2017青岛大学考研真题899工程热力学.pdf

1青 岛 大 学 2017 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 4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 、 判 断 题 （ 每 题 2 分 ， 共 30 分 ）1、 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。（ ）2、 孤 立 系 熵 增 原 理 告 诉 我 们 ， 热 力 过 程 不 可 能 朝 着 熵 减 小 的 方 向 进 行 。 （ ）3、 0 以 下 的 水 蒸 汽 是 存 在 的 。 （ ）4、 400 的 水 和 水 蒸 气 都 是 实 际 存 在 的 。 （ ）5、 绝 热 节 流 过 程 是 一 个 等 焓 过 程 。 （ ）6、 不 可 逆 绝 热 稳 定 流 动 系 统 中 ， 系 统 的 熵 的 变 化 Ssys =0。 （ ）7、 膨 胀 功 是 贮 存 于 系 统 的 能 量 ， 压 力 愈 高 ， 则 膨 胀 功 愈 大 。 （ ）8、 不 可 逆 循 环 的 热 效 率 一 定 小 于 可 逆 循 环 的 热 效 率 。 （ ）9、 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 。 （ ）10、 已 知 湿 蒸 汽 的 压 力 和 温 度 ， 就 可 以 确 定 其 状 态 。 （ ）11、 系 统 的 平 衡 状 态 是 指 系 统 在 无 外 界 影 响 的 条 件 下 ， 不 考 虑 外 力 场 作 用 ， 宏 观 热 力 性 质 不随 时 间 而 变 化 的 状 态 。 （ ）12、 绝 热 节 流 的 温 度 效 应 可 用 一 个 偏 导 数 来 表 征 ， 这 个 量 称 为 焦 耳 汤 姆 逊 系 数 。 它 是 一 个状 态 的 单 值 函 数 。 实 际 气 体 节 流 后 温 度 可 能 升 高 、 降 低 或 不 变 。 （ ）13、 工 质 在 管 道 内 作 定 熵 流 动 时 ， 各 点 对 应 的 滞 止 参 数 都 相 同 。 （ ）14、 工 质 经 历 可 逆 过 程 的 熵 变 必 然 大 于 经 历 可 逆 过 程 的 熵 变 。 （ ）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 。 （ ）二 、 选 择 题 （ 每 题 3 分 ， 共 30 分 ）1、 理 想 气 体 的 内 能 的 大 小 取 决 于 （ ） 。A 压 力 B 温 度 C 比 体 积 D 压 力 和 温 度2、 工 质 绝 热 节 流 后 （ ） 。A 压 力 下 降 ， 温 度 不 变 ， 熵 增 大B 压 力 下 降 ， 温 度 不 变 ， 熵 不 变C 压 力 不 变 ， 温 度 不 定 ， 熵 增 大2D 压 力 下 降 ， 温 度 不 定 ， 熵 增 大3、 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4、 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5、 一 定 质 量 的 空 气 在 无 摩 擦 ， 不 导 热 的 气 缸 和 活 塞 中 被 缓 慢 地 压 缩 ， 这 一 过 程 是 （ ） 。A 可 逆 的 B 不 可 逆 的 C 准 平 衡 过 程 D 不 能 确 定6、 1kg工 质 经 历 一 个 不 可 逆 过 程 从 状 态 点 1变 化 到 状 态 点 2， 过 程 中 从 外 界 环 境 中 吸 热 q，环 境 温 度 恒 定 为 T。 如 果 工 质 在 状 态 点 1和 状 态 点 2的 熵 ， 分 别 用 s1 和 s2 描 述 ， 那 么 工质 在 这 个 过 程 中 的 熵 变 s为 （ ） 。A ss2-s1 C s=s2-s1 D s=s2-s1+q/TE ss2-s1+q/T7、 某 绝 热 容 器 被 隔 板 分 为 两 半 ， 其 中 一 半 盛 有 气 体 ， 另 一 半 为 真 空 。 若 该 气 体 为 理 想 气 体 ，则 隔 板 抽 开 后 气 体 的 热 力 学 能 将 （ ） 。