合肥工业大学2009年攻读硕士学位研究生入学考试命题（工程热力学）

总 3 页 第 1 页 合肥工业大学2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目：工程热力学 （适用于动力机械及工程、制冷与低温工程） （各位考生请注意：答题请写在报考点统一发放的答题纸上，写在试卷上的一律无效） 一、 答下列问题（每题6分，共60分） 1. 试述可逆过程的特征及实现可逆过程的条件。 2. 状态量(参数)与过程量有什么不同?常用的状态参数哪些是可以直接测定的？哪些是不可直接测定的? 3. 试述膨胀功、技术功和流动功的意义及关系，并将可逆过程的膨胀功和技术功表示在p-v图上。 4. 已知某理想气体的比定容热容cV?a?bT，其中a、b为常数，试导出其任意两个状态间的比热力学能差?u、比焓差?h和比熵差?s的计算式。 5. 试检验下列热力学关系式哪一个正确？ ??v???p?(1) cp?cV??T???? ??T?p??v?T??v???p?(2) cp?cV?T???? ?T?v??p??T226. 将蒸气在不同压力下的定压发生过程描述在p—v图和T—s图上，可将蒸气的热力性质归纳为一点、二线、三区以及五态，请说明其含义。 7. 压气机高压比时为什么采用多级压缩中间冷却方式？ 8. 指出下列说法错误所在：（1）不可逆过程中系统的熵只能增大不能减小；（2）系统经过一个不可逆循环后，系统的熵必增大。 9. 未饱和湿空气而言，为什么湿球温度总是低于干球温度而高于露点温度？ 10. 压力为0.8MPa的空气进入一渐缩喷管(右图所示)，射向压力为

0.1MPa的空间，假若在喷管的出口端沿截面切去一段，出口截面上的压力、流速及流量将如何变化？

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题一（10）附图 二、计算题（共90分） 1. 空气在某压气机中被压缩。压缩前空气的参数为p1?0.1MPa,v1?0.9m3/kg；压缩后的参数是p2?0.8MPa,v2?0.2m3/kg。假定在压缩过程中，每千克空气的热力学能增加146kJ，同时向外放出热量50kJ，压气机每秒生产压缩空气10kg。试求：(1)压缩过程中对每千克空气所做的功；(2)每生产1千克的压缩气体所需的功；(3)带动此压气机至少要多大功率的电动机?（12分） 2. 一容积为0.15 m3的贮气罐，内装氮气，其初压力p1＝0.55MPa，温度t1＝38℃。若对氮气加热，其压力、温度都升高。贮气罐上装有压力控制阀，当压力超过0.7MPa时，阀门便自动打开，放走部分氮气，即罐中维持最大压力为0.7MPa，问当贮气罐中氮气温度为285℃时，对罐内氮气共加入多少热量? 设氮气比热容为定值。（14分） 3. 空气流经某些可逆过程后分成两股,如下图,设在这些过程中,可以与空气流进行热量交换的热源只有一个，T=500K。试确定这些过程中空气流与热源之间的净传热量Qnet以及与外界之间传递的净功量Wnet。（14分） 4. 空气以V=150m/s的速度在风洞中流动，温度计读数为70℃，求空气实际温度。（6分） 5. 活塞式内燃机定容加热循环的参数为p1=0.1Mpa，t1=27℃，压缩比ε=6.5，加

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热量q1=700 KJ/kg，假设工质为空气且比热为定值，试求循环净动及循环热效率。（13分） 题二（5）中内燃机循环的T-s图 题二(6)中制冷循环的T-s图 6. 氨蒸气压缩制冷装置中，蒸发器中的温度为-20℃，冷凝器的温度为40℃。已知压缩机出口的焓为1960kJ/kg。循环的T-s图如下。求：(1)循环的制冷系数；(2)如用膨胀机代替绝热节流阀进行可逆绝热膨胀，求循环的制冷系数。（12分） t/℃ p/MPa h?/(kJ/kg) h??/(kJ/kg) s?/[kJ/(kg?K)] s??/[kJ/(kg?K)] 1657.428 1710.600 3.840 4.830 9.096 8.350 -20 40 0.190 219 1.554 354 327.198 609.472 7. —绝热刚体气缸，被一导热的无摩擦的活塞分成两部分。最初活塞被固定在某一位置，气缸的一侧储有0.4MPa、30℃的理想气体0.5kg，而另一侧储有0.12MPa、30℃、0.5kg的同样气体。然后放松活塞任其自由移动，最后两侧达到平衡。设比热容为定值，试求：(1)平衡时的温度(℃)；(2)平衡时的压力(MPa)。（3）整个气体的熵变值。(13分) 8. 湿空气的温度为50℃，相对湿度50%，试求其绝对湿度和水蒸气分压力（50℃时饱和压力Ps=0.12355bar，密度?s=0.08302kg/m3）（6分） 附：空气Rg=0.2871 KJ/kg.k Cp0=1.004 kJ/kg.k