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
的
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
在
图上,得
到
并且得到
因
为
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?
有
为
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。
有
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】
图
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
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。
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。
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