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工程热力学试题集
二．回答问题：
⒈ 渐缩喷管内的流动，在出口速度等于临界速度时（背压比低于临界压力比时）不受背压变化的影响；在出口速度小于临界速度时（背压比高于临界压力比时）受背压变化的影响。
⒉ 否。在两个恒温热源之间，不可逆循环的热效率低于可逆循环的热效率，热效率越接近于可逆循环的热效率，其不可逆性越小。但是，恒温热源不同，其可逆循环的热效率也不同，因此不能说“热效率愈高的循环，其不可逆性就愈小”。 ⒊ 如封闭体系内的流体是不可压缩的，不能用对它作功的方法改变其内能。（q=0，dw=pdv=0，所以?u=0）
⒋ 可以。q=?h+wt，wt=0，所以q=?h。
⒌ 在空气为饱和时，露点温度=湿球温度=干球温度；在空气为未饱和时，露点温度<湿球温度<干球温度。
三． （见19. 1995年热能工程研究生入学《工程热力学》试题）
21．东北大学一九九七年攻读硕士学位研究生工程热力学试
题
一．回答下列问题（每小题3分，共30分）
1． 一个渐缩渐放管道是喷管还是扩压管取决于什么？ 2． 在开口系统中pv是流动功（或称推动功），在闭口系统中它有意义吗？
3． 某报登载一条广告对外转让多功能高效燃水炉技术，你认为该技术可行性如何？
4． 某企业开发出一种柴油发电机，每小时消耗1kg发热量为42000kJ/kg的柴油，可提供10kW的电力。你对此发电机如何评价？ 5． 理想气体与实际气体相比较，有那些偏差？ 6． 热力学第二定律克劳修斯说法的内容是什么？
7． 气体绝热流过一段水平放置的等截面管道后，流速有所增加。这是为什么？ 8． 冰箱冷冻室中是否含有水蒸气？为什么？
9． 由A、B两种气体组成的混合气体，如果它们的质量成分xA>xB，那么它们的摩尔成分是否也一定是yA>yB？
10．生产高压气体为什么要进行多级压缩和中间冷却？ 二．计算题（10分）
一个质量为M的与外界绝热的金属棒，初始时一端温度为T1，另一端温度为T2，
T?T2T1>T2，中间温度从T1到T2均匀分布。当到达均匀的终温Tf =1后，其不可逆损失
2为多少？（环境温度为T0） 三．计算题（15分）
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某渐缩喷管，出口截面积为25mm2，进口空气参数为500kPa、600℃。问背压为多大时达到最大质量流量？最大质量流量是多少？ 四．计算题（15分）
已知氢气的临界压力为1296960Pa，临界温度为33.2K，试计算氢气的范德瓦尔常
RTa数。（提示：范德瓦尔方程p??2）
v?bv五．计算题（15分）
国产30万千瓦汽轮发电机组的新蒸汽参数为16.67MPa，535℃，排汽参数为4900Pa，再热参数为3.84MPa、535℃。试求再热循环的循环热效率?t。
已知：16.67MPa，535℃时，h=3388.86kJ/kg，s=6.4048kJ/(kgK)
16.67MPa，32.95℃时，h=153.042kJ/kg，s=0.4717kJ/(kgK) 3.84MPa，535℃时，h=3526.07kJ/kg，s=7.2118kJ/(kgK) 3.84MPa，302.92℃时，h=2975.72kJ/kg，s=6.4048kJ/(kgK) 4900Pa时，t=32.53℃，h’=136.30kJ/kg，s’=0.4717kJ/(kgK)
h”=2560.95kJ/kg，s”=8.4032kJ/(kgK)
六．计算题（15分）
已知，一团呈球形的、总质量为2×1046kg的氢气，其直径为1.5×1021m，压力为10-11Pa。在万有引力的作用下，该气团会收缩，同时其压力和温度会逐渐升高。假定气团始终不向外放出能量，引力和压力保持相等，当氢气团直径收缩至1.5×109m时，试计算：
1. 引力或压力有多大？
2. 此时气团的比容、温度各是多少？ （氢气始终按均匀的理想气体处理。）
答案：
一．回答下列问题：
1． 取决于管道前后的气体的状态。
2． 有或无。它是由于工质在一定压力下占有一定体积而具有的那部分能量，所以
