2018年西安石油大学机械工程学院818工程热力学考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 理想气体进行定温膨胀时，可从单一恒温热源吸入的热量，将之全部转变为功对外输出，是否与热力学第二定律的开尔文叙述有矛盾？
【答案】热力学第二定律的开尔文叙述为：不可能从单一热源吸热，并使之完全变为有用功而不引起其它变化。在理想气体定温膨胀的过程中，因为热力学能不变，故可以将其从单一恒温热源吸入的热量全部转变为功对外输出，但是在这个过程中，工质的状态发生了变化，所以并不违反热力学第二定律的开尔文叙述。虽然表面上看来是热源的热量全部转变为了功，但是输出的
功实际上是由热源的热量中的可用部分和工质中的减少量两部分组成的。
2． 如何确定多级压缩、级间冷却压气机的各级増压比？
【答案】设为m 级压气缩，级间冷却
，
初压，p 为终压，则最佳增压比为：
3． 给出“热”和“功”的定义，并分析其异同。
【答案】热量是热力系和外界之间仅由于温度不同而通过边界传递的能量，功是热力系流通过边界而传递的能量，而全部效果可表现为举起重物。
相同点：二者均为过程量，都通过边界传递。
不同点：功是有规则的宏观运动能量的传递，在作功过程中往往伴随着能量形式的转化；热则是大量的微观粒子杂乱热运动的能量传递，传热过程中不出现能量形式变化，功转变成热是无条件的，而热转变成功是有条件的。
4．
三块相同的金属块被加热到温度
环境中缓慢冷却到
再被冷却到环境温度
其熵变为
其熵变为
第一块迅速被冷却到环境温度
试说明这三个过程
其熵变为的大小关系。
第二块在
第三块先与温度为的热源接触，达到平衡后
【答案】熵是状态量，熵变与过程无关
，
二、综合分析题
5． 气缸内有R134a 过热蒸气2kg ，参数为350kPa
、
冷却成温度仍为
干度为
的
气液两相混合物，若活塞与气缸的摩擦可忽略不计，求过程中R134a 的放热量。
【答案】取气缸中R134a 为闭口系，据题意，过程中缸内压力为常数pizpazSSOkPa 。查R134a 热力性质表， 350kPa
、
时
：
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时：
能量方程：
6． 某压缩空气储气罐内温度随环境温度变化，
若冬天时平均温度为的比值。
【答案】据题意，储气罐内参数即为喷管内气流的滞止参数。所以
夏天平均温度为
储
气罐内压力则维持不变。如果由该气源连接喷管产生高速气流，试计算夏天和冬天喷管出口流速
气流在喷管内可逆绝热膨胀，故
据题意
所以
因此
7． 如图所示，汽柜和汽缸经阀门相连接，汽柜与汽缸壁面均绝热，汽柜内有
2.0MPa 、
的水蒸气。开始时活塞静止在汽缸底部，阀门逐渐打开后，蒸汽缓慢地进入汽缸，汽缸中的蒸汽始终保持0.7MPa 的压力，推动活塞上升。当汽柜中压力降到与汽缸中的蒸汽压力相等时立即关闭阀门，分别求出汽柜和汽缸中蒸 汽的终态温度。
图
【答案】取全部蒸汽为闭口系，设汽柜内水蒸气的初、终态分别为1和2，汽缸内蒸汽终态
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为3,
则
因为绝热
，
W 。其中
所以
查以认
图，时，
可
为留在汽柜内的蒸汽经历可逆绝热过程，所以据
求得
r
由
查图得
假定可将循环简化
8． 有一定压燃烧内燃机，其输出功率为3700kW
。燃料热值为
【答案】定压加热活塞式内燃机理想循环中，1-2为等熵压缩过程
2-3为定压加热过程
3-4是等熵膨胀过程
为空气的定压加热理想循环，循环压缩比为14, 预胀比为2, 求燃料消耗量。空气比热容取定值
，
循环吸热量
循环放热量
循环效率
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