2018年河北工业大学能源与环境工程学院831工程热力学(Ⅰ)考研强化五套模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 蒸汽动力循环中，
蒸汽轮机排气压力
个局部来看，在初态不变的前提下
，
装置全局分析，并非越低越好。
因为
，降低，必然要求凝汽器真空度升高，从而凝汽器换热面积增大，冷却水量增对，冷
降低未必带来整体装置经济性增加，这是一个经济性限制。还有蒸汽
降低，
取决于排气温度是否降低，
这个
必须在零度以上。
左右，这是降
总要比冷却水温却管径增大，使得冷却水泵耗功增加，导致制造成本、初投资和运行费用增加。 综合考虑这些因素
，轮机排汽为饱和湿蒸气，
排汽压力是否越低越好？降低有哪些限制？ 【答案】
蒸汽动力循环中蒸汽轮机的排气压力并不是越低越好。从汽轮机自身膨胀作功这越低，蒸汽在汽轮机中膨胀做功越多，当然有利。但是从高，才能有效冷却放热，
而冷却水温度只能维持在
低的传热学限制。还有个限制就是如果综合这些因素之后，
排汽温度大约为30摄氏度左右。
所以大约为
湿度过大，不利于汽机安全运行。
2．
试确定
图上一组等温线簇温度的大小和太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽图上一组等容线簇比体积的大小。
所以
即【答案】如图所示，取等压过程1-2, 与等温线簇相交于1、2
。因
由于所以
，即等温线簇中右上方的等温线的温度高。
图
也可以从能量关系分析：过点2作等熵线，因等熵线比等温线陡，故与过点1的等温线相交于点3。考察过 程2-3, 过程中，q=0, 同时，因所以过程功为正。据热力学第一定律解析式
得即
由于
因q=0,
故 因此
但所以过程1-2体如图所示，取等熵线与等比体积线簇相交于1、2、3, 考察过程1-2-3,
显然
据热力学第一定律解析式
积功为正，由此可得
参照上述方法，
可导出
图上熵增大方向以及图上等压线簇增大方向。
3． 在热力学能、焓、熵、功和热量这些参数中，哪些量是状态量？哪些量是过程量？
【答案】是状态量
；是过程量。
如何变化？ 4． 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。
5． 有时为获得较高压力的压缩气体，往往采用多级压缩，问采用多级压缩有何好处？
【答案】采用多级压缩，可以使每一级的增压比不是很大，从而大大提高压缩机的容积效率。另外，采用多级压缩可以采用中间冷却措施，使高压级的压缩终温不会很高，少耗功。
6． 试写出开口系统能量方程的一般表达式并说明各项的意义。
【答案】开口系统能量方程的一般表达式为：
式中
，为开口系与外界交换的热量
；为开口系控制容积内的储存能的变化量
；
为进口处工质的焓为出口处时工质的焓值、动能及位能
；
值、动能及位能
；为开口系何外界输出的轴功。
7． 如图1
所示为湿空气中水蒸气的图，A 、B 两点在同一条等压线上，试在图中标出两点的露点温度， 比较两点相对湿度的大小。
图1
【答案】图1中等压线上的A 、B 两点的露点温度相等，如图2所示，均等于
但是两点的
相对湿度不等
：
图2
8． 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。
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，A 、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。
9． 定压、定温、绝热和定容四种典型的热力过程，其多变指数的值分别是多少？
【答案】定压
：定温
绝热定容
10．在绝热良好的房间内，有一台设备完好的冰箱在工作，在炎热的夏天打开冰箱，人会感到凉爽，问室内温度是否会越来越低? 请用热力学原理加以解释。
【答案】一开始，人会感到凉爽，这是由于房间内空气中的内能传递到冰箱内，而此时冰箱输入功率转化的热小于空气进入冰箱的内热能，故空气温度降低，人感到凉爽。