青岛大学2016考研真题899工程热力学.pdf

1 青岛大学 2016 年硕士研究生入学考试试题 科目代码 ： 899 科目名称 ： 工程热力学 （共 5 页） 请考生写明题号，将答案全部答在答题纸上，答在试卷上无效 一、 选择题（每题 3 分，共 30 分 ） 1、 理想气体绝热节流后 （ ）。 A 压力下降，温度不变，熵增大 B 压力下降，温度降低，熵不变 C 压力不变，温度不定，熵增大 D 压力下降，温度降低，熵增大 2、 q = CV T + 21pdv 只适用于（ ）。 A 理 想气体可逆过程。 B 任何工质可逆过程。 C 理想气体一切热力过程 D 任何工质一切热力过程 3、 某制冷机在热源 T1= 300 K，及冷源 T2= 250K 之间工作，其制冷量为 1000 KJ，消耗功为 250 KJ， 此制冷机是（ ）。 A 可逆的 B 不可逆的 C 不可能的 D 可逆或不可逆的 4、对一定大小气缸的活塞式压气机，因余隙容积的存在（ ）。 A 使压缩每公斤气体的理论耗功增大，压气机生产量下降 B 使压缩每公斤气体的理论耗功增大，压气机生产量不变 C 使压缩每公斤气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量下降 D 使压缩每公斤气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量不变 5、在可逆过程中，若闭口系统的熵增加，则该系统必（ ）。 A 放热 B 吸热 C 绝热 D 不定 6、 抽气回热循环改善了朗肯循环，其根本原因在于（ ）。 A 每公斤水蒸汽的作功量增加了 B 排气的热能得到了充分利用 2 C 水蒸汽的平均吸热 温度提高了 D 水蒸汽的放热温度降低了 7、 压力为 1MPa 的 空气 流入 0.7MPa 的环境中，为使其在喷管中充分膨胀，宜采用（ ）。 A 渐缩喷管 B 渐扩喷管 C 直管 D 缩放喷管 8、以下关系式哪个正确 （ ）。 A vpTvccTpvp TB Tppcc vTvp Tv C TpTvccvpvp T9、初态相同的水蒸汽通过喷管膨胀到相同压力的湿蒸 汽，一为可逆过程，一为不可逆过程，则有 （ ）。 A h 不可逆 h 可逆 t 不可逆 t 可逆 B h 不可逆 h 可逆 t 不可逆 = t 可逆 C h 不可逆 = h 可逆 t 不可逆 = t 可逆 D h 不可逆 h 可逆 t 不可逆 t 可逆 10、假定在相同的冷热源之间分别运行一个制冷机和一个热泵循环。如果制冷机的COP 为 3.4，则热泵循环的供热系数是（ ）。 A 1.7 B 2.4 C 3.4 D 4.4 E 5.0 二、判断题（每题 2 分，共 30 分） 1、 再热循环的目的 就 是提高汽轮机尾部排汽干度。 （ ） 2、 孤立系统的熵增原理表明： 过程进行的结果是孤立系统内各部分的熵都是增加的。 （ ） 3、 在相同的温度和压力下，实际气体的比容必小于按理想气体计算的比容，即 Z 1。 （ ） 3 4、 任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。（ ） 5、 400的水和水蒸气都是实际存在的。（ ） 6、 不可逆绝热稳 定 流动系统中，系统的熵的变化 Ssys = 0。 （ ） 7、若密闭容器中气体的压力稳定不变，则安装在容器上的压力表的读数也不可能有变化。（ ） 8、 对于一个渐扩管，当进口流速为亚音速时，可使气体压力升高。 （ ） 9、状态方程是描述 P、 V、 T 三个基本状态参数之间关系的方程。（ ） 10、工质 在管道内作定熵流动时，各点 对应 的滞止参数都相同。 （ ） 11、 住宅用空调机当夏天环境温度升高时 ，其制冷系数将增加，耗功将减少。（ ） 12、 工质完成不可逆过程，其初、终态熵的变化无法计算。 （ ） 13、不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。 （ ） 14、 在 T S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。 （ ） 15、理想气体的 CP 与 CV 值与气体的温度有关，则它们的差值也与温度有关。（ ） 三、简答题（共 40 分） 1、 （ 8分） 试从稳定流动能量方程出发，证明（ 1）绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变；（ 2）工质在热交换器中得到的热量等于工质 的焓的增量。 2、 （ 9分） 某热机循环中，工质从热源（ TH=2000K）得到热量 QH，并将热量 QL排至冷源（ TL=300K）。在下列条件下，试确定此热机循环是可逆的，不可逆的或不可能的。 （ 1） QH=1000J W=900J （ 2） QH=2000J QL=300J （ 3） W=1500J QL=500J 3、 （ 15 分） 请画出朗肯 T-S 图 和 h-S 图、 蒸汽压缩制冷循环的 T-S 图 和 p-h 图 ，并 用各点的状态参数写出： （ 1）朗肯循环的吸热量、放热量、汽轮机所做的功及循环热效率 （ 2）制冷循环的制冷量、压缩机的耗功及制冷系数。 4 4、 （ 10 分） 如何根据喷管前后的压力比来选择喷管的型式？如果空气在喷管前的滞止压力为 P0 =1.5MPa，环境背压为 Pb=0.72MPa，试问选用何种喷管才能使空气在喷管中得到充分膨胀？出口压力 p2 是多少？ 5、 （ 8分） 已知理想气体的比定容热容 bTacV ,其中 a， b为常数，试导出其热力学能 和 焓 在 1和 2两状态点间变化 的计算式 。 四、计算题（共 50 分） 1、 （ 20 分 ） 汽缸活塞系统的缸壁和活塞均为刚性绝热材料制成， A 为 N2， B 为 O2 ，两侧温度 、 压力 、 体积均相同： TA1 = TB1 = 300K， PA1 = PB1 = 0.1MPa ， VA1 = VB1 = 0.5m3，活塞可在汽缸中无摩擦地自由运动。 A 侧的电加热器通电后缓缓地对 N2加热，直到 PA2=0.22MPa ，设 N2 和 O2 均为理想气体，按定值比热容计算，已知氧气 Cp = 0.917 kJ/(kg K)， Rg =0.260 kJ/(kg K)， 氮气的 Cp = 1.038 kJ/(kg K)，Rg =0.296 kJ/(kg K)。 （ 1 ） TB2 和 VB2 ； （ 2 ） TA2 和 VA2 ； （ 3 ） Q 和 WA （ A 侧 N2 对 B 侧 O2 作出的过程功）； （ 4 ） SO2 和 SN2 ； （ 5 ）在 P V 图及 T S 图上定性的表示 A ， B 两侧气体所进行的过程； （ 6 ） A 侧进行的是否是多变过程，为什么？ 5 2、 （ 15 分 ） 氧气稳定地流过某绝热装置，过程中不作功。在进口处流量为 1 kg/s，状态为 P1 = 6 105 Pa ， t1=21，出口处分成两股同时 离开装置，流量均为 0.5 kg/s， 状态分别为 P2a =105 Pa， t2a = 82， P2b = 105 Pa， t2b = 40 。流动过程中工质的动能和位能变化均可忽略不计。试分别用热力学第一定律和第二定律证明该流动过程能否实现？已知氧气 Cp = 0.917 kJ/(kg K)， Rg =0.260 kJ/(kg K) 3、 （ 9 分 ） 一刚性容器贮有 700kg 的空气，其初始压力 p1=1bar， t1=5，若想要使其温度升高到 t2 = 27 。 设空气为理想气体，比热为定值 ， 已知 空气 CV = 0.717 kJ/(kg K)， Rg =0.287 kJ/(kg K) （ 1）求实现上述状态变化需加入的能量？ （ 2）如果状态的变化是从 T0=422K 的热源吸热来完成，求 孤立系 的熵增？ 4、 （ 6分） 活塞式压气机吸气压力 0.1MPa，温度 298K，排气口表压力 12.4MPa，若采用三级压缩，中间冷却，请计算耗功最小时的级间压力比为多少。若各级多变指数 n=1.25，试确定各气缸的排气温度。