暖通空调、制冷低温、热能工程-同济历年真题

同济大学

机械与能源工程学院

热能工程、

供热供燃气通风与空调工程、

工程热物理、

制冷及低温工程

历年考研真题

第一部分

816工程热力学

1998年一2013年

考试大纲

科目代码：816科目名称：工程热力学满分：150分

基本要求

1.熟练掌握热力学两个基本定律。

2.了解常用工质的热力学性质（包括图表）。

3.熟练掌握理想气体热力过程的计算。

4.熟练掌握分析计算典型热力过程和热力循环的做功、传热量。

基本内容

1.绪论

热能及其利用。工程热力学的研究对象。

2.基本概念

热力学系统。状态。平衡。状态参数。状态公理。状态方程。热力参数及坐标图。功和热量。热

力过程。准静态过程，可逆过程和不可逆过程。热力循环。

3.热力学第一定律

热3学第一定律的实质。热力学能。靖。热力学第一定律在开口系统和闭口系统的表达式。储存

能。稳定流动能量方程及其应用。

4.气体性质

理想气体模型及其状态方程。实际气体模型及其状态方程。临界参数。对比态及其定律。压缩因

子。理想气体比热。混合气体的性质。

5.理想气体基本热力过程及气体压缩

定压、定容、定温和可逆绝热过程。多变过程。气体压缩轴功。余隙。压缩机多级压缩和中间冷

却过程分析。

6.热力学第二定律

热力学第二定律的实质及表述。卡诺循环和卡诺定理。烯。孤立系统端增原理。

7.水蒸汽和湿空气

蒸发，冷凝，沸腾，汽化。定压发生过程。水蒸气图表。水蒸气基本热力过程。湿空气性质。湿

空气焰湿图。湿空气基本热力过程。

8.气体和蒸汽的流动

一维稳态流动的基本特性和基本方程。流速。音速。流量。临界状态。绝热节流。

9.动力循环

朗肯循环。回热和再热循环。热电循环。内燃机循环。

10.致冷循环

空气压缩致冷循环。蒸汽压缩致冷循环。吸收式致冷循环。热泵。

同济大学1998年硕士生入学考试试题

一、概念题（每题5分，共40分）

1.何为准静态过程？

2.开口系统热力过程中的烟变化量S2—S1可由哪儿部分组成？

3.试分析提高蒸汽热力循环的途径或方法。

4.在熔湿图上表示出湿空气的绝热加湿过程并作简单分析。

5.试证明理想气体的定压摩尔比热与定容摩尔比热之差等于通用气体常数，即Mcp-Mcv=RO。

6.比较开口系统和闭口系统焙的异同点。

7.如果进行高压比大流量的压缩制气过程，采用什么方法较为合理？

8.空气冷却塔中，用环境温度下地空气可以讲热水冷却到比环境温度更低温度的状态，试问是否违背热力学

第二定律，为什么？

二、计算题（每题15分，共60分）

1、在某绝热不可逆循环空气压缩制气过程中，气体的压力由pl=0.1MPa提高到p2=1.2MPa,耗功量为35kW,

设空气的定压质量比热cp为常数，初温为20℃,气体流量为500kg/h。求：排放气体的温度和过程的当量绝热指数。

2、设有一热机置于大气压下的有限热容量的热源和冷源之间。热源为1000kg和2（TC的水，冷源为50kg和-5°C

的冰。求（1）热机最大做功量和最终温度分别为多少？（2）如果热源和冷源直接接触，最终温度为多少？

（水cp=4.19kJ/kg-K,冰cp=2.00kJ/kg-K,冰的溶解潜热r=333.27kJ/kg）

3、空气压力pl=0.1MPa,温度tl=20℃和流速为vl=250m/s,流经扩压管后的出口流速为Vl=15m/s,求理想流

动状态下地出口压力、出口温度和扩压管的类型.

