1998同济大学硕士研究生入学统一考试工热考试真题.docx

1998同济大学硕士研究生入学统一考试工热考试真题.docx

《1998同济大学硕士研究生入学统一考试工热考试真题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1998同济大学硕士研究生入学统一考试工热考试真题.docx（27页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

1998同济大学硕士研究生入学统一考试工热考试真题

同济大学历年考研真题

816工程热力学

1998年~2008年

同济大学1998年硕士生入学考试试题

一、概念题（每题5分，共40分）

1．何为准静态过程？

2．开口系统热力过程中的熵变化量

2—

1可由哪几部分组成？

3．试分析提高蒸汽热力循环的途径或方法。

4．在焓湿图上表示出湿空气的绝热加湿过程并作简单分析。

5．试证明理想气体的定压摩尔比热与定容摩尔比热之差等于通用气体常数，即Mcp-Mcv=R0。

6．比较开口系统和闭口系统焓的异同点。

7．如果进行高压比大流量的压缩制气过程，采用什么方法较为合理？

8．空气冷却塔中，用环境温度下地空气可以讲热水冷却到比环境温度更低温度的状态，试问是否违背热力学第二定律，为什么？

二、计算题（每题15分，共60分）

1、在某绝热不可逆循环空气压缩制气过程中，气体的压力由p1=0.1MPa提高到p2=1.2MPa，耗功量为35kW，设空气的定压质量比热cp为常数，初温为20℃，气体流量为500kg/h。

求：

排放气体的温度和过程的当量绝热指数。

2、设有一热机置于大气压下的有限热容量的热源和冷源之间。

热源为1000kg和20℃的水，冷源为50kg和-5℃的冰。

求

（1）热机最大做功量和最终温度分别为多少？

（2）如果热源和冷源直接接触，最终温度为多少？

（水cp=4.19kJ/kg·K，冰cp=2.00kJ/kg·K，冰的溶解潜热r=333.27kJ/kg）

3、空气压力p1=0.1MPa，温度t1=20℃和流速为

1=250m/s，流经扩压管后的出口流速为

1=15m/s，求理想流动状态下地出口压力、出口温度和扩压管的类型。

4、证明任何两条准静态绝热线不相交。

同济大学1999年硕士生入学考试试题

一、概念题（每题5分，共40分）

1．何谓热力学状态公理？

2．试比较开口系统和闭口系统的异同点。

3．何谓多变比热？

4．如何从干、湿球温度求得相对湿度？

5．分析提高郎肯循环热效率的途径。

6．实际气体的音速为状态参数吗？

试作简单分析。

7．余隙对气体压缩过程有何影响？

如何控制？

8．简述缩放喷管用作缩放扩压管的可能性。

二、计算题（每题15分，共60分）

1、若二氧化碳气体的状态用范德瓦尔斯方程描述，即：

p=RT/（v-b）-a/v2，其中R为气体常数，a和b为分子作用力和分子体积有关的系数，求该气体处于300K和0.2MPa时的质量定压比热和定容比热之差，即cp-cv=？

