1998-2008同济大学硕士研究生入学统一考试工热考试真题

同济大学历年考研真题816工程热力学1998年~2008年同济大学1998年硕士生入学考试试题一、概念题（每题5分，共40分）1．何为准静态过程？2．开口系统热力过程中的熵变化量S2—S1可由哪几部分组成？3．试分析提高蒸汽热力循环的途径或方法。4．在焓湿图上表示出湿空气的绝热加湿过程并作简单分析。5．试证明理想气体的定压摩尔比热与定容摩尔比热之差等于通用气体常数，即Mcp-Mcv=R0。6．比较开口系统和闭口系统焓的异同点。7．如果进行高压比大流量的压缩制气过程，采用什么方法较为合理？8．空气冷却塔中，用环境温度下地空气可以讲热水冷却到比环境温度更低温度的状态，试问是否违背热力学第二定律，为什么？二、计算题（每题15分，共60分）1、在某绝热不可逆循环空气压缩制气过程中，气体的压力由p1=0.1MPa提高到p2=1.2MPa，耗功量为35kW，设空气的定压质量比热cp为常数，初温为20℃，气体流量为500kg/h。求：排放气体的温度和过程的当量绝热指数。2、设有一热机置于大气压下的有限热容量的热源和冷源之间。热源为1000kg和20℃的水，冷源为50kg和-5℃的冰。求（1）热机最大做功量和最终温度分别为多少？（2）如果热源和冷源直接接触，最终温度为多少？（水cp=4.19kJ/kg·K，冰cp=2.00kJ/kg·K，冰的溶解潜热r=333.27kJ/kg）3、空气压力p1=0.1MPa，温度t1=20℃和流速为v1=250m/s，流经扩压管后的出口流速为v1=15m/s，求理想流动状态下地出口压力、出口温度和扩压管的类型。4、证明任何两条准静态绝热线不相交。同济大学1999年硕士生入学考试试题一、概念题（每题5分，共40分）1．何谓热力学状态公理？2．试比较开口系统和闭口系统的异同点。3．何谓多变比热？4．如何从干、湿球温度求得相对湿度？5．分析提高郎肯循环热效率的途径。6．实际气体的音速为状态参数吗？试作简单分析。7．余隙对气体压缩过程有何影响？如何控制？8．简述缩放喷管用作缩放扩压管的可能性。二、计算题（每题15分，共60分）1、若二氧化碳气体的状态用范德瓦尔斯方程描述，即：p=RT/(v-b)-a/v2，其中R为气体常数，a和b为分子作用力和分子体积有关的系数，求该气体处于300K和0.2MPa时的质量定压比热和定容比热之差，即cp-cv=？（设a=0.3657m6Pa/mol，b=4.28×10-5m3/mol）2、在较冷的季节，有一个采用电加热的房间的平均温度为10℃，假如用该机所耗的功率来驱动热泵工作，它在室外温度为5℃和水散热器之间工作。如果水散热器的温度比房间的温度高20℃，求该房间最大可能的温度为多少？3、在一个封闭绝热刚体的圆筒内，有一个绝热无摩擦可自由活动的滑板。该滑板将圆筒分为A和B两个空间。设初始时A和B内的状态参数分别为：pA0=0.3MPa，pB0=0.2MPa，TA0=TB0=10℃，VB0=2VA0，在B室中有一个弹簧机构，弹性力F=1.5Δx，Δx为滑板位移变量，初始时位移变量Δx=0，求该系统内状态参数的终态值。（圆筒内的气体为空气，绝热指数k=1.4）4、某直径为D=85mm的水平管道内，空气作绝热稳态流动。如果在截面1-1处的压力为p1=0.2MPa和t1=220℃，在截面2-2处的压力为p1=0.1MPa和t1=200℃。求气体的流量、两个截面处的流速和该过程中熵的变化。如果环境温度为20℃，求流动过程中的可用能损失。同济大学2000年硕士生入学考试试题一、概念题（每题5分，共40分）1．试述准静态过程与可逆过程的区别。对简单可压缩系统，容积功pdvw的使用范围是什么？2．20℃的空气通过膨胀能够达到的最大流速是多少？3．试证明工作于温度分别为TH和TL的两个热源之间的一切不可逆的制冷机，其制冷系数ε必定小于工作于两个相同热源之间的可逆制冷机的制冷系数。4．