最小流通截面上的气体温度和流速如
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2． 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：
3．
两物体A 和B 的质量及比热相同，
均为和传热，
求平衡温度及不等湿传热引起的
【答案】示意图如图所示。
损失。
温度各为
和
且
设环境温度为
（1）
若在此高低温热源间工作一个可逆热机，试求最大循环功和最终平衡温度
；（2）若A 与
B 直接
图
（1
）对系统列
平衡方程，设最终平衡温度为
可得：
其中
为
损失，且
所以，损失为：
当
时，
则
此时最大循环功为：
（2）有限温差传热，由热力学第一定律知
所以：
由热力学第一定律可知，
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可解得：
则
损失为：
4． 一燃气轮机装置如图所示。它由一台压气机产生压缩空气
，而后分两路进入两个燃烧室燃烧，燃气 分别进入两台燃气轮机，
其中燃气轮机I 发出的动力供应压气机，
另一台则输出净功率P=2000kW。
压气机进口空气状态为
：
口处的燃气温度量
燃气可近似作为空气
，且比热
燃气轮机I
的质量流量
压气机的增压比
燃气轮机II 的质量流每分钟气体工质分别从
燃气轮机进
（1）若全部都是可逆过程，试求：
每千克燃气在气轮机中所做的功
压力机压缩每千克空气所消耗的功
和
（2）若压气机的绝热效率个装置的热效 率又为多少？ 两燃烧室吸收的热量
⑥整个装置的热效率
试求：
压缩每千克空气时，做功能力损失是多少？此时整
图
【答案】（1）若过程全部可逆，易知：
所以，燃气在气轮机中做功为：
因为输出功率为2000kW , 所以燃气流量为：
压气机耗功
其中，
故：
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