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科目代码： 817 科目名称： 工程热力学 第 1 页 共 3 页 南京航空航天大学 2015 年 硕士 研究生入学考试初试试题 （ A 卷 ） 科目代码 : 817 满分 : 150 分 科目名称 : 工程热力学 注意 : 认真阅读答题纸上的注意事项； 所有答案必须写在 答题纸 上，写在本试题纸或草稿纸上均无 效； 本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 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 st 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 Ct os 634.99 ， 汽化潜热 kgkJr /6.2257 。 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？ 科目代码： 817 科目名称： 工程热力学 第 2 页 共 3 页 二 、（ 15 分 ） 某火力发电 厂中高温高压的蒸汽（ T=650 ， P=8.0MPa， h=3500 kgkJ/ ， s=7.5 )(/ kkgkJ ） 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 10 kgkJ/ ，离开汽轮机时蒸汽速 度为 120m/s，状态变为（ P=4.0MPa， h=2100 kgkJ/ ， s=8.37 )(/ kkgkJ ）。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 2.25 )(/ kkgkJ ，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 Tcu v ， Tch p ，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 P1P2, v1T2。 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。 0T 0P bP 科目代码： 817 科目名称： 工程热力学 第 3 页 共 3 页 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， )/(004.1 kkgkJc p ， )/(287 kkgJR g 。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， )/(004.1 kkgkJc p 。 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， )/(004.1 kkgkJc p 。 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 （ 48 44 TT TTR ） 为 0.65，此时该燃气轮机的热效率为多少？ K650 K550 K350
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