有意义。一般教科书都认为，只有在流动过程中，pv功才有意义，闭口系统中它没有意义。（这是一个正在争论的问题，而且在工程上意义不大。本题怎样答都算对——专门送分。） 3． 违反热力学第一定律，不可行。（本题有实际背景，1996年某文摘报上就连续
刊载这样一条广告，而且写明地址在西南某省最著名的Z大学东门北侧200米处。）
4． （见 9. 东北大学九五热能《工程热力学》期末考试试题） 5． （见 9. 东北大学九五热能《工程热力学》期末考试试题） 6． 热不可能自发地、不付代价地、从低温物体传到高温物体。
7． 气体流动过程中，质量流量不会变化，流通截面积不会变化，流速增加，那只
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能是比体积变大。绝热过程比体积变大，压力会有所下降，即有压力损失。应该是摩擦造成的。
8． （见 9. 东北大学九五热能《工程热力学》期末考试试题）
??9． 不一定。因为xA=yAA，xB=yBB。所以yA和yB的大小还要看它们的分子
??量的大小。
10． （见 9. 东北大学九五热能《工程热力学》期末考试试题） 二．计算题
设棒长为L，沿长度方向x处的微元体长为dx，质量为dm，且有dm?Mdx， LT1?T2x， LT?T2终了时，x处温度为Tf=1。
2初始时，x处温度为Ti=T1–
则微元体在整个传热过程中的熵变为
Tfdm?cpdTTfdQdS=?=?=
TiTiTTcpdm?TfT1 dm T2 0 L dx Tf T0 二题图
TiTfdTcpMdxln= LTTi?TTfcpMT?T2=?dxln?1?1?TfT?T2LLLTf?T1?1xL沿棒长积分，总的熵变化量为
=
cpMdxln?x? ???Stotal=?dS=?0LcpML?0L?TT?T2ln?1?1?TfLTf??TT?T2ln?1?1?TfLTf??x?dx ????TT?T2x?d?1?1??TfLTf???x? ?? =?cpM?T?T2L??1?LTf???0???LcpMTf??T1T1?T2 =???T1?T2??TLTf??f??T1T1?T2x?ln????TfLTf????T1T1?T2x??????TfLTf????x?? ????0LcpMTf?T1T2T1T1T2T2? =?ln?ln? ??T1?T2?TTTTTTf?ffff?f?70
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?T1T2T1?T2 =cpM?1?lnT?lnT?ln12?T?TT1?T2212???? ?不可逆损失为
?T1T2T1?T2I=T0?Stotal=T0cpM?1?lnT?lnT?ln12?T?TT1?T2212???? ? 本题解法似乎还有可商榷之处，一是解的过程偏复杂，二是最后结果中的cp让人感觉不舒服，原答案已经遗失，目前有点找不到感觉。 三．计算题
渐缩喷管当出口压力比=背压比达到临界压力比时质量流量达到最大。对于空气，临界压力比为?cr=0.528，所以出口压力为（也就是背压） p2=?cr?p1=0.528?500=264kPa
时质量流量达到最大。
k?1??k出口流速 c2=2RT1?1??2k?
??k?1??1.4?1??1.4?=2??287?873?1?0.5281.4?=540.86m/s
??1.4?1??或 c2=ccr=21.4kRT1=2??287?873= 540.66m/s k?11.4?1-1/k
?RT?1287?873?0.5281.4= 0.7908m3/kg =1?k=
p15000001出口比容（比体积） v2=v1?
Acrccr25?10?6?540.66最大质量流量 m===0.0171kg/s
0.7908vcr或者 mmax=A2
k?22??k?1?k?1?2?k?1p1= A2v1k?22??k?1?k?1?2?k?12p1 RT11.4?2-62???=25?10?1.4?1?1.4?1?2?1.4?15000002287?873= 0.0171kg/s
四．计算题
根据范德瓦尔方程及其一阶、二阶导数在临界点处等于零的特点，即
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