4、证明任何两条准静态绝热线不相交。

同济大学1999年硕士生入学考试试题

一、概念题（每题5分，共40分）

1.何谓热力学状态公理？

2.试比较开口系统和闭口系统的异同点。

3.何谓多变比热？

4.如何从干、湿球温度求得相对湿度？

5.分析提高郎肯循环热效率的途径。

6.实际气体的音速为状态参数吗？试作简单分析。

7.余隙对气体压缩过程有何影响？如何控制？

8.简述缩放喷管用作缩放扩压管的可能性。

二、计算题（每题15分，共60分）

1、若二氧化碳气体的状态用范德瓦尔斯方程描述，即：p=RT/（v-b）-a/v2,其中R为气体常数，a和b为分子作

用力和分子体积有关的系数，求该气体处于300K和0.2MPa时的质量定压比热和定容比热之差，即Cp-c产？

（设a=0.3657m6Pa/mol,b=4.28x10-5m3/mol）

2、在较冷的季节，有一个采用电加热的房间的平均温度为10℃,假如用该机所耗的功率来驱动热泵工作，它

在室外温度为5C和水散热器之间工作。如果水散热器的温度比房间的温度高20℃,求该房间最大可能的温度为多

少？

3、在一个封闭绝热刚体的圆筒内，有一个绝热无摩擦可自由活动的滑板。该滑板将圆筒分为A和B两个空间。

设初始时A和B内的状态参数分别为：pA0=0.3MPa,pB0=0.2MPa,TA0=TB0=10℃,VB0=2VA0,在B室中有一

个弹簧机构，弹性力F=1.5Ax,AX为滑板位移变量，初始时位移变量AXMO,求该系统内状态参数的终态值。

（圆筒内的气体为空气，绝热指数k=1.4）

4、某直径为D=85mm的水平管道内，空气作绝热稳态流动。如果在截面1-1处的压力为pl=0.2MPa和tl=220℃,

在截面2-2处的压力为pl=0.1MPa和tl=20（TC。求气体的流量、两个截面处的流速和该过程中端的变化。如果环境

温度为20℃,求流动过程中的可用能损失。

同济大学2000年硕士生入学考试试题

一、概念题（每题5分，共40分）

1.试述准静态过程与可逆过程的区别。对简单可压缩系统，容积功加=小加的使用范围是什么？

2.20℃的空气通过膨胀能够达到的最大流速是多少？

3.试证明工作于温度分别为TH和TL的两个热源之间的一切不可逆的制冷机，其制冷系数e必定小于工作于

两个相同热源之间的可逆制冷机的制冷系数。

4.气缸内储有完全不可压缩的流体，气缸的一端被封，另一端是活塞，气缸是静止的，且与外界无热交换。

问：（1）活塞能否对流体做功？（2）流体的压力会改变吗？（3）若用某种方法把流体的压力从2bar提高到20bar,

流体的内能是否变化？焰是否变化？

5.卡诺定理是否意味着“热效率愈高的循环，其不可逆性就越小”？为什么？

6.当内燃机循环最高压力和最高温度为限定条件时，试用T-s图比较定容、定压、混合加热循环的压缩比、加

热量及热效率。

7.为什么有温差的不可逆传热，其最后效果可归结为机械能的损失。

8.多级压缩的中间冷却器有什么作用？为什么采用多级压缩中间冷却？

二、计算题（每题15分，共60分）

1、在M=2的空气流中，当设置的温度计读数为267℃时，空气流的实际温度是多少度？（空气绝热指数k=1.4）

2、一燃气轮机用一节流阀控制其输出功率。设燃气稳定流过燃气轮机期间所经历的是准静态的绝热过程。当

燃气轮机全负荷运行时，节流阀前的燃气压力为4.2xlO5Pa,温度为750℃,节流阀基本全开，但压力降低200Pa,

燃气轮机出口压力为105Pao求（1）在全负荷运行下，每千克燃气所输出的净功wnet；（2）若燃气轮机在75%负

荷（每千克燃气输出的净功为全负荷的75%）运行下，求进入燃气轮机的燃气压力p。设燃气可按理想气体计，

cpO=1.003kJ/（kg-K）,k=1.4,外部机械摩擦不计。

