北京理工大学2003年攻读硕士研究生入学考试试题.doc

北京理工大学2003年攻读硕士研究生入学考试试题一. 填空题(本题共计46分，每个空2分)1、热能与机械能相同之处是( )；不同之处是( )。2、热力学平衡状态是指( )。均匀状态是指( )。3、若热力系统对外作功可用计算，则其过程必须在( )条件下进行；其中可用功的数量是( )。4、设有m kg工质以状态1进入系统，此时给系统带入的能量的数量是(m(e1+p1v1)；其中各项的意义分别为( )5、已知理想气体A有mAkg，B有mBkg，混合后的质量分数各为( 、 )；假设定压比热容和定容比热容分别为cv,A、cp,A、cv,B、cp,B，混合后的气体常数为( )。6、若对系统加热，则参数( )必定( )；若系统对外作膨胀功，则参数( )必定( )。7、气体液化的必要条件是( )；充分条件是( )。8、水在某温度条件下的饱和液体的焓为h、熵为s，饱和蒸汽的焓为h、熵为s，则此温度下，当湿蒸汽的干度为x时，湿蒸汽的焓值为( )；湿蒸汽的熵值为( )。9、热机的热效率定义为( )；热机的效率定义( )。10、在湿空气的工程计算中，将湿空气处理为( )和( )的组合；并把它们均看成( )气体。二简答题。1、工质在压力p1下被吸入气缸，可逆压缩至p2(p1p2)，然后排出气缸，试在p-v图上表示出此工作过程的膨胀功和技术功，并说明技术功和膨胀功之间的关系。2、已知某理想气体的比热容为定值，当其由初态(p1,T1)经历任一过程而达到终态(p2,T2)，试证明任何过程总是满足关系。3、将空气简单地处理成由容积百分比为21%的氧气和79%的氮气所组成的混合气体，试求出此组合下空气的cp、cv及R值。假定氧气和氮气的比热容为常数，且氧气的定容比热容为0.657kJ/(kgK)、氮气的定容比热容为0.741 kJ/(kgK)4、定容加热理想循环的热效率为，试将该循环在T-s、p-v图上画出，并分析e的提高，效率随之增加的原因；其次说明提高e值受到哪些因素的制约？5、若有1kmol一氧化碳和0.5kmol氧气发生完全燃烧，试分析其定压热效应和定容热效应何者大？为什么？6、湿空气的相对湿度、含湿量是如何定义的？7、与理想气体方程pv=RT相对照，范德瓦尔方程中，和b的引入个代表什么意义？8、若焓用T，p两个参数作为独立变量表达，试导出焓的微分方程为。三、计算题。1、一涡轮在可逆稳定绝热工况下工作，工质在涡轮内绝热膨胀作功，已知进口参数p1=0.6MPa，T1=1000K，质量流量4000kg/h，流速50m/s。若出口处燃气参数T2=700K，流速100m/s。试求：(1)每kg燃气流经涡轮时对外作的功；(2)若忽略进出口燃气的动能差所产生的误差；(3)涡轮功率；(4)因不可逆因素，至使出口温度为730K，则每kg燃气作功多少？涡轮绝热效率多少？设燃气的比热容为：cp=0.9956+0.000093t kJ/(kgK)，cv=0.7086+0.000093t kJ/(kgK)2、已知容器内有1kg空气其温度为T=300K，压力p=0.09MPa，环境参数T0=300K。试计算空气的值，并说明当容器内压力小于环境压力时，值总是正的。空气的cv=717J/(kgK)，R=287J/(kgK)3、一刚性容器内有2.5kg空气，温度为25现有两种方法使其升温至70。一种方法是通过绝热条件下对之输入功量；另一种方法是由温度为250的热源为之加热。试计算两种过程下：(1)空气内能、焓及熵的变化量；(2)加热量及功量；(3)若环境温度为25，则两种过程的作功能力损失各为多少？空气的cv=0.717 kJ/(kgK)，R=0.287 kJ/(kgK)4、一活塞式内燃机按混合加热理想循环工作，若初参数为p1=0.1MPa，T1=295K，压缩比17，定容升压比1.5，定压预胀比为1.6。假定工质为空气且比热容为定值，cv=0.717kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK)。