（设a=0.3657m6Pa/mol，b=4.28×10-5m3/mol）

2、在较冷的季节，有一个采用电加热的房间的平均温度为10℃，假如用该机所耗的功率来驱动热泵工作，它在室外温度为5℃和水散热器之间工作。

如果水散热器的温度比房间的温度高20℃，求该房间最大可能的温度为多少？

3、在一个封闭绝热刚体的圆筒内，有一个绝热无摩擦可自由活动的滑板。

该滑板将圆筒分为A和B两个空间。

设初始时A和B内的状态参数分别为：

pA0=0.3MPa，pB0=0.2MPa，TA0=TB0=10℃，VB0=2VA0，在B室中有一个弹簧机构，弹性力F=1.5Δ

，Δ

为滑板位移变量，初始时位移变量Δ

=0，求该系统内状态参数的终态值。

（圆筒内的气体为空气，绝热指数k=1.4）

4、某直径为D=85mm的水平管道内，空气作绝热稳态流动。

如果在截面1-1处的压力为p1=0.2MPa和t1=220℃，在截面2-2处的压力为p1=0.1MPa和t1=200℃。

求气体的流量、两个截面处的流速和该过程中熵的变化。

如果环境温度为20℃，求流动过程中的可用能损失。

同济大学2000年硕士生入学考试试题

一、概念题（每题5分，共40分）

1．试述准静态过程与可逆过程的区别。

对简单可压缩系统，容积功

的使用范围是什么？

2．20℃的空气通过膨胀能够达到的最大流速是多少？

3．试证明工作于温度分别为TH和TL的两个热源之间的一切不可逆的制冷机，其制冷系数ε必定小于工作于两个相同热源之间的可逆制冷机的制冷系数。

4．气缸内储有完全不可压缩的流体，气缸的一端被封，另一端是活塞，气缸是静止的，且与外界无热交换。

问：

（1）活塞能否对流体做功？

（2）流体的压力会改变吗？

（3）若用某种方法把流体的压力从2bar提高到20bar，流体的内能是否变化？

焓是否变化？

5．卡诺定理是否意味着“热效率愈高的循环，其不可逆性就越小”？

为什么？

6．当内燃机循环最高压力和最高温度为限定条件时，试用T-s图比较定容、定压、混合加热循环的压缩比、加热量及热效率。

7．为什么有温差的不可逆传热，其最后效果可归结为机械能的损失。

8．多级压缩的中间冷却器有什么作用？

为什么采用多级压缩中间冷却？

二、计算题（每题15分，共60分）

1、在M=2的空气流中，当设置的温度计读数为267℃时，空气流的实际温度是多少度？

（空气绝热指数k=1.4）

2、一燃气轮机用一节流阀控制其输出功率。

设燃气稳定流过燃气轮机期间所经历的是准静态的绝热过程。

当燃气轮机全负荷运行时，节流阀前的燃气压力为4.2×105Pa，温度为750℃，节流阀基本全开，但压力降低200Pa，燃气轮机出口压力为105Pa。

求

（1）在全负荷运行下，每千克燃气所输出的净功

net；

（2）若燃气轮机在75%负荷（每千克燃气输出的净功为全负荷的75%）运行下，求进入燃气轮机的燃气压力p。

设燃气可按理想气体计，cp0=1.003kJ/（kg·K），k=1.4，外部机械摩擦不计。

3、对于蒸汽锅炉，1100℃的燃烧气体在把热传给水并冷却到540℃的期间，假设水在205℃蒸发，问由这个不可逆传热引起的熵变是多少？

而当周围温度为25℃时，不可用能增加多少？

取水的汽化潜热是1920kJ/kg。

热源排出了100kJ的热，这台机器（）

A.违反了第一定律；

B.违反了第二定律；

C.违反了第一定律和第二定律；

D.既不违反第一定律也不违法第二定律。

9、对于任何一个过程，第二定律要求体系的熵变为（）

（A）正数或零；（B）零；（C）负数或零；（D）正数或零或负数，但不能说定是哪一种。

10、卡诺定理指出（）

A.相同温限内一切可逆循环的热效率相等；

B.相同温限内可逆循环的热效率必大于不可逆循环的热效率；

C.相同温度的两个恒温热源间工作的一切可逆循环的热效率相等；

D.相同温度的两个恒温热源间工作的一切循环的热效率相等。

11、经不等温传热后（）

A.热量的可用能和废热均减少；

B.热量的可用能减少，废热增大；

C.热量的可用能不变，废热增大；

D.热量的可用能不变，废热减小。

12、闭口系工质经历可逆变化过程，系统对外作功20kJ，与外界换热-20kJ，则系统熵变（）

（A）增加；（B）减少；（C）不变；（D）不能确定。

13、已知氢气的最大转回温度为-80℃，则压力为10MPa，温度为60℃的氢气绝热节流后温度（）

（A）升高；（B）降低；（C）不变；（D）（A）（B）（C）都有可能。

14、压力p1=1MPa，温度T1=473K的空气流可逆绝热流经缩放喷管，已知喷管喉管截面上温度Tc=394K，出口截面上温度T2=245K，则喷管各截面上最大流速Cmax为（）