3、对于蒸汽锅炉，1100℃的燃烧气体在把热传给水并冷却到540℃的期间，假设水在205℃蒸发，问由这个不

可逆传热引起的牖变是多少？而当周围温度为25℃时，不可用能增加多少？取水的汽化潜热是1920kJ/kg。

4、一活塞-气缸装置，中间有一完全透热的刚性隔板将它分为A、B两腔，隔板静止不动，气缸壁和上、下两

活塞面都是绝热的。A腔中有1kg初温为25℃,初压为Ibar的空气；B腔中充有2kg空气，其初温也为25℃,初

压为2bar。现缓缓地压缩B腔中的空气，使A腔中的空气向大气作等压膨胀。试求B腔中空气在压缩时的过程方

程式，即该多变过程的指数n。（设空气的比热容为定值，比热比k=1.4）

同济大学2001年硕士生入学考试试题

一、选择题（共15题，每题2分，共30分）

1、均质等截面杆两端的温度由分别维持t|、t2的两热源保持tl、t2不变，取此杆为系统，则系统处于（）

A.平衡状态，因其各截面温度不随时间而改变；

B.非平衡状态，因其各截面温度不等；

C.平衡状态，因其各截面温度不随时间而改变，且流入系统的热量等于流出系统的热量；

D.非平衡状态，因其处于重力场中。

2、某理想气体自状态1经历一可逆多变过程到达状态2,其温度下降，燃增大，则气体()

A.压力升高、比容增大，对外作正功；

B.压力降低、比容增大，对外作正功；

C.压力升高、比容减小，对外作负功；

D.压力降低、比容减小，对外作负功。

3、实际气体的压缩因子Z定义为Pv/(RT),其值()

(A)>1；(B)<1；(C)=1；(D)不同气体在不同条件下可大于、等于、小于I

4、工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内()

(A)储能不变，焙增大；(B)储能不变，端不变；

(C)储能增大，嫡增大；(D)储能增大，嫡不变。

5、理想气体的比热是()

A.常数；

B.随气体种类不同而异，但对某种理想气体而言，比热为常数；

C.随气体种类不同而异，但对某种理想气体某种过程而言，比热为常数；

D.随气体种类不同而异，但对某种理想气体某种过程而言，比热是温度的函数。

6、迈耶公式Cp-c，=R()

(A)仅适用于理想气体，定比热；(B)适用于任意气体，但要求定比热；

(C)适用于理想气体，是否定比热不限；(D)适用于任意气体。

7\容积为1m，的容器中充满氮气(R=0.297kJ/(kg.K)),其温度为20℃,表压力为lOOOmmHg,为确定其质量,

下列四种计算中哪个正确？(pb=latm)()

A.m=pV/(RT)=1000x1/(0.297x20)

B.m=pV/(RT)=1OOOx1/(0.297x293.15)

C.m=pV/(RT)=((l000/760)x101325x1)/(0.297x293.15)

D.m=pV/(RT)=(((1000/760)+1)x101325x1)/(0.297x293.15)

8、有位发明家声称他发明了一种机器，当这台机器完成一个循环时，吸收了lOOkJ的功，同时向单一热源排

出了lOOkJ的热，这台机器()

A.违反了第一定律；

B.违反了第二定律；

C.违反了第一定律和第二定律；

D.既不违反第一定律也不违法第二定律。

9、对于任何一个过程，第二定律要求体系的燧变为()

(A)正数或零；(B)零；(C)负数或零；(D)正数或零或负数，但不能说定是哪一种。

10、卡诺定理指出()

A.相同温限内一切可逆循环的热效率相等；

B.相同温限内可逆循环的热效率必大于不可逆循环的热效率；

C.相同温度的两个恒温热源间工作的一切可逆循环的热效率相等；

D.相同温度的两个恒温热源间工作的一切循环的热效率相等。

11、经不等温传热后()

