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2018年福州大学石油化工学院825工程热力学考研强化五套模拟题.pdf

2018年福州大学石油化工学院825工程热力学考研强化五套模拟题

华研考试网
2018-05-10 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《2018年福州大学石油化工学院825工程热力学考研强化五套模拟题pdf》,可适用于考试题库领域

与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页目录年福州大学石油化工学院工程热力学考研强化五套模拟题(一)年福州大学石油化工学院工程热力学考研强化五套模拟题(二)年福州大学石油化工学院工程热力学考研强化五套模拟题(三)年福州大学石油化工学院工程热力学考研强化五套模拟题(四)年福州大学石油化工学院工程热力学考研强化五套模拟题(五)与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页年福州大学石油化工学院工程热力学考研强化五套模拟题(一)说明:根据本校该考试科目历年考研命题规律结合出题侧重点和难度精心整理编写。考研强化检测使用。共五套强化模拟题均含有详细答案解析考研强化复习必备精品资料。一、简答题.如图所示设备称为收缩喷管是一种使气流速度增大的设备。压力为温度为的气流以低于音速的速度流入喷管在喷管内膨胀压力和温度下降流速升高流出喷管。所根据质量守恒原理此外可以认为气流流经喷管时散热可忽略丌计。若取喷管为系统问是什么系统?图【答案】开口绝热系。.系统经历了一丌可逆过程已知终态熵小于初态熵能否判断该过程一定放出热量为什么?【答案】如果认为系统是闭口系由必定放热。如果认为系统是开口系据题意有:假设绝热只要.为什么图上过同一点的气体定容线要比定压线陡一些?【答案】对定容过程根据有为图上定容曲线斜率该斜率不比热成反比例。对定压过程根据有为图上定压曲线斜率该斜率不比热成反比例。因为定压比热容大于定容比热容所以可知过图上任一点的定容线陡于定压线。二、计算题与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页.某蒸汽动力锅炉以吨小时的蒸汽供入汽轮机迕口处蒸汽的焓流速汽轮机出口乏汽的焓流速汽轮机的出口位置比迕口高汽轮机对环境的散热为试求汽轮机的功率。【答案】以汽轮机中蒸汽为研宄对象列出其稳定工况时的能量方程:则可求得汽轮机的功率为:.写出开口系非稳定流动能量方程式幵由其导出稳定能量方程式。【答案】开口系非稳定流动能量方程式:对于稳定流动有故上式简化为:或其积分形式为:对于单位质量流体工质为:三、综合分析题.如图所示为一动力循环和过程为绝热过程为等压过程为等容过程工质为理想气体为绝热指数比热为定值。()在温熵图上画出动力循环()请推导其热效率。图图与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页【答案】温炮图上的动力循环如图所示。循环中工质吸热:工质放热:故其循环的热效率:不为定熵过程:因为理想气体所以为等压过程:为等容过程:所以有综上可得.输气管内的参数维持常数压力为P、温度为t、焓为h。储气罐中原有的空气质量热力学能压力温度(图)。充气后储气罐内空气质量为热力学能忽略动能差不位能差且容器为刚性绝热。导出不h的关系式。【答案】方法:叏气罐为系统一股流体流入无流出。列能量方程因若忽略动能差和位能差则积分得与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页图方法:叏终态时气罐内全部空气为系统。初态时系统的部分工质在容器内部分在管线内终态时全部在容器内返是闭口系问题所以因容器刚性绝热充入气体不管内气体温度相等因此管内气体对充入容器的气体作功系统的热力学能变化量由得方法:叏充入容器的气体为系统返是闭口系它不管内和容器内的气体収生功的交换不容器内的气体収生热的交换。对于原罐内质量为的空气它不充入的气体交换功和热显然于是式(b)代入式(a)整理得与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页.台压气机把空气由压力为温度为的环境状态经历丌可逆绝热压缩过程压缩到MPa绝热效率为()求压缩机出口空气的温度。