2017年杭州电子科技大学能源机械装备及其自动化之工程热力学复试仿真模拟三套题
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2017年杭州电子科技大学能源机械装备及其自动化之工程热力学复试仿真模拟三套题（一） . 2 2017年杭州电子科技大学能源机械装备及其自动化之工程热力学复试仿真模拟三套题（二） 12 2017年杭州电子科技大学能源机械装备及其自动化之工程热力学复试仿真模拟三套题（三） 22
一、名词解释
1． 热能（热力学能或内能）与热量。
【答案】热能是系统的一种储存能，它的大小取决于物质的种类以及其温度和物质的数量，通常热能就是内能。热量是系统与外界之间，穿越边界而传递的一种能量形式。热量传递的动力是二者的温度差。
二、简答题
2． 试说明反应热、热效应、燃料热值三者的区别与联系。
【答案】热效应是指系统经历一个化学反应过程、反应前后温度相等、并且只做容积功而无其他形式的功时，lkmol 主要反应物或生成物所吸收或放出的热量，为状态量。
反应热是过程量，于化学反应过程的状态及是否有其他作功过程有关。
根据定义，热效应就是特定定温过程且只有容积变化功时的反应热。 lkmol 燃料完全燃烧时热效应的相反值称为燃料热值。
3． 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。
4． 两个质量和比热（cm ）相同，温度分别为衡的过程是 一个不可逆过程。
【答案】该热交换过程如图所示。
和的固体进行热交换，请推导说明达到热平
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。
5． 如图1所示，在
图上所示循环1-2-3-1中，2-3为绝热过程。试用面积表示该循环中的吸热
量，放热量，净功量和由于粘性摩阻而引起的做功能力损失。
图1 图2
【答案】用面积表示循环中的吸热量、放热量、净工量和做工能力损失如图图2所示，其中：吸热量：面积放热量：面积净工量：面积做功能力损失：面积
面积
如何变化？
也即吸热量-放热量；
6． 若封闭气缸内的湿空气定压升温，问湿空气的
【答案】若封闭气缸中的湿空气定压升温，则混合气体中的水蒸气的温度也升高，对应的饱和压力也一起升高，但是由于混合气体的压力一定，所以水蒸气的质量和分压不变，因此，湿空
气的焓
升高，相对湿度
由于
不变和
增大而下降，含湿量
由于混合气体的成
分未改变而不变。
7． 如图所示，刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空。若将隔板抽去，试分析容器中空气的热力学能如何变化？若容器中所装的为固定隔板，隔板上有一小B 两侧压力相同时A 、B 两部分气体的热力学能如何变化？
孔，气体从A 泄露入B ，试分析当A 、
图
【答案】将气体视作一个控制质量，由于气体向真空作无阻自由膨胀，不对外界作功，所以
过程功
又因为容器绝热，所以过程的热量
也即热力学能不变。
根据热力学第一定律
所以有
气体的热力学能变化
如果有固定隔板，隔板上有小孔，则气体从A 中泄露入B 中，若隔板绝热，则过程为A 对5的充气过程，因为A 部分气体对部分作推进功，充气的结果是A 部分的热力学能比原来减少，而B 部分气体的比热力学能升高，最后当两部分气体的压力达到平衡，但是A 部分气体的温度比B 低。
A 、B 部分的气体应时刻具有相同的温度，B 两部分气体相同时，若隔板是良好导热体，当A 、A 、5两部分气体处于热力学平衡状态，情况与自由膨胀时相同，两个部分气体的比热力学能相等。两部分的总热力学能与两部分的容积成正比。
三、计算题
8．
空气在喷管中做等熵绝热流动。流过出口截面积数为
初速
求：（1）当背压为多大时，喷管可达最大流量。 （2）喷管的最大质量流量，以及此时的出口流速。 已知：空气的比热
【答案】（1）喷管的滞止参数为：
由绝热方程
可得初始状态的压强为：
气体常数
的渐缩喷管。喷管进口处参
所以，当
（2）喷管的最大质量流量为：临界速度为：其中临界温度为：则可求得临界速度为：则此时的出口流速为：质量流量为：
时喷管出口达最大流速。
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