南京航空航天大学817工程热力学(A卷)2016年考研真题

科目代码：817科目名称：工程热力学第1页共3页南京航空航天大学2016年硕士研究生招生考试初试试题（A卷）科目代码:817满分:150分科目名称:工程热力学注意:①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！一、简答题（50分）1、（5分）分析绝热过程的状态方程式kpvconst（其中pvkcc）的适用范围。2、（5分）分析工质绝热节流后，焓、压力、温度以及熵如何变化？3、（6分）试求范德瓦尔气体在定温膨胀时所作的功。范德瓦尔气体状态方程表达式为：2mmRTapVbV。4、（6分）0℃的冰在温度为20℃的大气中逐渐融化成水，试分析该过程是否可逆？过程中冰和大气熵变的绝对值哪个大？为什么？5、（6分）若未饱和湿空气被等容冷却到其中水蒸气刚开始凝结的温度Tv，问此温度比露点温度Td高还是低？为什么？6、（6分）理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功，这是否违反热力学第二定律？为什么？7、（6分）理想气体遵循迈耶定律pvgccR，试证明理想混合气体遵循同样定律，即pvgccR。8、（10分）温度为T1，T2的两个热源间有两个卡诺机A与B串联工作（即中间热源接受A机的放热，同时向B机供给等热量）。试证明这种串联工作的卡诺热机总效率与工作于同一T1,T2热源间的单个卡诺机效率相同。科目代码：817科目名称：工程热力学第2页共3页二、（10分）一台稳定工作的压缩机，进口截面积为0.1m2。空气在进口处的压力为0.1MPa、温度为290K、速度为6m/s，出口处压力为0.7MPa、温度为450K、流速为2m/s。压缩机向外界的散热速率为180kJ/min。空气可视作理想气体，cp=1.005kJ/(kg·K)，Rg=0.287kJ/(kg·K)。求压缩机的耗功率。三、（10分）5kg水起初与295K的大气处于热平衡状态，一台热泵在水与大气之间工作，使水定压冷却到280K，求所需的最小耗功是多少？水的定压比热为4.187kJ/(kg·K)。四、（10分）一氧气瓶容积为0.04m3，盛有p1=147.1×105Pa的氧气，其温度与室温相同，即t1=t0=20℃。问：1）如开启阀门，使压力迅速下降到p2=73.55×105Pa（可视为绝热过程），此时氧气的温度T2和放出的氧气质量△m为多少？2）如放气极为缓慢，以致氧气瓶内气体与外界随时处于热平衡，当压力也自p1=147.1×105Pa下降到p2=73.55×105Pa，所放出的氧气较1）过程多还是少？氧气视为理想气体，259.8,1.4gRJkgKk。五、（15分）一可逆热机以理想气体为工质自状态1定容吸热到状态2，接着绝热膨胀到状态3，再定压返回状态1，完成循环。1）画出该循环的p-v图和T-s图；2）证明该循环所产生的净功与所吸收热量之比为1312111/1netWQkVVpp。六、（15分）空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压比为25，初终态温度分别为303K和835K。试求：1）压气机的绝热效率；2）压缩过程的熵变；3）作功能力的损失。空气视作理想气体，比热容取定值cp=1.005kJ/(kg·K)，Rg=0.287kJ/(kg·K)，k=1.4，环境温度为273K。七、（20分）燃烧产物以设计状态400kPa、1000K、200m/s流入一燃气轮机的喷管，出口压力为270kPa，流量为3kg/s。假设流动为等熵流动，燃烧产物取k=1.34，cp=1.16kJ/(kg·K)。试问：1）喷管类型（渐缩喷管还是缩扩喷管）；2）喷管出口速度；3）喷管出口面积。科目代码：817科目名称：工程热力学第3页共3页八、（20分）一架涡轮喷气式飞机在海拔9150m的高空以320m/s的速度飞行，环境压力为32kPa、温度-32℃。已知压气机的增压比π=12，涡轮进口温度为T3=1400K，空气进入压气机的质量流量为m=40kg/s，燃烧室对空气的加热功率为q=945.16kW/kg。发动机工作循环可视作定压加热理想循环（T-S图如下），假设喷管出口完全膨胀。空气视作理想气体，定比热cp=1.005kJ/kg，k=1.4,Rg=0.287kJ/(kg·K)。求1）压气机出口气体温度T2、涡轮出口气体温度T4和喷管出口温度T5；2）压气机压缩过程的耗功量Wc;3）求涡轮出口的气流速度cf4及喷管出口的气流速度cf5。