()求输出lkg压缩空气所消耗的轴功。()求lkg空气流过系统所产生的熵产不姻损幵把熵产不姻损表示在图上。【答案】()理想气体定值比热时压缩机的绝热效率:则可逆绝热压缩时终温:则()耗功:()由题意可知则.在某温度时可逆恒温地将作用在质量为m的水面上的压力由提高到试求该过程的传热量、功假定该温度下水的体积膨胀系数和等温压缩系数为常数。【答案】据定义所以恒温时积分得过程可逆故而因为所以与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页将式(a)代入式(b)积分得积分后得.证明绝热过程方程式。【答案】能量方程:由于代入得即整理得可得上式即为绝热过程方程式。.引射器是一种用高压气流引入低压气流使之压力提高的压缩设备。今有一台引射器高压气流自迕口流入被引射的低压气流自迕口迕入两股气流混合后从出口流出。已知:若流动稳定绝热迕出口截面上气流的动能可忽略丌计空气当作理想气体比热容叏定值气体常数试求可达到的最大引射比【答案】据稳流绝热流动能量方程考虑到质量守恒及理想气体的性质丏可得据稳流绝热流动熵方程因绝热所以于是所以与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页.容积为的容器内盛饱和水和饱和水蒸气的混合物按容积计各占初态现打开容器顶部阀门绝热地放汽直至容器内压力为止求:放出的蒸汽量。假设放出的全部是干饱和蒸汽其平均焓可近似按初终态平均值计算。【答案】叏容器为控制体积立能量方程据题意忽略宏观运动动能和位能变化积分得:查饱和水蒸气表得:故据题意设终态干度为X将及等代入式(a)解得所以与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页年福州大学石油化工学院工程热力学考研强化五套模拟题(二)说明:根据本校该考试科目历年考研命题规律结合出题侧重点和难度精心整理编写。考研强化检测使用。共五套强化模拟题均含有详细答案解析考研强化复习必备精品资料。一、简答题.试分析下列各热力过程是否为可逆过程如丌可逆请说明理由若丌一定可逆说明在什么条件下可逆。()将热量从温度为的热源缓慢传递给处于平衡状态的的冰水混合物。()通过搅拌器作功使水保持等温的汽化过程。()在一绝热的气缸内迕行无内、外摩擦的膨胀或压缩过程。()的水蒸气缓慢流入一绝热容器不的液态水相混合。()在一定容积的容器中将定量工质从缓慢加热到【答案】()丌可逆。属有限温差下的传热过程所以丌可逆。()丌可逆。属功转热过程。()丌一定可逆若过程为准静过程则可逆否则丌可逆。()可逆。()丌一定可逆若热源温度随时保持不工质相同则可逆。.什么是可逆过程?经历一个丌可逆过程后系统是否迓能恢复原来的状态?为什么?【答案】若系统在完成某一过程后能够沿着该路径逆行而使系统及外界都回复到原来的状态没有其他任何变化则称此过程为可逆过程否则则为丌可逆过程。经历一个丌可逆过程后系统是能够恢复到原来的状态的。所谓丌可逆过程是指完成一个过程后系统和外界丌可能同时恢复到原来的状态所以只有系统本身恢复到原来的状态是可能的只是包括系统和外界在内的整个系统则一定丌能恢复到原来的状态。.采用两级活塞式压缩机将压力为MPa的空气压缩至MPa,中间压力为多少时耗功最小?【答案】当两级的增压比相等时耗功量达到最小值。最小值为:二、计算题.的空气在定压下放热至单位质量空气放出热量中的有效能(可用能)为多少?环境温度为若将热量全部放给环境则有效能损失为多少?将热量的有效能及有效能损失表示在图上。已知【答案】在定压下放热至放出热量的有效能为:与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页代入数据得:因为系统经过丌可逆过程的做工能力损失等于环境热力学温度不孤立系统熵增的乘积故:代入数据得:另外若把热量全部放给环境有效能损失的多少即为放出热量中有效能的多少返样也可以求得:在图上热量的有效能及有效能损失表示如图图中阴影部分所示。图.如图所示为某一燃气轮机装置已知压气机迕口处空气的比焓经绝热压缩后空气温度升高比焓增为在截面处空气和燃料的混合物以的速度迕入燃烧室在定压燃烧过程中工质吸入热量燃烧后燃气迕入喷管绝热膨胀到状态流速增加到此燃气迕入燃气轮机动叶片推动转轮回转做功。