试计算：(1)循环的最高温度及最高压力；(2)循环加热量及放热量；(3)循环功及热效率。5、一活塞式压气机生产压力为0.5MPa的压缩空气100kg/h。设空气的初温为298K，初压0.1MPa，压气机的余隙比为0.05。假设压缩过程是可逆绝热的，空气的比热容可看成是定值。试分析计算：(1)压气机所需功率；(2)压气机的容积效率；(3)按何种过程可以使耗功最小？空气的cv=0.717 kJ/(kgK)，R=0.287 kJ/(kgK)p2T2n2s1v 北京理工大学2003年攻读硕士研究生入学考试试题二. 填空题(本题共计46分，每个空2分)1、热能与机械能相同之处是(都是能量)；不同之处是(能量的形式不同)。2、热力学平衡状态是指(在不受外界影响的条件下，系统的状态能长时间保持不变)。均匀状态是指(系统在其内部空间各处的各种物理性质性质是均匀一致的)。3、若热力系统对外作功可用计算，则其过程必须在(可逆)条件下进行；其中可用功的数量是()。4、设有m kg工质以状态1进入系统，此时给系统带入的能量的数量是(m(e1+p1v1)；其中各项的意义分别为(me1是工质的总储存能，包括宏观动能、重力势能和热力学能。p1v1是伴随工质流入系统的外界与系统交换的推动功)5、已知理想气体A有mAkg，B有mBkg，混合后的质量分数各为(、)；假设定压比热容和定容比热容分别为cv,A、cp,A、cv,B、cp,B，混合后的气体常数为()。6、若对系统加热，则参数(熵)必定(增大)；若系统对外作膨胀功，则参数(比体积)必定(增大)。7、气体液化的必要条件是(气体压力达到或超过相应温度下的饱和压力)；充分条件是(气体压力超过临界压力)。8、水在某温度条件下的饱和液体的焓为h、熵为s，饱和蒸汽的焓为h、熵为s，则此温度下，当湿蒸汽的干度为x时，湿蒸汽的焓值为(xh+(1-x)h)；湿蒸汽的熵值为(xs+(1-x)s)。9、热机的热效率定义为()；热机的效率定义()。A2A1vp1210、在湿空气的工程计算中，将湿空气处理为(干空气)和(水蒸气)的组合；并把它们均看成(理想)气体。二简答题。1、工质在压力p1下被吸入气缸，可逆压缩至p2(p1p2)，然后排出气缸，试在p-v图上表示出此工作过程的膨胀功和技术功，并说明技术功和膨胀功之间的关系。答：如右图所示A1为技术功，A2为膨胀功膨胀功w与技术功wt之间的关系为：w=wt+Dpv2、已知某理想气体的比热容为定值，当其由初态(p1,T1)经历任一过程而达到终态(p2,T2)，试证明任何过程总是满足关系。证明：由理想气体的熵增计算式可得而cp-cv=Rg，cp/cv=k，所以。于是3、将空气简单地处理成由容积百分比为21%的氧气和79%的氮气所组成的混合气体，试求出此组合下空气的cp、cv及R值。假定氧气和氮气的比热容为常数，且氧气的定容比热容为0.657kJ/(kgK)、氮气的定容比热容为0.741 kJ/(kgK)答：混合气体的折合摩尔质量：M=zO2MO2 +zN2MN2=0.2132+0.7928=28.84混合气体的质量成分：xO2= zO2MO2/M=0.2132/28.84=0.233；xN2= zN2MN2/M=0.7928/28.84=0.767混合气体的定容比热容为：cv=xO2cvO2+x N2cvN2=0.233657+0.767741=721.428 J/kgKJ/kgK 同理 J/kgK混合气体的折合气体常数：R=xO2RO2+x N2RN2=0.233259.8+0.767296.9=288.256 J/kgK混合气体的定压比热容为：cp=cv+R=1009.68 J/kgKvv31p244、定容加热理想循环的热效率为，试将该循环在T-s、p-v图上画出，并分析e的提高，效率随之增加的原因；其次说明提高e值受到哪些因素的制约？3Ts124答：T-s、p-v图如右图所示随e的提高，吸热过程2-3的平均吸热温度提高，循环效率提高，但e的提高会受到金属耐温性能的限制。5、若有1kmol一氧化碳和0.5kmol氧气发生完全燃烧，试分析其定压热效应和定容热效应何者大？为什么？