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科目代码： 917 科目名称： 工程热力学 满分： 150 分
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答案
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草稿纸上均无效；草稿纸上均无效；草稿纸上均无效；草稿纸上均无效；③③③③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！
一、简答题（30分）
1.（6 分）对未饱和空气，比较湿球温度、干球温度及露点温度三者哪个大？哪个小？对于
饱和空气，三者的大小又将如何？
2.（6 分）一个门窗敞开的房间，若室内空气的压力不变而温度升高了，问室内空气的总热
力学能怎样变化？比热力学能又怎样变化？
3. （10 分）刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有一定压力的空气（视为理想气
体），B中保持真空，如图所示。若将隔板抽去，试
分析
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容器中空气的状态参数（T、p、v、
u、s）如何变化，并简述理由。
4. (8 分)高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈有利？简要说
明理由。
B
隔板
A
自由膨胀
917 工程热力学 第 1 页 共 3 页
（专业学位）
（专业学位）
二、（15 分）欲使压力 0.2MPa，温度为 27°C 的空气绝热流过一渐缩喷管，进入压力为 0.1MPa
的空间，环境温度为 27°C。若喷管速度系数为 0.9，忽略喷管进口速度，试求：1）实际出
口压力、出口温度、出口流速、出口马赫数；2）计算流过 0.8kg 空气的熵产及 损； 3）
在 T-s 图上用面积表示该过程 损。 已知 k=1.4，cp=1.004kJ/(kg·K)，Rg=0.287 kJ/(kg·K)。
三、（15 分）封闭气缸中空气初态 p1=8MPa， t1=1300℃，经过可逆多变膨胀过程变化到终态
p2=0.4MPa， t2=400℃。已知空气的气体常数 Rg=0.287kJ/(kg·K)，比热容为定值 c V=0.716
kJ/(kg·K)。试求：1）多变指数 n； 2）试判断空气在该过程中是放热还是吸热的，换热
量大小是多少？3）在 P-V 图和 T-S 图上定性表示出该过程的过程线（先画出 4 个基本热力
过程）。
四、（20 分）0.5kmol 某种单原子理想气体，由 25℃，2m3可逆绝热膨胀到 0.1MPa，然后在
此状态的温度下定温可逆压缩回到 2m3，已知 k=1.67， , 3 / 2v mC R= 。
（1）画出各过程的 p-v 图及 T-s 图；
（2）计算整个过程的 Q，W，ΔU， ΔH 及ΔS。
五、（15分）由稳定气源（
ii
pT , ）向体积为 V 的刚性真空容器绝热充气，直到容器内压力
达到 2/
i
p
时关闭阀门。若已知该气体的比热力学能及比焓与温度的关系分别为：
Tcu
v
= ，
Tch
p
= ，
vp
cc /=γ ，气体状态方程为 TRp v
g
= ，试证明充气终了时充入气体的质量
ig
i
TR
Vp
m
γ22
= 。
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六、（10 分）一种工具利用从喷嘴射出的高速水流进行切割，若供水压力 100kPa、温度 20
℃，喷嘴内径为 0.002m，射出水流温度 20℃，压力为 200kPa，流速 950m/s，假定喷嘴两侧
水的热力学能变化可略去不计，求水泵功率。已知在 200kPa、20℃时水的比体积
v=0.001m3/kg，并认为水的比体积不变。
七、（15 分）冬季利用热泵从大气中抽取热量用以维持 15℃的室温。通过墙壁与大气交换的
热流量为 0.65
s
q t= ∆ kW，求：1）如果大气温度为－15℃，驱动热泵所需的最小功率是
多少？2）在夏季使用同一台热泵制冷，假设热泵驱动功率不变，且通过墙壁的散热量规律
也不变，如要维持室内 15℃，问最大允许多大气温度为多少度？
八、（15 分）刚性绝热容器被隔板分为 A 和 B两部分，已知
AB
VV 2= ，A 和 B 两部分气体种
类不相同，但温度相同，且数量同为 n 摩尔。已知 A 部分的气体压力为
A
p
，试求：1）抽去
隔板后理想混合气体的最终压力；2）混合前后总熵变。
九、（15分）一架喷气式飞机以每秒200米速度在某高度上飞行，该高度的空气温度为 -33
℃、压力为50kPa。假定发动机进行理想循环，燃气轮机产生的功恰好用于带动压气机（如
图所示）。压气机的增压比为9，燃气轮机的进口温度是 4T =847℃。空气在扩压管中压力提
高30kPa，在尾喷管内压力降低200kPa。若气体比热容 1.005kJ/(kg K)
p
c = ⋅ ，试求：1）压
气机出口温度 3T ；2）空气离开发动机时，既喷管出口处的温度 eT 及速度 f ec 。
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