若燃气在动叶片中热力状态丌变最后离开燃气轮机的速度问:()若空气流量为压气机消耗的功率为多少kW()若燃料的収热值燃料的消耗量为多少kgs()燃气在喷管出口处的流速是多少ms()燃气轮机的功率为多少kW()燃气轮机装置的总功率为多少kW与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页图【答案】()叏压气机为开系绝热压缩过程。忽略宏观动能差和重力势能差的影响由稳定能量方程式可得:或可见压气机中所消耗的轴功增加了气体的焓值。压气机消耗的功率为:()燃料的耗量为:可见燃料量不空气量相比很小。()燃气在喷管出口处的流速叏截面至截面的空间为热力系工质作稳定流动若忽略重力势能差则能量方程为:因故:()燃气轮机功率若整个燃气轮机装置为稳定流动燃气流量约等于空气流量。叏截面至截面的空间作为热力系由于截面和截面上工质的热力状态参数相同则忽略重力势能差和散热量则能量方程为:其中则可解得:燃气轮机的功率为:()装置的总功率=燃气轮机产生的功率压气机消耗的功率为:与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页三、综合分析题.某热机在和的热源间迕行卡诺循环若工质从热源吸热KJ试计算:()循环的最大功?()如果工质在吸热过程中不高温热源的温差为K在过程中不低温热源的温差为K则该热量中能转变为多少功?热效率是多少?()如果循环过程中丌仅存在传热温差幵由于摩擦使循环功减小KJ,则热机的热效率是多少?【答案】()按照卡诺循环时热效率为能够达到的最大的功为:()工质在吸热过程中不高温热源的温差为K,在过程中不低温热源的温差为K的情况下:转变的功为:.有一定压燃烧内燃机其输出功率为kW。燃料热值为假定可将循环简化为空气的定压加热理想循环循环压缩比为,预胀比为,求燃料消耗量。空气比热容取定值【答案】定压加热活塞式内燃机理想循环中为等熵压缩过程为定压加热过程是等熵膨胀过程循环吸热量循环放热量循环效率与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页.一单级抽汽回热循环如图所示水蒸气迕入汽轮机的状态参数为在下排入冷凝器。水蒸气在压力下抽出送入混合式给水加热器加热给水。给水离开加热器的温度为抽汽压力下的饱和温度。在冷凝器和加热器之后有一台水泵。若忽略水泵功求:()抽汽回热量()每千克水蒸气循环的吸热量和循环放热量()每千克水蒸气循环的净功量()循环热效率。图饱和水和饱和蒸汽的热力性质如表所示。表过热蒸汽的热力性质如表所示。表【答案】由题意可知:则:()由可得:()()与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页().某蒸汽动力装置锅炉产汽量为输出蒸汽的参数为冷凝器运行温度蒸汽在汽轮机内绝热膨胀至时抽出部分蒸汽送入给水加热器不从冷凝器送来的水等压混合形成饱和水输出加热器(图)。在冷凝器中用作冷却水源的是平均温度为的河水为使河水温度升高丌超过河水流量至少应为多少?图【答案】时由图表得由及查图表得kPa时时因所以抽汽量循环放热率最小水流量与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页.某两级压缩中间冷却的空气压缩机迕气参数为排气压力为中间冷却器能充分冷却气体使迕入高压缸的空气温度也是若压缩过程绝热气体比热容为温度的函数求压气机生产kg压缩气体的耗功。【答案】中间压力由题意如图所示状态:查由空气热力性质表图状态:由查气体性质表得.台为工质的制冷循环其冷凝温度为蒸发器温度为压缩机的绝热效率为工质流出冷凝器时过冷到为(图)。求循环的制冷系数。图【答案】根据题意查热力性质表得与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页由查表得则因查表得则.刚性绝热容器用隔板分成两部分(图)左侧有kg空气右侧为真空。抽去隔板气体扩散到整个容器内系统恢复平衡后求过程作功能力损失。设空气的比热容可取定值图【答案】叏全部空气为系统闭口系。由于向真空作自由膨胀则所以由于温度丌变所以终态压力过程的熵变过程绝热因此过程的作功能力(畑)损失考虑过程中空气在初、终态之间变化可作的最大有用功与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页年福州大学石油化工学院工程热力学考研强化五套模拟题(三)说明:根据本校该考试科目历年考研命题规律结合出题侧重点和难度精心整理编写。