A.Cmax=

=313m/s

B.Cmax=

=399m/s

C.Cmax=

=974m/s

D.Cmax=

=677m/s

15、某绝热蒸汽轮机相对内效率

=0.91，蒸汽在该汽轮机内膨胀过程中（）

（A）熵不变；（B）熵增大；（C）熵减小；（D）熵如何变化不定。

三、简答题（共5题，每题4分，共20分）

1．刚性容器内湿空气冲入干空气，若平衡后温度不变，问容器内湿空气的相对湿度φ、含湿量d和水蒸气的分压力pv如何变化，为什么？

2．锅炉汽包里的高压热水进入低压容器后会发生什么现象？

为什么？

3．试问：

状态方程为p（v-b）=RT的气体，当b为正值时，经绝热节流后温度是否降低？

为什么？

4．有人提出一循环1-3-2-1：

1-3是可逆定温吸热过程、3-2是可逆绝热过程、2-1为不可逆绝热过程，如图所示，其中1、2、3分别为三个平衡状态，试问此循环能否实现，为什么？

5．举例说明孤立系统熵增与系统内过程进行方向的联系。

四、计算证明题（共5题，共50分）

1、余容比为0.04的压气机空气进口温度为17℃，压力为0.1MPa，每分钟吸入空气5m3，经不可逆绝热压缩后其温度为207℃，压力为0.4MPa。

若室内温度为17℃，大气压力为0.1MPa，求

（1）此压气机容积效率；

（2）压气机压缩过程的绝热效率；（3）压气机实际耗功率；（4）压缩过程的作功能力损失。

设空气比热容为定值，cp=1.004kJ/kg·K，R=0.287kJ/kg·K。

（10分）

2、某蒸汽循环按基本朗肯循环运行，自过热器来的新蒸汽p1=17MPa，t1=550℃，节流到p2=6MPa，送入汽轮机膨胀机作功，然后排入维持在5kPa的冷凝器。

忽略水泵功，求

（1）若汽轮机相对内效率

=0.9，每kg蒸汽在汽轮机内作功；

（2）循环热效率；（3）若不节流，蒸汽直接进入汽轮机，汽轮机相对内效率

=0.9，循环热效率；（4）由于节流及蒸汽在汽轮机内不可逆膨胀而造成的作功能力损失。

（T0=290K）（10分）

已知：

P=17MPa,t=550℃,h=3426.8kJ/kg,v=0.0199213m3/kg,s=6.4416kJ/kg·K

P=6MPa,h=3426.8kJ/kg,s=6.8853kJ/kg·K

P=5kPa,ts=32.9℃,h'=137.72kJ/kg,h"=2560.55kJ/kg,s'=0.4761kJ/kg·K,s"=8.3930kJ/kg·K

3、某种气体服从p（v-b）=RT，式中b为常数，若其比热cv为定值，试证明内能U只是温度的函数。

（8分）

4、某应急辅助发电装置主要由高压容器、调压阀及汽轮机和发电机构成，压力容器中储有p1=13.8MPa，t1=21℃的氮气，工作时由于调压阀的作用，进入汽轮机的氮气压力维持在p2=0.7MPa，氮气在汽轮机内作绝热膨胀，从汽轮机排出得氮气进入大气。

若要求发电机在1小时内保持输出功率为75w，求容器的最小容积。

假设容器内温度保持与环境温度一致，容器内压力为0.7MPa时，汽轮机停止工作。

已知氮气R=297J/kg·K,cp=1038J/kg·K,p0=0.1MPa,t0=21℃（10分）

5、用mq=360kg/h，tq1=500℃,pq1=0.1MPa的废气资源定压加热ts1=27℃,ps1=0.1MPa,流量ms=360kg/h的未饱和水，若废气的终温为37℃，过程中废气压降可忽略不计，求

（1）水的终态温度ts2；

（2）废气放出热量的可用能；（3）以废气为系统求过程的熵流和熵产；（4）传热过程的不可逆作功能力损失（环境温度为27℃）。

已知：

水p=0.1MPa,t=27℃时，h1=84kJ/kg,s1=0.3944kJ/（kg·K）；p=0.1MPa时，h'=417.51kJ/kg,h"=2675.7kJ/kg。