A.热量的可用能和废热均减少；

B.热量的可用能减少，废热增大；

C.热量的可用能不变，废热增大；

D.热量的可用能不变，废热减小。

12、闭口系工质经历可逆变化过程，系统对外作功20kJ,与外界换热-20kJ,则系统燧变()

(A)增加；(B)减少；(C)不变：(D)不能确定。

13、己知氢气的最大转回温度为-80℃,则压力为lOMPa,温度为60℃的氢气绝热节流后温度()

(A)升高；(B)降低；(C)不变；(D)(A)(B)(C)都有可能。

14、压力p尸IMPa,温度「=473K的空气流可逆绝热流经缩放喷管，已知喷管喉管截面上温度Tc=394K,出口截

面上温度Tz=245K,则喷管各截面上最大流速Cmax为（）

A.Cmax='KR7]—J1.4x287x245=313m/s

B.Cmax=VKRTc=Ji.4x287x394=399m/s

C.Cmax=J2K/（K-W；=12x1.4/（1.4-1）x287x473=974m/s

D.Cmax=^2Cp（T]—7^,）=.^2x1004x（473—245）=677m/s

15、某绝热蒸汽轮机相对内效率”,=0.91,蒸汽在该汽轮机内膨胀过程中（）

（A）燧不变；（B）嫡增大；（C）燧减小；（D）端如何变化不定。

二、简答题（共5题，每题4分，共20分）

1.刚性容器内湿空气冲入干空气，若平衡后温度不变，问容器内湿空气的相对湿度6、含湿量d和水蒸气的

分压力pv如何变化，为什么？

2.锅炉汽包里的高压热水进入低压容器后会发生什么现象？为什么？

3.试问：状态方程为p（v-b）=RT的气体，当b为正值时，经绝热节流后温度是否降低？为什么？

4.有人提出一循环1-3-2-1：1-3是可逆定温吸热过程、3-2是可逆绝热过程、2-1为不可逆绝热过程，如图所

示，其中1、2、3分别为三个平衡状态，试问此循环能否实现，为什么？

5.举例说明孤立系统烯增与系统内过程进行方向的联系。

三、计算证明题（共5题，共50分）

1、余容比为0.04的压气机空气进口温度为17℃,压力为O.IMPa,每分钟吸入空气5m3,经不可逆绝热压缩后

其温度为207C,压力为0.4MPa。若室内温度为17℃,大气压力为O.IMPa,求（1）此压气机容积效率；（2）压气

机压缩过程的绝热效率；（3）压气机实际耗功率；（4）压缩过程的作功能力损失。设空气比热容为定值，

cp=1.004kJ/kg-K,R=0.287kJ/kg-Ko（10分）

2、某蒸汽循环按基本朗肯循环运行，自过热器来的新蒸汽pt=17MPa,ti=550℃,节流至p?=6MPa,送入汽轮

机膨胀机作功，然后排入维持在5kPa的冷凝器。忽略水泵功，求（1）若汽轮机相对内效率=0.9,每kg蒸汽在

汽轮机内作功；（2）循环热效率；（3）若不节流，蒸汽直接进入汽轮机，汽轮机相对内效率〃w=0.9,循环热效率;

