2015江苏南京航空航天大学工程热力学考研真题(A).doc

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2015 江苏南京航空航天大学工程热力学考研真题(A) 一、简答题（共 50 分） 1、（5 分）简要分析热力系统平衡态同稳定态之间的差异。 2、（5 分）有人认为理想混合气体的热力学能和焓也是温度的单值函数，并且定压和定容比热之间的差值为各组分气体常数的算术平均。该观点是否正确并给出简要说明。 3、（6 分）试分析理想气体定压加热可逆过程中，加热量同气体热力学能变化量的比值是多少？假设理想气体的比热为定值。 4、（6 分）如下列 p-v 图所示，a-b 为定温可逆过程，b-c 为等熵可逆过程，c-a 所示的虚线为某不可逆绝热过程。试分析循环 a-b-c-a 是否可行？ 5、（5 分）高、低温热源间的温差越大，卡诺制冷机的制冷系数是否就越高？试简要分析。 6、（5 分）压缩因子 Z 大于 1，说明相同温度和压力条件下，相比理想气体，该实际气体更容易被压缩。试简要分析该说法是否正确。 7、（5 分）工作在设计点的缩放喷管，如果将背压降低，请分析喷管出口的空气速度和流量会如何变化？ 8、（7 分）用温度为 600K 的恒温热源加热 0.1MPa 的饱和水，使之定压气化为温度 ts 的饱和干蒸汽。请分析该加热过程中水的比熵流和比熵产。已知水在 0.1MPa 时，饱和温度，汽化潜热 r=2257.6kJ / kg 。 9、（6 分）请利用焓湿图作图，简要说明如何通过干、湿球温度来确定湿空气的相对湿度和含湿量？二、（15 分）某火力发电厂中高温高压的蒸汽（T=650℃，P=8.0MPa，h=3500kJ / kg，s=7.5kJ /(kg.k)）以 80m/s 的速度进入汽轮机中推动叶轮做功，同时向外界散热量为 10kJ / kg，离开汽轮机时蒸汽速度为 120m/s，状态变为（P=4.0MPa，h=2100kJ / kg ，s=8.37kJ /(kg.k)）。有人提出可以通过将进口速度提高至 160m/s，来实现单位质量蒸汽输出的功提升 35%，请分析该方案是否合理？现有过程中单位质量蒸汽可以输出的最大功为多少？假设

蒸汽定压比热为常数 2.25kJ /(kg.k)，环境温度为 27℃。三、（15 分）通过输气管路（内部气体温度为 T0 和 P0）对某绝热气缸缓慢充气，如下图所示。气缸中活塞可以自由无摩擦的移动。假设气缸初始体积为 V1，温度为 T1，充气结束后体积为 V2，外界大气压为 Pb。气体视为理想气体，并且，且定压和定容比热均为定值。试分析充气结束后，气缸内空气的温度 T2 为多少？四、（10 分）一定质量的理想气体从初始状态（P1,v1,T1）分别经历 3 个可逆过程达到相同的终态（P2,v2,T2）。其中 A 过程是先定容再定压，B 过程是先等熵再定容，C 过程是先等温再定容。请在 P-v 图和 T-s 图上表示出 A、B 和 C 这 3 个热力过程，并且判定三个热力过程中，热力学能、容积变化功以及热量的变化量谁大谁小。假设 P1>P2, v1< v2, T1>T2。五、（15 分）某人设计了一个装置，在三个质量相等的铜块间工作，铜块温度分别为 650K， 350K 和 550K。能使得 650K 铜块的温度升高，其余两个铜块达到相同的温度,如下图所示。试分析该装置能否实现？如果能实现，650K 铜块能升温达到的最大值为多少。假设这三个铜块的比热为定值 c。

六、（10 分）某中央空调系统的通风供气量为 10kg/s，采用引射器来为通风空气增压。高压气流的压力为 0.3MPa，温度为 300K，环境空气（压力为 0.1MPa，温度 300K）不断被引射进入通风供气装置，并且压力变为 0.18MPa。试分析这个引射器最大的引射能力（即低压环境空气的引射流量同高压气流流量之比）。假设引射器内空气流动为稳定绝热流动，空气可视为理想气体，cp=1.004kJ /(kg.k)，R g 287J /(kg.k)。并且忽略进出口的动能和势能差。七、（15 分）流量为 1kg/s 的空气，其马赫数为 2.2，静温为 280K，静压为 0.1MPa。为了使其运动速度降低为 80m/s。该采用何种类型的扩压管？扩压管最小截面的面积为多少？此时对应的出口压力是多少？假设空气视为理想气体，在管内可逆绝热流动。k=1.4， cp=1.004kJ /(kg.k)。八、（20 分）某理想回热燃气轮机工作简图如下，其中 2 级压气机采用了理想级间压缩和中间冷却技术，总增压比为 16，两级涡轮的膨胀比均为 4。已知压气机的进口状态为（300k， 0.1Mpa）, T5=T7=1800K。工质视为理想气体，k=1.4，cp=1.004kJ /(kg.k)。试求该循环的热效率和第一级压气机消耗的功。如果回热器的回热度为 0.65，此时该燃气轮机的热效率为多少？

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