A 升 高 B 降 低 C 不 变8、 一 活 塞 气 缸 装 置 中 ， 有 温 度 为 30 、 压 力 为 400kPa 的 空 气 。 现 在 空 气 经 历 一 个 可 逆 定温 膨 胀 过 程 ， 过 程 中 系 统 对 外 做 膨 胀 功 15kJ， 外 界 对 系 统 有 3kJ叶 轮 功 的 输 入 。 问 过 程 中系 统 和 外 界 的 热 交 换 量 是 （ ） 。A 12kJ B 18kJ C 2.4kJ D 3.6kJ E 60kJ9、 dTcw v 适 用 条 件 为 （ ） 。A 理 想 气 体 可 逆 过 程 B 理 想 气 体 绝 热 过 程 ；C 任 何 工 质 定 容 过 程 D 任 何 工 质 绝 热 过 程10、 压 力 为 1MPa的 空 气 流 入 0.5MPa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3三 、 简 答 题 （ 共 40 分 ）1、 （ 8分 ） 请 画 出 朗 肯 T-S图 和 h-S图 ， 并 用 各 点 的 状 态 参 数 写 出 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、 （ 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 。3、 （ 8 分 ） 刚 性 绝 热 容 器 中 间 用 隔 板 分 为 相 等 两 部 分 ， 隔 板 左 侧 盛 有 1kg 空 气 ， 它 的 压 力P1=0.2MPa， 温 度 T1=300K， 隔 板 右 侧 保 持 真 空 。 若 将 隔 板 抽 去 ， 空 气 充 满 整 个 容 器 ， 达 到新 的 平 衡 状 态 。 试 求 过 程 中 空 气 的 内 能 、 焓 、 熵 及 温 度 的 变 化 。 （ 空 气 为 理 想 气 体 ，CP=1.01kJ/(kg.K)， CV=0.72kJ/(kg.K) ）4、 （ 8分 ） 试 在 p-v图 和 T-s图 上 将 满 足 下 列 要 求 的 多 变 过 程 表 示 出 来 ， 并 指 出 n值 得 范 围 。（ 1） 工 质 放 热 、 压 缩 、 升 温 （ 2） 工 质 压 缩 、 降 温 、 降 压5、 （ 8分 ） 已 知 熵 的 微 分 式 。 请 根 据 下 列 式 子 写 出 内 能 u（ T， v） 和 焓 h（ T， p） 的 微 分 式 。 dpTv pdTTcpdsdvTp vdTTcvds 和四 、 计 算 题 （ 共 50 分 ）1、 （ 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 1kg/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 0.5kg/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=0.917kJ/(kg K)， Rg=0.260kJ/(kg K)2、 （ 10分 ） 压 力 为 4MPa， 温 度 为 570K的 空 气 进 入 渐 缩 喷 管 射 向 背 压 为 1.5MPa 的 空 间 。喷 管 的 出 口 截 面 面 积 为 86cm2。 求 喷 管 出 口 处 的 压 力 、 出 口 流 速 和 流 量 。3、 （ 15分 ） 已 知 A、 B、 C三 个 热 源 的 温 度 分 别 为 500K、 400K和 300K， 有 可 逆 机 在 这 个 热 源 间 工 作 。 若 可 逆 机 从 A热 源 净 吸 入 3000kJ热 量 ， 输 出 净 功 400kJ， 试 求 可 逆 机 与 B、4C两 热 源 的 换 热 量 ， 并 说 明 是 吸 热 还 是 放 热 。4、 （ 10分 ） 将 一 根 m=0.36kg 的 金 属 棒 投 入 m w=9kg 的 水 中 ， 初 始 时 金 属 棒 的 温 度 Tm =1060K ， 水 的 温 度 T w=295K 。 金 属 棒 和 水 的 比 热 容 分 别 为 c m =4.20kJ/(kg K)和 cw = 4.187kJ/(kg K)。 设 容 器 为 绝 热 。 求 ：（ 1） 系 统 的 终 温 T f（ 2） 金 属 棒 、 水 所 组 成 的 孤 立 系 的 熵 变