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2017年同济大学工程热力学复试实战预测五套卷

  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. 测定绝热节流系数的焦耳——汤姆逊实验是如何进行的?如何球的绝热截留系数?

【答案】任意选定一种实际气体,使其通过装有多空塞的管道,令高压端的压力和温度稳定

在和相应

而在低压端,调节阀门开度,通过改变流量得到不同的压力

然后将这些点画

图上,得

并且得到

所有这些点画成一条曲线就是等焓线。改变初试压力和温度进行类似实验,即

可得到一系列的等焓线,图中等焓线上任一点的斜率

3. 为什么

即为

图上过同一点的气体定容线要比定压线陡一些?

图上定容曲线斜率,该

【答案】对定容过程,

根据斜率与比热成反比例。

对定压过程,根据

热成反比例。

为图上定压曲线斜率,该斜率与比

因为定压比热容大于定容比热容,所以可知过

4. 画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的

图上任一点的定容线陡于定压线。

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:

5. 如图所示的气缸活塞系统,气缸内气体压力为p ,曲柄连杆对活塞的作用力F , 活塞与气缸摩擦力为

活塞的面积为A 。讨论气缸内气体进行准静态过程和可逆过程的条件。

【答案】

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

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?

【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

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. 试分析与比较湿空气露点温度、干球温度、湿球温度的大小。

【答案】对未饱和空气,干球温度>湿球温度>露点温度。从湿球温度的形成可知,虽然总压力保持不变,由于空气含湿量的增加,水蒸气的分压力是不断增加的,因而通常湿球温度高于露点温度,同时由于蒸发的冷却作用,湿球温度低于干球温度对于饱和湿空气,三者温度都相同。

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。