气缸内储有完全不可压缩的流体，气缸的一端被封，另一端是活塞，气缸是静止的，且与外界无热交换。问：（1）活塞能否对流体做功？（2）流体的压力会改变吗？（3）若用某种方法把流体的压力从2bar提高到20bar，流体的内能是否变化？焓是否变化？5．卡诺定理是否意味着“热效率愈高的循环，其不可逆性就越小”？为什么？6．当内燃机循环最高压力和最高温度为限定条件时，试用T-s图比较定容、定压、混合加热循环的压缩比、加热量及热效率。7．为什么有温差的不可逆传热，其最后效果可归结为机械能的损失。8．多级压缩的中间冷却器有什么作用？为什么采用多级压缩中间冷却？二、计算题（每题15分，共60分）1、在M=2的空气流中，当设置的温度计读数为267℃时，空气流的实际温度是多少度？（空气绝热指数k=1.4）2、一燃气轮机用一节流阀控制其输出功率。设燃气稳定流过燃气轮机期间所经历的是准静态的绝热过程。当燃气轮机全负荷运行时，节流阀前的燃气压力为4.2×105Pa，温度为750℃，节流阀基本全开，但压力降低200Pa，燃气轮机出口压力为105Pa。求（1）在全负荷运行下，每千克燃气所输出的净功wnet；（2）若燃气轮机在75%负荷（每千克燃气输出的净功为全负荷的75%）运行下，求进入燃气轮机的燃气压力p。设燃气可按理想气体计，cp0=1.003kJ/(kg·K)，k=1.4，外部机械摩擦不计。3、对于蒸汽锅炉，1100℃的燃烧气体在把热传给水并冷却到540℃的期间，假设水在205℃蒸发，问由这个不可逆传热引起的熵变是多少？而当周围温度为25℃时，不可用能增加多少？取水的汽化潜热是1920kJ/kg。4、一活塞-气缸装置，中间有一完全透热的刚性隔板将它分为A、B两腔，隔板静止不动，气缸壁和上、下两活塞面都是绝热的。A腔中有1kg初温为25℃，初压为1bar的空气；B腔中充有2kg空气，其初温也为25℃，初压为2bar。现缓缓地压缩B腔中的空气，使A腔中的空气向大气作等压膨胀。试求B腔中空气在压缩时的过程方程式，即该多变过程的指数n。（设空气的比热容为定值，比热比k=1.4）同济大学2001年硕士生入学考试试题一、选择题（共15题，每题2分，共30分）1、均质等截面杆两端的温度由分别维持t1、t2的两热源保持t1、t2不变，取此杆为系统，则系统处于（）A.平衡状态，因其各截面温度不随时间而改变；B.非平衡状态，因其各截面温度不等；C.平衡状态，因其各截面温度不随时间而改变，且流入系统的热量等于流出系统的热量；D.非平衡状态，因其处于重力场中。2、某理想气体自状态1经历一可逆多变过程到达状态2，其温度下降，熵增大，则气体（）A.压力升高、比容增大，对外作正功；B.压力降低、比容增大，对外作正功；C.压力升高、比容减小，对外作负功；D.压力降低、比容减小，对外作负功。3、实际气体的压缩因子Z定义为Pv/(RT)，其值（）（A）I；（B）I；（C）=I；（D）不同气体在不同条件下可大于、等于、小于14、工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内（）（A）储能不变，熵增大；（B）储能不变，熵不变；（C）储能增大，熵增大；（D）储能增大，熵不变。5、理想气体的比热是（）A.常数；B.随气体种类不同而异，但对某种理想气体而言，比热为常数；C.随气体种类不同而异，但对某种理想气体某种过程而言，比热为常数；D.随气体种类不同而异，但对某种理想气体某种过程而言，比热是温度的函数。6、迈耶公式cp-cv=R（）（A）仅适用于理想气体，定比热；（B）适用于任意气体，但要求定比热；（C）适用于理想气体，是否定比热不限；（D）适用于任意气体。7\容积为1m3的容器中充满氮气（R=0.297kJ/(kg·K)），其温度为20℃，表压力为1000mmHg，为确定其质量，下列四种计算中哪个正确？