北京工业大学2002年硕士研究生入学考试试题
科目代码：551 科目名称：工程热力学 适用专业：热能工程
一、名词解释（每题3分，共30分） 1 开口系统：热力系与外界之间有物质交换 2 热力循环：封闭的热力过程
3 可逆过程：当系统完成某一过程后，如能使过程逆行而使系统及外界回复到原始状态不遗留下任何变化，则称此过程为可逆过程。
4 孤立系统的熵增原理：在孤立系内，一切实际过程都朝着使系统熵增加的方向进行，或在极限情况下维持系统的熵不变，而任何使系统熵减少的过程是不可能发生的。 5 临界流速：在缩放喷管的喉部，流速恰好达到当地声速
6 压气机的容积效率：气缸吸气的有效进气容量与活塞的排量容积之比。 7 水的三相点：水呈现气、液、固三相平衡共存状态
8 水的气化潜热：在一定压力下，1kg饱和水转变为饱和蒸气吸收的热量 9 制冷系数：制冷机循环中从冷源移出的热量与所耗功量之比。 10 含湿量：湿空气中包含的水蒸气质量与干空气质量之比值。 二、填空题（每题2分，共20分）
1 工程热力学是热力学的一个分支，它着重研究与热能工程有关的 热能 和 机械能 相互转换的规律。
2 闭口系统中包含的物质是固定的，故也称闭口系统为 控制质量系统 。
3 系统吸热时它的熵 增大 ；系统放热时它的熵 增大、减少或不变 ；系统与外界不发生热的交换时它的熵 增大或不变 。
4 理想气体的热力学能的性质是1845年焦耳通过著名的 焦耳实验 确定的。 5 在任何过程中，单位质量的理想气体的温度升高1K时比热力学能增加的数值即等于 其 比定容热容 的值；而比焓增加的数值即等于其 比定压热容 的值。
6 指出提高燃气轮机装置热效率的两条措施：将汽轮机出口的低压湿蒸汽完全凝结为水；采用过热蒸汽作为汽轮机的进口蒸汽。
7 固体 和液体的比定压热容和比定容热容的数值近似相等。 8 完全不含水蒸气的空气称为 干空气 。
9 卡诺定理一 的内容为：在两个给定的热源间工作的所有热机，不可能具有比可逆热机更
高的热效率。
10 通常把湿饱和蒸汽中 饱和蒸气 的质量分数称为干度，并用x表示。 三、作图题（每题5分，共10分）
1 试在T-s直角坐标图上表示定压过程线和定容过程线之间的关系。
2 试在T-s直角坐标图上表示定温过程线和绝热过程线之间的关系。
四、证明题（5分）
在多变过程中满足vdp+npdv=0，其中v为比容，d为微分符号，p为压力而n为多变指数。 证明：
pvn?定值d(pvn)?0?vndp?pdvn?0?vdp?npdv?0
vndp?nvn?1pdv?0五、计算题（第一题10分，第二题11分，第三题14分）
1. 容器A中盛有1kg温度为27℃、压力为3bar的空气，另一个容器B中盛有127℃、6bar
的空气，容积为0.2m，两个容器是绝热的，试求两容器连通后空气的最终温度及压力（空气的Rg=0.2871kJ/kg*K）。 解：pV?mRgT
3
VA?mRgTp287.1*3000.2*0.6*1063??0.281m mB??1.04kg
0.3*106400*287.1Q??U?W
Q?0，W?0??U?0
?U?mACV(T?TA)?mBCV(T?TB)?0
T?mBTB?mATA1.04*400?1*300??351K
mA?mB2.04p?mRgTVA?VB?2.04*287.1*351?0.427bar
0.4812. 假定一套燃气轮机装置，先后由压气机、燃烧室和涡轮机组成，其空气消耗量q=100kg/s。压气机入口空气的焓h1=290kJ/kg，出口压缩空气的焓h2=580kJ/kg；在燃烧室中压缩空气和燃料混合燃烧，生成的高温燃气的焓h3=1250kJ/kg；高温燃气送入涡轮机中膨胀做功。做功后排出废气的焓h4=780kJ/kg。试求：（1）压气机消耗的功率；（2）当燃料的发热量Q=43960kJ/kg时的燃料消耗量；（3）涡轮机输出的功率；（4）燃气机装置的总功率。 解：压气机消耗功率（580-290）*100 消耗量43960/（1250-580）*100 涡轮机功率（1280-780）*100
总功率100*[（1280-780）-（580-290）] 3 某气体循环由下列可逆过程组成：
1—2 为绝热压缩过程，初温为T1，压缩比??v1/v2?8； 2—3 为定压加热过程，v3=2v2； 3—4 为定温膨胀过程，v4=v1； 4—1 为定容放热过程。 若设气体?=1.4，试：
（1）绘出该循环的p—v图及T—s图；
北京工业大学2002-2005年硕士研究生入学考试试题与答案