废气可看作理想气体，比热取定值，R=287J/（kg·K）,cp=1.01kJ/（kg·K）（12分）

同济大学2002年攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、单项选择题（本大题共15题，每小题2分，共30分）在每小题列出的四个选项中只有一个选型是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1、简单可以压缩热力系统的状态可由（）

A.两个状态参数决定B.两个具有物理意义的状态参数决定

C.两个可测状态参数决定D.两个相互独立的状态参数决定

2、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的（）

A.膨胀B.压缩C.凝结D.加热

3、q=Δh=wt适用于（）

A.稳流开口系统B.闭口系统C.任意系统D.非稳流开口系统

4、锅炉空气预热器中，烟气入口温度为1373K，经定压放热后其出口温度为443K，烟气的入口体积是出口体积的（）

A.3.1倍B.6.47倍C.0.323倍D.2.864倍

5\理想气体定压过程的热力学能变化量为（）

A.cpΔTB.cvΔTC.h-pvD.q-wt

6、理想气体等温过程的技术功=（）

A.0B.v（p1=p2）C.

D.h1-h2

7、在p-v图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值（）

大B.小C.相等D.可能大，也可能小

8、不可逆机与可逆机相比，其热效率（）

A.一定高B.相等C.一定低D.可能高，可能低，也可能相等

9、若孤立系内发生的过程都是可逆过程，系统的熵（）

A.增大B.减小C.不变D.可能增大，也可能减小

10、水蒸气热力过程热力学能变化量Δu=（）

A.q-wtB.Δh-Δ（pv）C.cv（T2-T1）D.

11、理想气体绝热流经节流阀，节流后稳定截面处的温度（）

A.升高B.降低C.不变D.无法确定

12、热力计算时，回热加热器的出口水温取决于（）

A.回热抽气量B.回热抽气压力C.加热器的给水量D.加热器的进口温度

13、若再热压力选择适当，则朗肯循环采用再热后（）

A.汽耗率上升，热耗率下降B.汽耗率下降，热耗率上升

C.汽耗率和热耗率都上升D.汽耗率和热耗率都下降

14、在定压加热燃气轮机循环中，为达到提高循环热效率的目的，可采用回热技术来提高工质的（）

A.循环最高温度B.循环最低温度C.平均吸热温度D.平均放热温度

15、湿空气中水蒸气所处的状态（）

A.可以是饱和状态，也可以是过热蒸汽状态

B.可能是饱和状态

C.既不是饱和状态，也不是过热蒸汽状态

D.只能是过热蒸汽状态

二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）在每小题列出的五个选型中有二至五个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

多选、少选、错选均无分。

16.能量方程

适用于（）

A.稳定流动，可逆过程B.非稳定流动，可逆过程C.稳定流动，不可逆过程

D.非稳定流动，不可逆过程E.任意流动，任意过程

17.理想气体可逆绝热过程中的技术功等于（）

A.-ΔhB.h1-h2C.h2-h1D.-ΔuE.u1-u2

18.恒温热源温度为T1，恒温冷源温度为T2，环境温度为T0，热源提供热量Q1中的有效能为（）

A.热量Q1减去Q1中的无效能B.卡诺循环热效率乘以Q1

C.

D.

E.