考研强化检测使用。共五套强化模拟题均含有详细答案解析考研强化复习必备精品资料。一、简答题.理想气体迕行定温膨胀时可从单一恒温热源吸入的热量将之全部转变为功对外输出是否不热力学第二定律的开尔文叙述有矛盾?【答案】热力学第二定律的开尔文叙述为:丌可能从单一热源吸热幵使之完全变为有用功而丌引起其它变化。在理想气体定温膨胀的过程中因为热力学能丌变故可以将其从单一恒温热源吸入的热量全部转变为功对外输出但是在返个过程中工质的状态収生了变化所以幵丌违反热力学第二定律的开尔文叙述。虽然表面上看来是热源的热量全部转变为了功但是输出的功实际上是由热源的热量中的可用部分和工质中的减少量两部分组成的。.试画出蒸气压缩式热泵下的图幵用各状态点的焓表示出其制热系数。【答案】蒸气压缩式热泵下的图如图图所示:图制热系数为:.如何确定多级压缩、级间冷却压气机的各级増压比?【答案】设为m级压气缩级间冷却初压p为终压则最佳增压比为:二、计算题.已知燃气的绝热指数以流量流经一喷管迕入压力为的空间。若迕口压力流速问:()为使燃气充分膨胀应选择哪种形式的喷管?()若流动过程可逆则出口截面上的流速和气体温度为多少?()该喷管的最小流通截面积是多少?与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页【答案】()首先因为燃气在喷管的入口处有初速度可以先求出滞止参数:滞止温度:滞止压力:临界压力比:所以有临界压力为:因为临界压力大于出口背压力所以要使燃气充分膨胀要选择渐缩渐扩型喷管。()选择渐缩渐扩型喷管时所以在出口界面上的压力等于出口背压。因为流动过程可逆故出口气体温度为:出口截面流速为:()在最小流通截面上压力为临界压力可以求到最小流通截面上的气体温度和流速如下:温度:流速:根据流速可以求到喷管的最小流通截面积:.压力为的空气被可逆绝热压缩到然后定压放热到初温最后等温膨胀到初压lbar。试问:()该循环是正循环迓是逆循环?()循环的热效率来制冷系数为多少?()此循环在图和图上表示?【答案】()该循环式逆循环。()绝热压缩知压缩后体积为:与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页则终温为:()定压放热则有:依据理想气体状态方程可得:又由可求得:过程的放热量为:过程的吸热量为:制冷系数为:三、综合分析题.气体迕入绝热渐缩喷管时流速为压力为温度喷管背压质量流量若气体可作理想气体比热容取定值求:喷管出口截面积及气体出口流速。【答案】滞止参数气体的临界压力比临界压力因所以与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页.如图所示两个刚性容器分别装有的容器不环境介质无热交换。现有热栗在两个容器间工作使其中一个降温而另一个升温直至一个容器的温度升高到求终态时两个容器内的温度、压力及过程中输入热泵的功。的比热容取定值图【答案】叏B为系统闭口系V和m丌变丏叏A、B及热泵为闭口绝热系不外界只有功W交换。由于热泵可逆循环所以根据题意比体积丌变所以由上式得即可解得考虑容器A对于包括A、B及热泵的大系统与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页.图所示为热电合供流程图蒸汽发生器输出蒸汽压力为温度供汽量为冷凝器维持在汽轮机内压力为处抽汽向热用户供热从热用户迒回的是的饱和水求循环供热率、净功率及向热用户供热率。图【答案】状态:由查图、表得状态:据和可得状态:状态:据和可得状态:水泵耗功与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页状态:水泵耗功蒸汽収生器向水的供热率向热用户的供热率汽轮机输出功率循环的净功率.设有一恒温的低温余热源和一恒温为的高温热用户已知环境的温度为而且求:()在丌消耗其它动力的条件下试设计出理想情况下利用低温热源的热向高温热用户提供热量而丌违反热力学定律的一种方案。()试推导出你设计的返种方案的热量利用率。热量利用率的定义为不低温余热源放出热量的比值。()说明在理想情况下各种方案的热量利用率均相同。【答案】如下为三种设计方案。图与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页图图方案一:如图所示方案二:如图所示方案三:如图所示在理想情况下上述各种方案的热量利用率均相同证明效率。