2016年南京航空航天大学917工程热力学(专业学位)考研真题

资料内容：

2016年南京航空航天大学917工程热力学(专业学位)考研真题

真题原文：

南京航空航天大学
2016 年硕士研究生招生考试初试试题（ A 卷 ）
科目代码: 917 满分: 150 分 科目名称: 工程热力学(专业学位)
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、简答题（60 分）
1. （5 分）有人认为一个物体的温度越高，其含有的热量越高，因此能够对外做出更多的
功。请就此观点进行简要分析。
2. （5 分）试判定比体积、比热力学能、比焓、比熵以及比热这 5 个参数，哪些是状态参
数？
3. （5 分）不可逆过程就是指工质不能恢复到初始状态的热力过程。请简要分析该说法是
否正确。
4. （5 分）如图 1 所示，有任意两个热力过程 a-b 和 a-c。假设 b 和 c 点处于同一个绝热等
熵线上，请分析和判定U ab和U ac的大小关系。
图 1
5. （5 分）现有 1kg 的某理想气体，其温度同环境温度相同。有人认为由于其温度同环境
温度一致，因此该理想气体的热力学能 为零，并无法对外输出功。请简要分析该观点是
否正确。
6. （5 分）气体在喷管内绝热流动，无论是否可逆，出口速度都可以用c h h f 2 0 2   2  来
计算，这是否意味着可逆过程和不可逆过程所得到的效果是相同的？请简要分析。假设忽
略进出口势能差。
7. （6 分）理想气体流经某绝热节流装置，节流前温度为 300K，压力为 1MPa，节流后压
力降低为 0.7MPa。请分析节流后该气体的温度是大于、小于还是等于 300K。假设忽略进
出口的动能和势能变化。
8. （6 分）某绝热储气罐内，存储有温度为 25℃的空气。试预估当储气罐内压力处于什么
范围时，打开放气阀排气，会在阀门附近出现结冰的现象？假设环境压力为 0.1MPa，相对
科目代码：917 科目名称：工程热力学(专业学位) 第 2 页 共 4 页
湿度不为零。
9. （8 分）某可逆正向循环如图 2 所示，过程 1-2 为温度随熵线性变化的过程，过程 2-3 为
等熵过程，过程 3-1 是等温过程。试求该循环的热效率。假设 T2=554K，T1=277K。
图 2
10. （10 分）试判断 1kg 理想气体是否可以实现压力降低、同时温度升高且对外做功的可
逆多变过程？如果可以，请指出多变指数 n 所处的范围；在 T-s 图上表示出该过程并用面积
表示出该过程的焓变。
二、（10 分）一定质量的气体，经过一个不可逆过程 A，从温度为 1000K 的恒温热源吸热
100kJ，达到终态后其热力学能增加 30kJ，然后再通过可逆过程 B 恢复到初始状态。在该可
逆过程中系统继续同 1000K 的热源发生热量交换。热力过程 A 和 B 共造成热源的熵增为
0.01kJ/K。请求：热力过程 A 和 B 中气体分别同外界交换的功？热力过程 B 中气体同 1000K
热源之间的换热量？
三、（10 分）一个绝热气瓶中装有温度为 TA 的氮气，将其放置在一个刚性真空保温箱内。
由于气瓶的漏气，气瓶内氮气的温度变为 TB，保温箱内氮气的温度变为 TC。试分析 TA、TB
和 TC 中，哪一个最大，哪一个最小？假设氮气为理想气体。
四、（10 分）一台空气压缩机，进口环境气体温度为 21℃，压力为 0.1MPa，储气筒上的压
力表读数为 1.5MPa。假设空气为理想气体，k R J kg K    1.4, 287 g  。请分析：
采用单级绝热压缩方案时，压缩机出口气体温度；
采用带完全中间冷却，理想的两级绝热压缩方案（此时耗功最小）时，压缩机出口气体
温度；
相比单级绝热压缩，两级压缩中耗功量减小的百分比。
五、（10 分）有研究者设计了一种能量分离装置，可以将 65℃热水中占质量 20%的部分增
温至 100℃，而将剩下 80%的部分通过和环境（15℃）充分热量交换后，降温至 15℃。
4186 H O c J kg K   。请分析：
利用工程热力学相关知识，分析该设计方案是否可行；
如果能够实现，确定 65℃热水变成 100℃高温水的极限比例。
六、（10 分）某内燃机按照理想定压加热循环工作，循环初始状态为 40℃，0.98bar，压缩
比为 15，定压预胀比为 7.5，膨胀终了压力为 2.5bar。请在 P-v 图上表示出该热力循环，确
定循环中最高温度和循环热效率，并与同温度范围内卡诺循环热效率相比较。空气视为理
想气体，c J kg K p   1004  ，k 1.4。
七、（20 分）研究者利用一个压力恒定为 0.6MPa，温度保持为 405K 的气源，通过一个喷
管为试验段提供超音速气流，试验段进口压力保持 0.15MPa。方案论证中有人提出相比空
气为工质，采用氦气为工质可以实现更高的气流速度。假设氦气和空气均可以视为理想气
体，喷管流动视为等熵流动，忽略进口速度，c J kg K p Air ,   1004  ，c J kg K p He ,   5234   ，
1.4 Air k  ， 1.667 He k  ， R J kg K g Air ,   287   ， R J kg K g He ,   2094  。试问：1) 确定喷管的结构类型；2) 分别以空气和氦气为工质时，喷管出口的绝对速度以及马赫数；3) 分别以空气和氦气为工质时，喷管最小截面处气体的温度；分析和判定该方案是否可行。1)2)4)
八、（20 分）某理想燃气轮机动力装置中，进气温度为 280K，压力为 0.1MPa，循环增压比
为 25，燃烧室出口温度为 2150K。为了充分利用排气中的能量，工程上常会应用回热方式，
即用排出的高温废气来预热进入燃烧室的空气。假设回热器的回热效率为 100%，空气视为
理想气体，k R J kg K c J kg K      1.4, 287 , 1004 g p    。试问：
1) 该动力装置理想循环和回热循环过程在 T-s 图上的表示（并标出 1~6 各点位置）；
2) 两种循环方式下的燃气轮机的热效率和单位质量空气所能输出的功。

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