2017年中国科学技术大学工程科学学院833热工基础之工程热力学考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、简答题
1． 明采用两级压缩，中间冷却压缩气体时，如要使总耗功最小，中间压力第二级压气体出口压力，而为第一级压气机的进口压力。
【答案】若两级压缩过程的多变指数为n ，则两级压缩工程中所消耗的功为：
若中间定压冷却充分，即可得：
则有：
其中
为
求并令其为零，得：
此即表明当时，二级压缩所消耗的总功最小。
2． 多变过程是否概括了所有热力过程？
【答案】多变过程是指状态变化规律符合
的过程，每个特定的多变过程具有一个
不变的指数n ，即多变指数。显然，还存在不一定满足上述规律的热力过程。
3． 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
4． 压缩蒸汽制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？
【答案】不可以。因空气的绝热节流系数几乎为0, 因而采用节流阀不可能有显著的膨胀降温效果，即不能制冷。
5． 实际空气制冷循环不可逆损失主要来自哪里？如何减少？
【答案】（1）空气压缩式制冷是利用常温下将较高压力下的空气进行绝热膨胀将获得低温低压的空气这一原理获得所需的低温，其工作原理图如1所示，
图如图2所示。
图 1 图 2
低温低压的空气在冷室的盘管中定压吸热升温后进入压缩机，被绝热压缩提高压力，同时温度也升高，然后 进入冷却器，被外界冷却水冷却到接近常温后再进入膨胀机。压缩空气在膨胀机内进行绝热膨胀，压力降低同时 温度也降低。将低温空气引入冷室的换热器，在换热器盘管内定压吸热，从而降低冷室的温度，空气吸热升温后又被吸入压缩机进行新的循环。
（2）实际空气压缩式制冷中，压缩机和膨胀机在压缩膨胀过程中由于机械运动或多或少总是存在摩擦，故存在摩擦损失；冷却器和蒸发器中放热和吸热过程也是在温差作用下进行的，故存在非平衡损失。
（3）要减少这些损失，只有通过尽量减小传热过程存在的温差和减小机械运动的摩擦来减少不可逆损失。 实际应用中，常采用回热等措施，减小压缩、膨胀中的不可逆损失。
6． 绝热活塞把一个刚性绝热容器分成A 和B 两部分（图），分别有某种气体，B 侧设有电加热丝。活塞 在容器内可自由移动，但两部分气体不能相互渗透。合上电闸，B 侧气体缓缓膨胀。问：，（1）取A 侧气体为系 统，是什么系统；（2）取A 侧和B 侧全部气体为系统（不包括电热丝）是什么系统；（3）取A 侧和B 侧全部 气体和电热丝为系统，是什么系统；（4）取图中虚线内为系统，是什么系统？
图
【答案】（1）闭口绝热系，因为系统仅与外界交换功； （2）闭口系，系统与电热丝交换热量；
（3）闭口绝热系，因为系统仅与外界交换电能，没有热量越过边界； （4）孤立系。
7． 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
8． 有一发动机工作于该发动机能否实现？
【答案】
故不可能实现。
的高温热源及
即为
的低温热源之间，吸热1000kJ 而作功700kJ 。问
二、计算题
9． 空气压缩制冷装置的空压机，吸入来自低温室的空气，吸气压力压缩机中被绝热压缩至使其温度升至
温度
在然后进
后进入冷却器，在其中定压冷却，温度降低至
入膨胀机在其中绝热膨胀至初始压力而进入低温室，空气在低温室中定压吸取被冷却物体的热量
再被吸入压缩机。
求:（1）空气进入低温室时的温度。 （2）循环的理论功。 （3）装置的制冷系数。
（4）相同温度范围内逆卡诺循环的制冷系数。 已知空气的
图
【答案】如图所示，3-4为绝热膨胀。 依题意可知：