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2017年上海海事大学商船学院803工程热力学考研题库一、简答题1 在绝热良好的房间内,有一台设备完好的冰箱在工作,在炎热的夏天打开冰箱,人会感到凉爽,问室内温度是否会越来越低? 请用热力学原理加以解释。【答案】一开始,人会感到凉爽,这是由于房间内空气中的内能传递到冰箱内,而此时冰箱输入功率转化的热小于空气进入冰箱的内热能,故空气温度降低,人感到凉爽。随着时间的进行,冰箱输入功率转化的热越来越多地进入房间空气中,空气的温度逐步回升。这样,房间内 的温度不会越来越低。2 朗肯循环采用回热的基本原理是什么?【答案】基本原理是提高卡诺循环的平均吸热温度来提高热效率。 3 如图所示,刚性绝热容器中间用隔板分为两部分,A 中存有高压空气,B 中保持真空。若将隔板抽去,试分析容器中空气的热力学能如何变化?若容器中所装的为固定隔板,隔板上有一小B 两侧压力相同时A 、B 两部分气体的热力学能如何变化?孔,气体从A 泄露入B ,试分析当A 、 图【答案】将气体视作一个控制质量,由于气体向真空作无阻自由膨胀,不对外界作功,所以过程功又因为容器绝热,所以过程的热量也即热力学能不变。根据热力学第一定律所以有气体的热力学能变化如果有固定隔板,隔板上有小孔,则气体从A 中泄露入B 中,若隔板绝热,则过程为A 对5的充气过程,因为A 部分气体对部分作推进功,充气的结果是A 部分的热力学能比原来减少,而B 部分气体的比热力学能升高,最后当两部分气体的压力达到平衡,但是A 部分气体的温度比B 低。A 、B 部分的气体应时刻具有相同的温度,B 两部分气体相同时,若隔板是良好导热体,当A 、A 、5两部分气体处于热力学平衡状态,情况与自由膨胀时相同,两个部分气体的比热力学能相等。两部分的总热力学能与两部分的容积成正比。 4 写出下列计算式的适用条件:【答案】式的适用条件是理想气体的任意过程,或者实际气体的定容过程;式的适用条件是任意工质的可逆过程。5 气体在喷管中流动,欲使超间速气加速,应采用什么形式的喷管?为什么?【答案】由题意可知,此时的马赫数故要使超音速气流加速,必须增大喷灌的截面积,所以用渐扩喷管增加流速。6 若热力学第一定律表达式写作 和的两物体之间(图)。经验告诉我们,只要那么该式的使用条件是什么?为什么?【答案】使用条件为准静态或可逆过程。因为只有在准静态或可逆过程时,系统膨胀功才等于 7 均质等截面的直杆夹持在分别维持恒温和不改变,杆子任意截面的温度也不随时间改变而保持恒定。试问杆子是否处于平衡状态? 图【答案】杆子仅是处于稳定状态而非平衡状态。因为杆子各截面温度维持恒定是在外界(温度为和的两个物体)的作用下才成立的,如果撤除和的两个物体,杆子各截面将逐渐趋于均匀一致,所以杆子是处于稳 定状态而非平衡状态。由此可得,平衡必稳定;稳定未必平衡。8 明采用两级压缩,中间冷却压缩气体时,如要使总耗功最小,中间压力其中为第二级压气体出口压力,而为第一级压气机的进口压力。【答案】若两级压缩过程的多变指数为n ,则两级压缩工程中所消耗的功为: 若中间定压冷却充分,即可得: 则有: 求并令其为零,得:此即表明当时,二级压缩所消耗的总功最小。二、计算题9 叶轮压气机质量流量 【答案】图如图所示,1-2过程为可逆绝热过程,1-2 过程为实际的不可逆过程。 空气不可逆扩压到0.5MPa ,绝热效率为0.92,空气比热按定值比容求进出口的熵差、熵流、熵产和做功能力损失。环境 图依据绝热过程方程可求得经历可逆绝热过程时出口的温度为: 由绝热效率可得: 进出口熵差: 由压气机的压气过程可认为是绝热的,故:由稳态稳流的绝热过程熵方程式知熵产为: 做功能力损失为: 一、简答题考研试题
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