（pb=1atm）（）A.m=pV/(RT)=1000×1/(0.297×20)B.m=pV/(RT)=1000×1/(0.297×293.15)C.m=pV/(RT)=((1000/760)×101325×1)/(0.297×293.15)D.m=pV/(RT)=(((1000/760)+1)×101325×1)/(0.297×293.15)8、有位发明家声称他发明了一种机器，当这台机器完成一个循环时，吸收了100kJ的功，同时向单一热源排出了100kJ的热，这台机器（）A.违反了第一定律；B.违反了第二定律；C.违反了第一定律和第二定律；D.既不违反第一定律也不违法第二定律。9、对于任何一个过程，第二定律要求体系的熵变为（）(A)正数或零；（B）零；（C）负数或零；（D）正数或零或负数，但不能说定是哪一种。10、卡诺定理指出（）A.相同温限内一切可逆循环的热效率相等；B.相同温限内可逆循环的热效率必大于不可逆循环的热效率；C.相同温度的两个恒温热源间工作的一切可逆循环的热效率相等；D.相同温度的两个恒温热源间工作的一切循环的热效率相等。11、经不等温传热后（）A.热量的可用能和废热均减少；B.热量的可用能减少，废热增大；C.热量的可用能不变，废热增大；D.热量的可用能不变，废热减小。12、闭口系工质经历可逆变化过程，系统对外作功20kJ，与外界换热-20kJ，则系统熵变（）(A)增加；（B）减少；（C）不变；（D）不能确定。13、已知氢气的最大转回温度为-80℃，则压力为10MPa，温度为60℃的氢气绝热节流后温度（）(A)升高；（B）降低；（C）不变；（D）（A）（B）（C）都有可能。14、压力p1=1MPa，温度T1=473K的空气流可逆绝热流经缩放喷管，已知喷管喉管截面上温度Tc=394K，出口截面上温度T2=245K，则喷管各截面上最大流速Cmax为（）A.Cmax=2452874.12KRT=313m/sB.Cmax=3942874.1KRTc=399m/sC.Cmax=473287)14.1/(4.12)1/(21RTKK=974m/sD.Cmax=)245473(10042)(221TTCp=677m/s15、某绝热蒸汽轮机相对内效率oi=0.91，蒸汽在该汽轮机内膨胀过程中（）(A)熵不变；（B）熵增大；（C）熵减小；（D）熵如何变化不定。二、简答题（共5题，每题4分，共20分）1．刚性容器内湿空气冲入干空气，若平衡后温度不变，问容器内湿空气的相对湿度φ、含湿量d和水蒸气的分压力pv如何变化，为什么？2．锅炉汽包里的高压热水进入低压容器后会发生什么现象？为什么？3．试问：状态方程为p(v-b)=RT的气体，当b为正值时，经绝热节流后温度是否降低？为什么？4．有人提出一循环1-3-2-1：1-3是可逆定温吸热过程、3-2是可逆绝热过程、2-1为不可逆绝热过程，如图所示，其中1、2、3分别为三个平衡状态，试问此循环能否实现，为什么？5．举例说明孤立系统熵增与系统内过程进行方向的联系。三、计算证明题（共5题，共50分）1、余容比为0.04的压气机空气进口温度为17℃，压力为0.1MPa，每分钟吸入空气5m3，经不可逆绝热压缩后其温度为207℃，压力为0.4MPa。若室内温度为17℃，大气压力为0.1MPa，求（1）此压气机容积效率；（2）压气机压缩过程的绝热效率；（3）压气机实际耗功率；（4）压缩过程的作功能力损失。设空气比热容为定值，cp=1.004kJ/kg·K，R=0.287kJ/kg·K。（10分）2、某蒸汽循环按基本朗肯循环运行，自过热器来的新蒸汽p1=17MPa，t1=550℃，节流到p2=6MPa，送入汽轮机膨胀机作功，然后排入维持在5kPa的冷凝器。忽略水泵功，求（1）若汽轮机相对内效率oi=0.9，每kg蒸汽在汽轮机内作功；（2）循环热效率；（3）若不节流，蒸汽直接进入汽轮机，汽轮机相对内效率oi=0.9，循环热效率；（4）由于节流及蒸汽在汽轮机内不可逆膨胀而造成的作功能力损失。（T0=290K）（10分）已知：P=17MPa,t=550℃,h=3426.8kJ/kg,v=0.0199213m3/k