19.气体一元稳定流动的基本方程之一为（）

A.连续性方程B.动量方程C.能量方程D.绝热过程方程E.理想气体状态方程

20.朗肯循环中为提高汽轮机排汽量的干度，应该（）

A.提高初压B.提高初温C.采用再热D.采用回热E.降低排汽压力

三、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

21、热力学能的量值取决于工质内部微观运动的状况。

22、理想气体的热力学能、焓是温度的单值函数，故过程均可以使用Δu=cvΔT,Δh=cpΔT求热力学能、焓的变化量。

23、在理想气体的定温过程中，初、终参数压力与体积的关系为。

24、热的品位比机械能的品位。

25、水在定压加热过程中吸热称为过热蒸汽必需经历五种状态的变化，即未饱和水、饱和水、湿蒸汽、

及过热蒸汽。

26、当湿蒸汽的干度x=0时，工质全部为。

27、空气在锥刀之末工况流经喷管，空气的焓转变成。

28、入口为亚声速气流，扩压管的形状是。

29、在朗肯循环中，提高蒸汽初温主要受到的限制。

30、露点是对应于湿空气中水蒸气分压力下的温度。

四、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）

31、温度

32、混合气体的分压力

33、热量的无效能

34、汽化潜热

35、余隙容积

五、简答题（本大题共5小题，每小题5分，共25分）

36、为什么在热力系中要引用准平衡过程这一概念？

37、理想气体的绝热过程就是等熵过程吗？

为什么？

38、热力系的总熵是否可以减小？

为什么？

39、声速取决于什么因素？

喷管中声速是如何变化的？

40、决定朗肯循环热效率的参数有哪些？

它们如何影响热效率？

六、计算题（本大题共4小题，共25分）

41、有2.268kg的某种理想气体，经可逆定体过程，其热力学能的变化为Δu=139.6J/kg，求过程体积功、过程热量。

（5分）

42、恒温物体A温度为200℃，恒温物体B的温度为20℃，B从A吸取热量1000kJ，当时大气温度为5℃，求此吸热过程引起的作功能力损失。

（5分）

43、1kg空气有状态1经绝热膨胀至状态2，温度由240℃下降为20℃，试确定该过程中焓的变化量。

（设质量热容为定值）（5分）

44、采用一级回热的蒸汽循环参数如下：

进入汽轮机蒸汽的焓h1=3200kJ/kg，汽轮机排汽干度x2=0.82，抽汽焓h01=2680kJ/kg，抽汽压力对应下的饱和水焓h'01=600kJ/kg。

试将此循环绘在T-s图上（包括饱和汽、水线），并计算该循环的热效率。

（忽略泵功。

排汽压力下的饱和汽焓h"2=2584kJ/kg，饱和水焓h'2=192kJ/kg。

）（10分）

同济大学2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、判断题（每小题2分，共20分）

1、实际气体绝热自由膨胀后，其内能不变。

2、公式dh=cpdT仅适用于理想气体的任何可逆过程。

3、稳定流动能量方程不适用于有摩擦的情况。

4、当多变过程的指数n满足1

5、热源与冷源的温差愈大，热效率愈高，制冷系数也愈大。

6、绝热过程一定是定熵过程。

7、水在大气中喷淋冷却时温度能降低到低于空气的温度。

8、对于一渐放型管道，当进口流速为亚音速时，可使气流压力升高。

9、提高初温和降低终态压力均可以提高朗肯循环的热效率。

10、理想气体的绝热等温膨胀是可行的过程。

二、问答与证明（每题5分，共20分）

1、对于未饱和空气，它的干球温度、湿球温度及露点温度三者哪个最大？

哪个最小？

对于饱和空气，三者的大小又如何？

试在h-d图上表示之。

2、试用T-s图来分析说明采用再热蒸汽动力循环的优越性。

3、试根据热力学第二定律证明p-v图上绝热过程线不相交。

4、试推导理想气体熵变化量的计算公式。

三、计算题（共60分）

1、有报告说一台热机工作于t1=427℃和t2=277℃两恒温热源之间，当工质从高温热源吸热为5×104kJ时，对外作功10kWh，而排给低温热源的热量恰为两者之差。

试分析其可能性。

（10分）

2、已知空气的初态p1=6bar，v1=0.236m3/kg，经历一个n=1.3的多变过程后状态变化到p2=1.2bar，求过程中每kg气体的作功量、吸收的热量以及内能的变化量。

设cp=1.01kJ/kg·K，R=287J/kg·K。

（10分）

3、渐缩喷管入口空气压力为3bar，温度为67℃，流速为100m/s，空气流经喷管作绝热膨胀后射入压力为1bar的环境，问渐缩喷管出口的理论流速可达多少？

空气可视为理想气体。

cp=1.004kJ/kg·K。

（8分）

4、蒸汽锅炉每小时产生p1=30bar，t1=350℃的蒸汽10吨，设锅炉给水温度t2=40℃，锅炉热效率

=0.76，煤的发热值QL=29700kJ/kg，求锅炉的耗煤量。

已知：

p1=20bar，t1=350℃时，h1=3137.2kJ/kg；

p2=20bar，t2=40℃时，h2=169.2kJ/kg。

（10分）

5、有1kg空气初始状态为：

p1=5bar，t1=150℃，进行下列过程：

（1）可逆绝热膨胀到p2=1bar；

（2）不可逆绝热自由膨胀到p2=1bar；（3）可逆等温膨胀到p2=1bar；（4）可逆多变膨胀到p2=1bar（多变指数n=1.2）；试求上述各过程中的膨胀功及熵变化量，并将上述过程的过程线画在同一张p-v图及同一张T-s图上。