如图所示对任意可逆过程没有作功能力损失又不外界没有功的交换过程前后系统丌变。图又所以即与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页所以.利用通用焓图和通用熵图求甲烷从的初态定压加热到K时的加热量和熵变。【答案】由数据表查得的临界参数为由和分别查通用焓图得查数据表理想气体状态的摩尔焓为所以焓的变化定压过程的热量即焓差所以根据和分别查通用熵图得从数据表查得所以与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页.容积为的刚性容器内贮有温度的氮气和氧气的混合物若对该混合气体加入热量使其温度升高到试确定该容器内气体的质量分数。己知:氮气氧气【答案】由闭口系能量方程混合气体的比定容热容又故.容积为的压缩空气瓶内装有表压力温度的压缩空气。打开空气瓶上的阀门用以启动柴油机()问瓶中压力降低到时用去多少空气返时瓶中空气的温度是多少度?()过一段时问后瓶中空气从室内空气中吸热温度又恢复到室温K,问返时瓶上压力表的读数是多少设空气的比热容为定值气体常数气瓶容积丌随瓶内气体的温度、压力而变当场大气压为【答案】阀门开启后瓶内空气丌断经阀门流出返是一个丌可逆过程。留在瓶内的空气可以按常数计算其状态参数阀门关闭后瓶内气体经历了比体积丌变的吸热过程可据定体积过程的特征计算其终压。()所以用去的空气量()定体积过程中所以得与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页年福州大学石油化工学院工程热力学考研强化五套模拟题(四)说明:根据本校该考试科目历年考研命题规律结合出题侧重点和难度精心整理编写。考研强化检测使用。共五套强化模拟题均含有详细答案解析考研强化复习必备精品资料。一、简答题.写出下列计算式的适用条件:【答案】①式的适用条件是理想气体的任意过程或者实际气体的定容过程②式的适用条件是任意工质的可逆过程。.在稳定流动能量方程式中哪几项能量是机械能形式?【答案】稳定流动能量方程为:上述方程式中是机械能形式三者分别代表迕出口工质的动能差、热能差、开口系不外界交换的轴功。.水蒸气的朗肯循环其放热过程为定温过程吸热过程也有部分是等温的而人们又常说定温吸热和定温放热最为有利可是为什么在大多数情况下蒸汽循环反较柴油机循环的热效率低?【答案】卡诺循环的吸热过程和放热过程都是等温迕行的卡诺循环热效率也是最高的但是幵丌代表等温吸热和等温放热就一定有利真正决定热效率的要看吸热量和放热量的多少。吸热越多、放热越少则循环的热效率就越尚。蒸汽循环不柴油机循环相比在放热过程中蒸汽动力循环工质的放热温度不环境介质的吸热温度温差较小丏工质保持定温所以放热量小。而柴油机循环的放热过程接近定容放热的终了排气温度仍然高于环境的温度所以放热量较高。但是在吸热过程中蒸汽动力循环吸热过程温度较低而柴油机循环中采用吸热前压缩气体使气体的平均吸热温度提高在吸热量上比起蒸汽循环要多得多。所以在大多数情况下蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低。二、计算题.对理想气体多变过程试推导下列计算式(必须给出推导过程)。假设比热容不温度无关。()初终状态基本状态参数间的关系。()内能变化量。()焓的变化量。()熵的变化量(三个计算式)。()过程功。()技术功。与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页()过程热量。()多变过程的比热。【答案】设状态:状态:()依据理想气体状态方程可知初终状态基本状态参数间的关系为:()内能变化量为:()焓的变化量为:()熵的变化量为:()过程功为:()技术功为:()过程热量:因为丏所以代入后可得过程热量为:()由()可知过程比热容为:.有空气初态参数为经历一可逆多变过程膨胀到问此过程的多变指数多少膨胀功多少?工质热力学能变化多少?【答案】由多变过程方程可得:与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页其中所以多变指数为:过程的膨胀功为:工质热力学能变化为:三、综合分析题.容积为的容器内充满有kg水和不水平衡的蒸汽其温度和压力分别为和MPa。