答：根据Qp- Qv=DnRT=-0.5RT0；所以定压热效应Qv大6、湿空气的相对湿度、含湿量是如何定义的？相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度的比值。含湿量：含有1kg干空气的湿空气中所带有的水蒸气的质量。7、与理想气体方程pv=RT相对照，范德瓦尔方程中，和b的引入个代表什么意义？答：代表实际气体由于分子间的相互作用力而导致的压力减少值；b代表实际气体的分子本身占有的体积。8、若焓用T，p两个参数作为独立变量表达，试导出焓的微分方程为。答：根据将其代入dh=Tds+vdp 得三、计算题。1、一涡轮在可逆稳定绝热工况下工作，工质在涡轮内绝热膨胀作功，已知进口参数p1=0.6MPa，T1=1000K，质量流量4000kg/h，流速50m/s。若出口处燃气参数T2=700K，流速100m/s。试求：(1)每kg燃气流经涡轮时对外作的功；(2)若忽略进出口燃气的动能差所产生的误差；(3)涡轮功率；(4)因不可逆因素，至使出口温度为730K，则每kg燃气作功多少？涡轮绝热效率多少？设燃气的比热容为：cp=0.9956+0.000093t kJ/(kgK)，cv=0.7086+0.000093t kJ/(kgK)解：；R=cp-cv=1.04926-0.76226=0.287kJ/kgK(1)每kg燃气流经涡轮时对外作的功(2)忽略动能产生的误差为，(3)qm=4000kg/h=1.1kg/s，涡轮功率p=qmws=352kW(4) ；每kg燃气对外作的功：绝热效率：2、已知容器内有1kg空气其温度为T=300K，压力p=0.09MPa，环境参数T0=300K。试计算空气的值，并说明当容器内压力小于环境压力时，值总是正的。空气的cv=717J/(kgK)，R=287J/(kgK)解：ex=u-u0-T0(s-s0)=cv(T-T0)-T0Ln(p/p0)=T0Ln(p0/p)=300Ln(p0/90000) 显然，当pp0时值为正 3、一刚性容器内有2.5kg空气，温度为25现有两种方法使其升温至70。一种方法是通过绝热条件下对之输入功量；另一种方法是由温度为250的热源为之加热。试计算两种过程下：(1)空气内能、焓及熵的变化量；(2)加热量及功量；(3)若环境温度为25，则两种过程的作功能力损失各为多少？空气的cv=0.717 kJ/(kgK)，R=0.287 kJ/(kgK)解：(1)绝热条件下DU=mcv(T2-T1)=80.6625kJ；DH= mcp(T2-T1)=412.95kJ；DS=mcvLn(T2/T1)=0.25kJ由250热源为之加热条件下DU=mcv(T2-T1)=80.6625kJ；DH= mcp(T2-T1)=412.95kJ；DS=0.25kJ(2)在绝热条件下，加热量为0，功量W=DU=80.6625kJ由250热源为之加热条件下，功量为0，加热量Q=DU=80.6625kJ(3)在绝热条件下，作功能力损失为T0DSis=2980.25=75kJ由250热源为之加热条件下，作功能力损失为T0DSis=298(0.25-80.6625/523)=28.5kJ4、一活塞式内燃机按混合加热理想循环工作，若初参数为p1=0.1MPa，T1=295K，压缩比17，定容升压比1.5，定压预胀比为1.6。假定工质为空气且比热容为定值，cv=0.717kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK)。试计算：(1)循环的最高温度及最高压力；(2)循环加热量及放热量；(3)循环功及热效率。解：cp=cv+R=0.717+0.287=1.004kJ/(kgK)；k=1.4(1)1-2定熵压缩 T2=T1ek-1=295170.4=916K 2-3 定容加热 ， 3-4 定压加热 所以循环最高温度为2199K，最高压力为7.9MPa(2)循环加热量q1=q1v+q1p=cv(T3-T2)+cp(T4-T3) =1156.7kJ，放热量q2= q2v= cv(T5-T1)=400.8 kJ(3)