2015江苏南京航空航天大学工程热力学(专业学位)考研真题.doc

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2015 江苏南京航空航天大学工程热力学(专业学位)考研真题一、简答题（共 55 分） 1、（5 分）工质在开口绝热系中作不可逆稳定流动，则该开口热力系的熵必定增大。这个说法正确吗？简要说明理由。 2、（5 分）理想气体的热力学能是温度的单值函数，那么理想气体混合物的热力学能也是温度的单值函数吗？简要说明理由。 3、（5 分）简述准静态过程与可逆过程的区别。 4、（5 分）若分别以某种服从的气体（其中 b 为常数）和理想气体为工质在两个恒温热源之间进行卡诺循环，试比较两种工质的循环热效率，简要说明理由。 5、（5 分）多变过程即任意过程，正确吗？简要加以解释。 6、（6 分）一个控制质量由初始状态 A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态 B，若两过程中热源温度均为 Tr。试比较系统在两个过程中吸收的热量和对外做出的膨胀功大小。简要说明理由。 7、（6 分）空气在气缸内经历一个不可逆过程，热力学能减少 12kJ，同时对外作功 10kJ，由此判断空气的熵变一定小于零。这个说法正确吗？为什么？ 8、（6 分）燃气轮机装置定压加热循环采用分级压缩、中间冷却可减少压气机耗功，从而提高循环热效率。这个说法正确吗？简要解释。 9、（6 分）湿空气绝热节流后相对湿度φ如何变化？简要说明理由。 10、（6 分）由于飞机蒙皮材料最大允许温度为 370℃，若飞机在高空飞行，空气温度为 -50℃，问理论上飞机允许的最大飞行马赫数为多少？二、（10 分）活塞式内燃机混合加热理想循环中，如果绝热膨胀过程不是在状态 5 结束 p1),试画出对应的 T-s 图，并分析循环的热效率是 (如下图)，而是继续膨胀到状态 6(p6 否会提高？

三、（10 分）1kg 理想气体（定比热容）经历两个不同的可逆循环 1231 和 4564（如下图），其中曲线 15 和曲线 36 为定温线，直线 23 与直线 56 为定压线，直线 31 和直线 64 为定容线，问这两个可逆循环的净功量是否相等，并将这两个循环表示在 T-S 图上。四、（10 分）一个绝热刚性容器被隔板分成两个体积相同的部分。初始时，A 室含有 5kg，参数为 400kPa 和 50℃的空气，B 室为真空。现抽掉隔板，气体充满整个容器。试确定该过程的总熵变。空气视为理想气体，。五、（15 分）空气流入一稳定运行时输出功率为 3600kW 的涡轮机，流量为 18kg/s，入口状态为 800℃、0.3MPa，速度为 100m/s。空气在涡轮内绝热膨胀并以 150m/s 的速度排出，然后进入一个扩压管等熵减速至 10m/s、0.1MPa。空气看作理想气体，试求：1）涡轮机出口处的压力和温度； 2 ）涡轮内的熵变； 3 ）在 T-S 图上表示该过程。已知空气。六、（15 分）有人设想采用如下装置（如下图）取代利用高温热源直接为用户供热。热机利用高温热源与用户之间温差做功，输出的功驱动热泵，热泵工作在环境与用户之间。如此供热用户同时得到了热机和热泵排出的热量。假设高温热源、用户均为恒温热源，且热机、热泵分别为可逆热机、可逆热泵。在这种完全理想的条件下，试分析与直接供热相比，是否可以提高对用户的供热量？并针对该装置分析影响供热量的因素。

七、（15 分）一台闭口的燃气轮机动力装置采用回热器来改进循环效率（如下图）。循环工质是氦气，视为理想气体（）。压气机进口参数为 400kPa、 320K，压比 4。回热器效能ε为。涡轮进口温度为 1400K，出口压力为 420kPa。试求：1）氦气在加热器中的吸热量；2）燃气轮机输出净功量；3）循环热效率。假设循环为理想循环，不考虑回热器和加热器的压力损失。八、（20 分）流经火箭喷管的理想气体，摩尔质量是 21kg/kmol，绝热指数 k=1.2，喷管进口参数是 2800kPa 和 2500K，忽略进口流速。出口环境压力是 28kPa。试确定：1）喷管类型；2）临界速度；2）出口温度、速度；3）出口面积与喉道面积之比。假设喷管内为等熵过程。

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