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 2013 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（ 45分） 1、 （ 6分）下列热力过程是否可逆，并简单说明判断依据。 1） 对刚性容器内的水搅拌做功； 2） 对刚性容器内的空气缓慢进行加 热，使温度从 300K升高到 370K。 2、 （ 4 分）有人说闭口绝热系统的质量和温度都不会发生变化。请简要分析该说法是否正确。 3、 （ 5 分） 如图所示通用压缩因子图上一状态点 A，其位置表明：在该状态下气体分子之间的相互作用力主要表现为吸引力。该说法是否正确，简要说明理由。 4、 （ 6 分） 某热力系统 由初始状态 A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态 B，若两过程中热源温度均为 rT 。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。 5、 （ 6 分） A、 B、 C 是水蒸气 等温线上的三 个状态点， A 处于液态区， B 处于两相区， C 处于 气 态区，试借助水蒸气状态参数图对比三点压力大小。 6、 （ 6 分） 工质经过一个不可逆循环后，工质的熵将如何变化？工质和高、低热源交换的总热量是否大于循环总输出的功？请分析并简要说明原因。 7、 （ 6 分） 冬季一个封闭的房间内采用电加温器取暖，请简要分析房间内空气的相对湿度和含湿量的变化趋势。 8、 （ 6 分） 压缩比升高对汽油机所对应的 定容加热 理想循环的 热效率 有何影响？是否压缩比越 高 越好？ 科目代码： 817 科目名称： 工程热力学 第 2 页 共 3 页 二、 （ 15分）某工程师设计了如图 1所示的可逆正向循环 A-B-C-A，请在 p-v图上表示出该循 环，并 根据图中参数计算 循环热效率。假设理想气体的比热为定值。 T /KS /(k J/K )04 0 08 0 0135ABC三、 （ 10分）下图中内燃机定容加热循环 1-2-3-4-1与定压加热循环 1-2´-3´-4´-1，其工质均为同种理想气体，在 T3=T3´条件下，画出相应 T-s 图，试分析哪个热效率高？简要说明理由。 四 、（ 10分）压缩空气的压力为 1.2 MPa，温度为 380 K。由于输送管道的阻力和散热，流至节流阀门前压力降为 1 MPa、温度降为 300 K。经 绝热 节流后压力进一步降到 0.7 MPa。试求每千克压缩空 气由输送管道散到大气中的热量，以及空气流出节流阀时的温度和节流过程的熵增（ 假设空气为理想气体， k=1.4，定压比热容为定值1.005kJ/(kg·K) ）。 五 、（ 15分）分析刚性容器绝热充气问题（如下图），管道内空气参数为 00,Tp ，充气前容器内空气参数为 11,Tp ，充气结束后容器内空气参数为 22,Tp 。假设空气为理想气体，比热均视为定值比热，比热比为 vp cck / ，试证明充气前后空气状态参数有如下关系：21010112 )( ppTTkTTkTT。 科目代码： 817 科目名称： 工程热力学 第 3 页 共 3 页 六 、（ 15分）某实验室拥有一台活塞压气机，可以通过 n=1.3的多变过程将环境空气压缩到0.7Mpa。 分析利用该压缩空气， 采用何种 喷管才能够实现出口马赫数达到 1.5， 同时 流量达到 0.5kg/s。请 计算 出 该 喷管 最小截面处的温度 和 喷管 出口截面积 ，并分析压气机 需要消耗的功 。 假设环境空气的压力为 0.1Mpa，温度为 300K， 忽略喷管进口速度。 空气视为理想气体， k=1.4，定压比热容为定值 1.004kJ/(kg·K) 七、（ 12 分） 某人设计了一种装置可以将 0.6Mpa， 300K 的高压空气分为冷、热两股气体。其中冷气的温度为 240K，热气的温度为 315K，压力均为 0.1Mpa，冷、热空气的质量流量比例为 1:3。试分析该设计是否可行？ 假设空气为理想气体， k=1.4，定压比热容为定值1.004kJ/(kg·K) ,环境温度为 300K。 八、（ 13分）空气流入一稳定运行时输出功率为 3600kW的涡轮，流量为 18kg/s，入口状态为 800、 3bar，速度为 100m/s。空气在涡轮内不可逆绝热膨胀并以 150m/s 的速度排出，然后 进入一个扩压管等熵减速至 10m/s、 0.1Mpa。试求： 1）涡轮出口处的压力和温度； 2）空气在涡轮内的熵变； 3）在 T-s 图上表示出整个过程。 假设空气为理想气体， k=1.4，定压比热容为定值 1.004kJ/(kg·K) 九、（ 15分） 某 燃气轮机 采用两级压气机和两级涡轮设计方案， 两级压气机均由第一级涡轮膨胀输出的功 来推动 。 燃烧室出口温度为 1600K，压力为 5Mpa。试求该发动机的理想循环热效率是多少？ 如果考虑长时间 使用 所导致的磨损，压气机的实际效率仅为理想效率的90%。请求出 此 实际 循环 输出的净功是多少？假设压 缩过程的中间压力为最佳级间压力，环境空气为 0.1Mpa、 300K，空气视为理想气体， k=1.4，定压比热容为定值 1.004kJ/(kg·K)