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工程热力学试题集
18. 1994年流体机械专业研究生入学综合试题工程热力学
部分
一. 基本知识（每题5分，共20分）：
１. 理想气体是一种实际上不存在的假想气体，它作了哪些假设？什么条件下，实际气体成为理想气体？
２. 在p-v图和T-s图上如何判断过程线1-2的q、?u、?h、w的正负？
３. 同一种工质的两条可逆绝热过程线在状态参数坐标图上可以相交吗？为什么？
４. 热力学第一定律的第一解析式、第二解析式和稳定流动能量方程之间有何联系？
二. 计算题（每题15分，共30分）：
１. 临界点是二级相变点，过该点的定温线的一、二阶导数均连续且等于0。已知水的临界点参数为：pc＝221.297bar，tc＝374.15℃，vc＝0.00326m3/kg。试求其范得瓦
a尔方程(p+2)(v-b)＝RT中的常数a和b。
v ２. 一个水蒸汽的理想循环，汽轮机的有关参数为p0＝3.43MPa，t0＝435℃，pc＝0.005MPa，不计水在泵中的焓升。求：①朗肯循环的热效率；②和朗肯循环初终温度相同的卡诺循环的热效率；③朗肯循环的平均吸热温度。已知： p=3.43MPa，t=435℃时，
h=3305.038kJ/kg，s=6.970332kJ/(kgK)； p=0.005MPa时，ts=32.9℃,
h'=137.8199kJ/kg，s'=0.4766404kJ/(kgK)， h\，s\。
答案：
一．基本知识
1．所谓理想气体，是一种假想的实际上不存在的气体，假定其分子是一些弹性的、不占体积的质点，分子间无相互作用力。当压力趋近于零时，实际气体成为理想气体。 2．如图
p T, n=1 v, n→?∞ p, n=0 T A s, n=k v s, n=k v, n→?∞ p, n=0 T, n=1 A s 在p–v图上 在T–s图上
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1) 沿定容线进行的过程，不作膨胀功。指向定容线左侧的过程，dv<0，工质被
压缩，并接受外功；指向定容线右侧的过程，dv>0，工质膨胀，对外作功。 2) 沿定压线进行的过程，不作技术功。指向定压线上方的过程，dp>0，工质压
力升高，作负的技术功（接受外界的技术功）；指向定压线下方的过程，dp<0，工质压力下降，对外作技术功。
3) 沿定温线进行的过程，内能与焓的变化为零。指向定温线上方的过程，dT>0，
工质内能和焓增加；指向定温线下方的过程，dT<0，工质内能和焓减少。 4) 沿定熵线进行的过程，即可逆绝热过程，传热量为零。指向定熵线左侧的过程，
ds<0，dq<0，工质向外传热；指向定熵线右侧的过程，ds>0，dq>0，工质从外界吸热。
3．不可以（1分）。如果可以的话，以该两条相交的绝热过程线和与它们都相交的另一条过程线（如定温、定压、定容等等）共同组成一个热力循环（2分），该循环只有一个过程发生传热，显然违反热力学第二定律的开尔文-普朗克说法，进一步研究可以发现它还违反热力学第一定律。因此同一种工质的两条可逆绝热过程线在状态参数坐标图上不可以相交（2分）。
4．热力学第一定律的第一解析式、第二解析式和稳定流动能量方程之间的关系
q=?u + w q=?u+?(pv)+
12
?c+g?z+wi 2q= ?h + wt
二．计算题
1．(见12. 东北大学材料与冶金工程学院热能工程系1996级《工程热力学》期末试题B卷)
2．h1=3305.038kJ/kg，∵ s1=6.970kJ/(kg?K), ∴ s2=6.970kJ/(kg?K)
s?s'6.970?0.4766x2=2=0.8199 ?s\?s'8.3960?0.4766∴ h2=h'(1-x2)+h\2=137.82?(1-0.8199)+2561.59?0.8199=2125.07kJ/kg h3=137.82kJ/kg
h?h23305.038?2125.07??t=1=37.26%
h1?h33305.038?137.82?c=1–T?T232.9?273.15=1–=0.5678 T1435?273.15h?h3q13305.038?137.82?1?=487.74K ?s3?1s1?s36.970332?0.4766404注：原来第一大题的前两小题如下