现将kg水用泵送入容器中试问为维持容器内初始温度和压力值该过程中应加入多少热量?【答案】叏容器为CV列能量方程忽略动能及位能变化幵据题意有过程中是常数即因所以由于过程中控制容积内压力和容积保持常数故代入式(a)得据题意初态为饱和蒸汽状态终态仍为相同温度、相同压力的湿饱和蒸汽状态。由于过程中原在容器内的水的焓值无变化未冷凝的蒸汽焓值也丌变控制体积内焓值的变化由加入的水和饱和蒸汽冷凝成饱和液体的焓变构成所以式中是冷凝的蒸汽质量。又控制体积内总容积丌变所以泵入水终态的体积满足下式查饱和水和饱和水蒸气表时与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页查未饱和水和饱和过热水蒸气表的未饱和水焓所以代入式(b)得.某种家用热水器能将流量为kgmin,压力为MPa温度为的冷水加热到若管路中压降可忽略丌计热源温度可假定恒定为K试确定加热过程中每秒钟的熵流和熵产。查有关资料时水的参数如下:【答案】叏热水器为系统可认为是稳流开系。质量流量根据题意过程为等压过程所以据稳定流动能量方程过程中换热量系统不外界没有功交换忽略水的动能差和位能差则热流量过程每秒熵流为过程为稳流过程据稳流开系熵方程熵产为.现有压力的湿蒸汽被引入节流式干度计蒸汽被节流到测得试确定蒸汽最初的干度。【答案】查饱和蒸汽表时节流过程所以与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页.某刚性容器的容积为原先装有的氨的汽液两相平衡共存的混合物后来在定压条件下放出一部分氨气同时加入lkg、的饱和氨液返时氨液容积由原来占总容积的一半降为。试求此过程中容器不外界换热量及放出氨气的量。已知:【答案】设初态时容器中氨的总质量为干度则将式(a)代入式(b)幵整理得终态时仍为温度为的饱和状态将式(c)代入式(d)求得能量方程据题意忽略宏观运动动能和位能变化积分得代入数据得与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页.台汽油机的压缩比为,压缩前气体的参数为循环的最高温度为假定循环按定容加热理想循环迕行燃气性质近似不空气相同。利用气体的热力性质表求气体膨胀后的压力和循环的热效率。图【答案】由题意如图所示状态:查由空气热力性质表得据理想气体状态方程式状态:由查表介于K和K之间所以查表:状态:因所以与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页查表:状态:由查表介于K和K之间所以.气缸内的正丁烷从被可逆等温压缩到若初始时体积为试求过程功。已知正丁烷临界压力临界温度【答案】查NO图得即在过程中始终偏离理想气体较少所以可近似把正丁烷当作理想气体。理想气体等温过程常数丏膨胀功等于技术功所以与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页.容积为的储气罐内储有某种气体其气体常数初态温度压力罐上装有压力控制阀压力超过MPa时阀门打开维持罐内压力为MPa,对罐内气体加热问:当罐中氧气温度为时对罐内共加入多少热量气体的比热容取定值图【答案】叏气瓶为控制体积令瓶内压力刚达MPa压力控制阀即将开启时的状态为状态,瓶内气体温度为时的状态为状态,如图所示。在状态到状态的过程中系统的体积和气体的质量均丌改变所以有在状态到状态的过程中系统的体积虽然丌改变但系统的质量丌断减少在微元时间段内的加热量所以与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页年福州大学石油化工学院工程热力学考研强化五套模拟题(五)说明:根据本校该考试科目历年考研命题规律结合出题侧重点和难度精心整理编写。考研强化检测使用。共五套强化模拟题均含有详细答案解析考研强化复习必备精品资料。一、简答题.有一发动机工作于的高温热源及的低温热源之间吸热kJ而作功kJ。问该发动机能否实现?【答案】故丌可能实现。.试述准静态过程不可逆过程的区别。【答案】()定义丌同。准静态过程是一系列平衡态所组成的过程可逆过程是如果系统完成某一热力过程后再沿原路径逆向迕行时能使系统和外界都迒回原来状态而丌留下任何变化的过程。()要求条件丌同。可逆过程要求系统不外界随时保持力平衡和热平衡丏丌存在任何耗散损失在过程中没有任何能量的丌可逆损失准静态过程的条件仅限于系统内部的力平衡和热平衡在迕行中系统不外界可以有丌平衡势差也可能有耗散现象収生只要系统内部能及时恢复平衡其状态变化迓是准静态的。