2017南京航空航天大学817热力工程学考研真题

2017南京航空航天大学817热力工程学考研真题

真题原文：

南京航空航天大学
2017 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: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②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；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！
一、简答分析题（50 分）
1、（5 分）绝热真空刚性容器内充入理想气体后，容器内气体的温度与充气前气体的温度一样。这个说
法正确吗？简要说明理由。
2、（5 分）A 热机的 效率比 B 热机高，A 热机的热效率是不是也一定比 B 热机高？请简要说明理由。
3、（5 分）试证明理想气体 T-s 图中，通过某点的定容线比定压线更加陡峭。
4、（6 分）判断下列 2 个过程是否可逆。并扼要说明原因。
1) 对刚性容器内的水加热使其在恒温下蒸发。
2) 对刚性容器内的水作功使其在恒温下蒸发。
5、（6 分）用水泵输送容器内的热水到一定高度的另一个系统内，为防止热水在输送过程中可能产生的
汽化，试分析水泵应该装在容器下还是容器上若干米处？
6、（6 分）在焓湿图上绘出降温除湿过程 1-2，并在图上表示出从 t1>td降温到 t2<td后湿空气内水蒸气分
压力的变化大小。
7、（7 分）某闭口系统经历一个可逆过程从状态 1 变化到状态 2，如下图所示，工质视为理想气体。试
分析该过程是吸热还是放热，是对外做功还是外界对其做功。如果是不可逆呢？并简述理由。
8（10 分）一小瓶温度为TA 的氦气，放置在一个封闭的保温箱内，小瓶由绝热材料制成。设箱内原为真
空，由于小瓶漏气, 瓶内氦气的温度变成TA 箱内氦气的温度为TB ，试分析 ,中哪一个最大？哪一个最小？
二、（10 分）某种理想气体初态为 P0、T0，经可逆绝热膨胀到 P1，然后在体积不变的情况下温度缓慢恢
复到 T0，此时压力为 P2。
试求：1）在 P-v 图上画出此热力过程；
三、（10 分）某活塞式压气机从环境吸入空气，压入储气罐中。压气机开始工作前，储气罐上仪表显示
表压 50kPa，温度 17℃。压气机每分钟吸气量为 0.2m
3。储气罐容积为 9.5m
3。问经过多少分钟后，压气
机才能使储气罐内气体的状态为 0.7MPa、50℃？已知环境空气参数为 15℃、100kPa。
科目代码：817 科目名称：工程热力学 第 2 页 共 2 页
四、（15 分）空气流过多孔填料的过程可近似视为绝热节流过程。现有一股空气流过多孔填料后，压力
由 0.22MPa 降低到 0.18MPa。然后从 800K 的恒温热源吸热，使空气定压地从 30℃升高到 120℃。已知
环境温度为 30℃，空气视为定比热的理想气体， 1.005 / ( )pc kJ kg K   。
试求：1）1kg 空气由于其在多孔填料内部流动阻力所引起的做功能力损失；
2）1kg 空气由于不等温传热过程所引起的做功能力损失；
3）1kg 空气在以上过程中的总做功能力损失。
五、（15 分）氧气瓶容积为 0.04m
3，内盛有压力 51p Pa   150 10 的氧气，其温度与室温相等，
1 0 t t   27℃ 。 已 知 氧 气 的 比 热 比 k 1.4 ， 定 压 比 热 容 c kJ kg K p   0.918   ， 气 体 常 数R kJ kg K g   0.260   。试确定：
1）当开启阀门使压力迅速下降到 52p Pa   70 10 时，瓶内氧气所能达到的最低温度 2
t ，以及此过程中所释放出氧气的质量；
2）当开启阀门极为缓慢地放气至 52p Pa   70 10 ，使瓶内气体始终保持在 27℃时，此过程中所放出氧气的质量，以及瓶内氧气与周围环境间的换热量。
六、（15 分）一架正准备起飞的单发战斗机，被绳索水平固定在航母甲板上。其装备的喷气式发动机压
气机增压比为 9。温度为 7℃、压力为 95kPa 的环境空气以 20kg/s 的流量被发动机吸入。航空煤油的热
值为 42500kJ/kg，发动机的油耗为 0.5kg/s。假设发动机循环为理想布雷登循环，工质视为理想气体，
cp=1.004kJ/(kg.K)。忽略燃油加入带来的气体出口质量增加，忽略不可逆因素，忽略发动机进气速度。
试求：1）此时喷管出口的流速；
2）绳子的受力。
七、（15 分）CO2 从储气罐进入一个喷管，喷管效率（即速度系数）  0.92 。储气罐内 CO2 的压力为
1.5MPa，温度为 30℃。当喷管出口截面处的环境压力为 0.25MPa 时，问应采用什么类型的喷管？此时
喷管出口处的气体温度、气体流速及马赫数 Ma 各为多少？当喷管出口截面积 22 A mm 100 时，试求质量流量。CO2视为定比热容理想气体，
八、（20 分）一个 4 缸 4 冲程总排量（排量即上止点与下止点之间的气缸容积之差）为 1.6L 的汽油发动
机，在压缩比为 11 的某理想循环下工作。加热和进、排气过程都可以认为是定容过程，压缩和膨胀过
程都可以认为是 n=1.35 的多变过程。环境状态为 110kpa、27℃。由于材料与结构限制，发动机能承受
的最大压力为 5MPa。
试求：1）画出该循环的 p-v 图和 T-s 图；
2）求该发动机的效率；
3）如果整机功率为 20kW，它的转速是多少（转/分钟）？
4）若发动机能承受的最大压力相同，请作图分析该循环与奥托循环的效率哪个更高？

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