（12分）

6、某空气压缩致冷循环，冷库温度为-10℃，大气温度为20℃，空气最高压力为6bar，最低压力为1bar，若膨胀和压缩过程均是可逆的，求：

（1）致冷系数；

（2）循环净功；（3）将循环表示在T-s图上。

（10分）

同济大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、判断简答题（每小题2分，共40分）判断是否正确，并简述理由。

1、工质经任何一种循环，其熵变为零。

2、热量

只适用于定温或定熵过程。

3、系统等温膨胀，其熵变

，其中q为过程中系统与外界交换的热量，T为系统的温度。

4、蒸汽动力装置热效率很少超过40%，这表明由冷凝器中冷却水带走的热量太多，应该努力提高冷凝器的性能，使Q2趋向于零。

5、理想气体的摩尔体积等于22.4dm3/mol。

6、理想气体只有取定比热时，才能满足迈耶公式cp-cv=R。

7、如两种理想气体的质量比热c相等，则它们的容积比热c'也相等。

8、双原子理想气体的绝热指数k=1.4。

9、理想气体混合气体cp-cv的差值等于其折合气体常数R混。

10、理想气体混合气的比热力学能（即比内能）u是温度的单值函数。

11、热力过程中，系统向外界放热，其温度必然降低。

12、工质在开口绝热系中作不可逆稳定流动，系统的熵增大。

13、闭口绝热系的熵不可能减少。

14、一切不可逆循环的热效率

。

15、绝热节流后气体温度可能升高。

16、绝热节流后流体焓不变，所以节流过程并不造成能量品质下降。

17、喷管内稳定流动气体在各截面上的流速不同，但各截面上的流量相同。

18、若收缩喷管进口截面的参数不变，背压提高，则喷管流量下降。

19、压缩蒸汽制冷循环中，对制冷工质的热力性质，要求其临界温度高于环境温度。

工作温度的饱和压力要适中，不要过高或过低。

20、燃气轮机装置定压加热循环采用分级压缩、中间冷却可减少压气机耗功，从而提高循环热效率。

二、计算题（共60分）

1、一个良好隔热的容器，其容积为3m3，内装有200℃和0.5MPa的过热蒸汽，打开阀门让蒸汽流出，直至容器内压力降到0.1MPa，过程进行足够快，以致容器壁与蒸汽之间没有换热发生。

试计算容器内蒸汽终了温度和流出的蒸汽量。

（10分）

已知：

t=200℃，p=0.5MPa时，s=70603kJ/kg·K，v=424.9×10-3m3/kg

2、5kg水起初与295K的大气处于热平衡状态，用一热泵在水与大气之间工作，使水定压冷却到280K，求所需之最小功是多少？

（水的定压比热取4.187kJ/kg·K）（10分）

3、1kg空气在定压下由440K冷却到300K，空气作理想气体，比热取定值，cp=1.004kJ/kg·K，环境温度T0=290K，

（1）问放出的热量中，热量的可用能Qa和废热Qun各为多少？

（2）若空气放出的热量加热300K的饱和水，使水汽化为水蒸气，问由于不等温传热引起的作功能力损失多大？

（10分）

4、空气流经出口截面为6.45cm2的缩放喷管，其出口压力为p2=10.13kPa，出口截面上流速达v=40m/s，已知空气流滞止温度为649℃，试求喷管喉部截面面积及喷管质流量。

假定空气为理想气体，比热取定值，R=287J/kg·K，k=1.4。

（15分）

5、一刚性导热容器内贮有压缩空气0.1m3，压