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1． 一金属杆，一端与沸水接触，另一端与冰接触，即两端温度维持不变，经过一定时间后，金属杆
各部分温度均不随时间发生变化，此金属杆是否处于热平衡状态？为什么？
2． 气球在太阳光下被晒热，里面的空气进行的是什么过程？在p-v图、T-s图上画出过程线的大致
位置。
经验算复核，认为题目偏难，故改为如今模样。 答案：
1． 此金属杆不处于热平衡状态（2分）。由热力学第零定律可以推论，互为热平衡的系统必然具有数
值上相等的热力学参数来描述其热平衡的特性，这个参数就定义为温度（1分）。本题中，金属杆各部分温度虽然不随时间发生变化，却互不相等，不符合上述推论，因此它不处于热平衡状态（2分）。
2． 气球受热膨胀，其橡胶膜弹力也增大，相应增大气体压力，因此有dt>0（或dT>0），dp>0和dv>0
（1.5分）。过程线如图所示，是n<0的多变过程（0.5分）。
p T, n=1 v, n→?∞ p, n=0 T A s, n=k v
s, n=k v, n→?∞ p, n=0 T, n=1 A s 在p–v图上（1.5分） 在T–s图上（1.5分）
19. 1995年热能工程研究生入学《工程热力学》试题
一. 选择：（每空一分，共10分）
1. 水在临界温度下的汽化潜热是（ ）。
①0kJ/kg；②539.15kcal/kg；③2257.31kJ/kg；④539.15kJ/kg
?T2. ?J＝()h是（ ）。
?p ①压缩系数；②温度系数；③焦耳-汤姆逊系数；④膨胀系数；⑤制冷系数。
3. 一个气球在阳光下被晒热，里面的空气进行经历吸热、压力升高和膨胀的过程，其过程指数为（ ）
①1 4. 压气机按（ ）过程压缩空气耗功少。 ①绝热过程；②定压过程；③定温过程；④多变过程 5. 下面各式中，（ ）是普遍适用的热力学第一定律解析式。 ①dq=du+dw；②dq=du+pdv；③dq=cvdT+pdv；④dq=dh-vdp 6. 下列参数中（ ）不是状态参数。 62 工程热力学试题集 ①熵；②定压比热；③焓；④热量中的可用能。 7. 水的三相点温度是（ ）。 ①0℃；②100℃；③374.15℃；④0.01℃。 8. 下列的（ ）又称为相图。 ①p-v图；②p-T图；③T-s图；④h-s图 9. 当渐缩渐扩喷管前后压力数值为（ ）时，喷管出口气体的流速最大。 ①200bar，50bar；②50bar，20bar；③20bar，10bar；④10bar，1bar 10. 典型的不可逆因素不包括（ ）。 ①摩擦；②温差传热；③等熵绝热压缩；④绝热节流 二. 简单回答下列问题：（每题5分，共35分） 1. 某封闭热力系统经历一熵增的可逆过程，则该热力系统能否再经历一绝热过程回复原态？若开始时进行的是熵减的可逆过程呢？ 2. 何谓湿空气？何谓湿蒸汽？湿空气中的水蒸汽和湿蒸汽中的水蒸汽所处的热力学状态有什么不同？ 3. 一桶河水（约25kg）与一杯开水（约0.5kg）相比，所具有的热能谁多？能的可用性谁大？ 4. 试将从干饱和蒸汽开始压缩的蒸汽压缩式制冷循环12341定性地画在带有饱和曲线的T-s图上。 5. 跨音速喷管和扩压管的根本区别在于什么？ 6. 简要说明多级压缩中间冷却的目的。 7. 热量和内能（热力学能）有什么区别？有什么联系？ 三. 计算：（15分） 设有1kg的理想气体进行可逆循环，如图所示，其中1-2为定熵过程，2-3为定温过程，3-1过程在T-s图上是经过原点的一条直线，并且已知T1=300K，T2=600K。 1.试在p-v图及T-s图上画出这个循环； 2.指出过程1-2、2-3和3-1中热量q、功w和内能（热力学能）变化?u三者的正负号或零； 3.计算该循环的热效率。（比热和气体常数为定值，其具体数值与本题无关。） 四. 计算：（15分） 国产20万千瓦汽轮发电机组的新蒸汽参数为 三题图 13.24MPa，535℃，排汽参数为5200Pa，再热参数为2.16MPa，535℃。试求再热循环的循环热效率?t。 已知：13.24MPa， 535℃时，h=3427.53kJ/kg，s=6.548kJ/(kgK) 13.24MPa，33.93℃时，h= 154.01kJ/kg，s=0.486kJ/(kgK) 2.16MPa， 535℃时，h=3542.83kJ/kg，s=7.493kJ/(kgK) 2.16MPa，259.8℃时，h=2921.08kJ/kg，s=6.548kJ/(kgK) 63