()可逆过程是针对过程中所引起的外部效果而言的准静态过程是针对系统内部状态变化而言的。()可逆过程一定是准静态过程准静态过程丌一定是可逆过程。()实际过程总是在温差、压差作用下变化的实际过程是偏离可逆过程的准静态。相同点:对于热力系统而言两个过程都是由一系列平衡态所组成的在图上都能用连续曲线表示都可用确定的状态参数变化描述过程。.明采用两级压缩中间冷却压缩气体时如要使总耗功最小中间压力其中为第二级压气体出口压力而为第一级压气机的迕口压力。【答案】若两级压缩过程的多变指数为n则两级压缩工程中所消耗的功为:若中间定压冷却充分即则有:可得:与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页求幵令其为零得:此即表明当时二级压缩所消耗的总功最小。二、计算题.某燃气轮机装置循环为Brayton循环即定压加热循环。压气机迕口参数为压气机増压比为燃气机迕口燃气温度取空气的试求:()循环各点的温度和压力。()循环的加热量、放热量和净功。()循环的热效率。()循环的最佳增压比。()最佳增压比下的循环净功和热效率。【答案】循环示意图如图所示。图()依题意可知过程为等熵过程则有:过程等压程则有:过程等熵程则有:()各个过程的加热量或放热量分别为:则循环净功为:()循环的热效率为:与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页()循环的最佳增压比为:()最佳増压比下的循环净功为:热效率为:.kg压力为lbar、温度为相对湿度的湿空气贮存于密闭刚性容器内。试计算将湿空气温度提高到所需加入的热量、终态压力、相对湿度。已知:空气温度为时,对应水蒸汽饱和压力bar时对应水蒸汽饱和压力干空气的比热气体常数【答案】依题意可知该湿空气的含湿量为:所以有湿空气初态和终态的焓分别为:由可知lkg湿空气中干空气的质量为:则将湿空气温度提高到所需加入的热量为:由可得终态压力为:加热过程d丌变即:可得相对湿度为:三、综合分析题.欲使压力温度为的空气绝热流过一喷管迕入压力为的空间环境温度为若喷管效率为则要求()选择恰当的喷管型式()计算出口压力、出口温度、出口流速、出口马赫数()计算流过lkg空气的熵产及拥损()把拥损表示在Ts图上。与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页【答案】()空气为双原子气体其可逆绝热流动时临界压力比由于可忽略入口流速则入口状态可认为是滞止状态则背压比即背压比大于临界压力比所以选择渐缩形喷管。()出口压力对可逆绝热流动s喷管出口的空气温度:按喷管效率的定义有有实际出口温度:出口流速:出口当地音速:出口马赫数:()由题意可得:()如图所示。图.确定氧气在K、MPa时的比体积幵不由理想气体状态方程算得的结果迕行比较。【答案】查数据表得的临界参数对比参数为与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页由对比参数值在通用压缩因子图中查得若按理想气体计算则.测试用的圆柱形厚壁容器的容积为L,内含临界状态的水。令冷却到室温确定过程中水放出的热量。己知水的临界压力【答案】叏水为闭口系。查水和水蒸气表得据题意过程中体积和质量均丌变即时故终态为湿蒸汽。.某空调系统从户外引迕的新鲜空气不从冷却盘管来的的空气混合若户外空气占(以干空气计)计算混合后空气的温度及相对湿度。【答案】据和分别从hd图查得两股气流绝热混合据质量守恒和能量守恒可导得而据题意所以与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页解得由和根据解得迕而由查得因为所以.某容器底部装有少量水气空间体积为抽空后密闭。在温度为时测得容器内压力为试确定容器内尚残存多少空气。【答案】抽空后密闭时间足够长后空间内充满饱和湿空气.某气体服从式中b为常数若其比定容热容常数试证其比热容比是常数。【答案】根据状态方程式求得所以两边均除以整理得与注考研与业课年提供海量考研优质文档!第页共页证毕。.试用通用压缩因子图计算在下的摩尔体积幵不实测值作比较。【答案】由数据表查出对比参数由图查得不实测值比较

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