（4）由于节流及蒸汽在汽轮机内不可逆膨胀而造成的作功能力损失。（T°=290K）（10分）

已知：P=17MPa,t=550℃,h=3426.8kJ/kg,v=0.0199213m7kg,s=6.4416kJ/kg-K

P=6MPa,h=3426.8kJ/kg,s=6.8853kJ/kgK

P=5kPa,ts=32.9℃,h'=137.72kJ/kg,h"=2560.55kJ/kg,s'=0.4761kJ/kg-K,s"=8.3930kJ/kg-K

3、某种气体服从p（v-b）=RT,式中b为常数，若其比热cv为定值，试证明内能U只是温度的函数。（8分）

4、某应急辅助发电装置主要由高压容器、调压阀及汽轮机和发电机构成，压力容器中储有pi=13.8MPa,ti=21°C

的氮气，工作时由于调压阀的作用，进入汽轮机的氮气压力维持在p2=0.7MPa,氮气在汽轮机内作绝热膨胀，从汽

轮机排出得氮气进入大气。若要求发电机在1小时内保持输出功率为75w,求容器的最小容积。假设容器内温度保

持与环境温度一致，容器内压力为0.7MPa时，汽轮机停止工作。已知氮气

R=297J/kg-K,cp=1038J/kg-K,po=O.1MPa,t0=21℃（10分）

5、用nKrSeOkg/h,k]|=500℃,pq|=0.1MPa的废气资源定压加热tsl=27℃,psl=0.1MPa,流量ms=360kg/h的未饱和

水，若废气的终温为37℃,过程中废气压降可忽略不计，求(1)水的终态温度ts2；(2)废气放出热量的可用能;

(3)以废气为系统求过程的燃流和燧产；(4)传热过程的不可逆作功能力损失(环境温度为27℃)。已知：水

p=0.1MPa,t=27°C时，hi=84kJ/kg,s।=0.3944kJ/(kg-K)；p=0.1MPa时，h'=417.51kJ/kg,h"=2675.7kJ/kg»废气可看作理想

气体，比热取定值，R=287J/(kg-K),Cp=1.01kJ/(kg-K)(12分)

同济大学2002年攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、单项选择题(本大题共15题，每小题2分，共30分)在每小题列出的四个选项中只有一个选型是符合题目要

求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1、简单可以压缩热力系统的状态可由()

A.两个状态参数决定B.两个具有物理意义的状态参数决定

C.两个可测状态参数决定D.两个相互独立的状态参数决定

2、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的()

A.膨胀B,压缩C.凝结D.加热

3、q=Ah=Wt适用于()

A.稳流开口系统B.闭口系统C.任意系统D.非稳流开口系统

4、锅炉空气预热器中，烟气入口温度为1373K,经定压放热后其出口温度为443K,烟气的入口体积是出口体

积的()

A.3.1倍B.6.47倍C.0.323倍D.2.864倍

5\理想气体定压过程的热力学能变化量为()

A.CpATB.cvATC.h-pvD.q-w(

6、理想气体等温过程的技术功=()

A.0B.v(pi=p2)C.p2V2In—D.hi-h2

Pi

7、在p-v图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值()

大B.小C.相等D.可能大，也可能小

8、不可逆机与可逆机相比，其热效率()

A.一定高B.相等C.一定低D.可能高，可能低，也可能相等

9、若孤立系内发生的过程都是可逆过程，系统的焙()

A.增大B.减小C.不变D.可能增大，也可能减小

10、水蒸气热力过程热力学能变化量Au=()

A.q-wtB.Ah-A(pv)C.cC-Ti)D.C^(T2-Tt)

11、理想气体绝热流经节流阀，节流后稳定截面处的温度()

A.升高B.降低C.不变D.无法确定

12、热力计算时，回热加热器的出口水温取决于()

A.回热抽气量B.回热抽气压力C.加热器的给水量D.加热器的进口温度

13、若再热压力选择适当，则朗肯循环采用再热后()

A.汽耗率上升，热耗率下降B.汽耗率下降，热耗率上升

C.汽耗率和热耗率都上升D,汽耗率和热耗率都下降

14、在定压加热燃气轮机循环中，为达到提高循环热效率的目的，可采用回热技术来提高工质的()

A.循环最高温度B.循环最低温度C.平均吸热温度D.平均放热温度

15、湿空气中水蒸气所处的状态()

A.可以是饱和状态，也可以是过热蒸汽状态

B.可能是饱和状态

C.既不是饱和状态，也不是过热蒸汽状态

D.只能是过热蒸汽状态

二、多项选择题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)在每小题列出的五个选型中有二至五个选项是符合题

目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。多选、少选、错选均无分。

16.能量方程的=d〃+捌适用于()

A.稳定流动，可逆过程B.非稳定流动，可逆过程C.稳定流动，不可逆过程

D.非稳定流动，不可逆过程E.任意流动，任意过程

17.理想气体可逆绝热过程中的技术功等于()

A.-AhB.hi-h2C.h2-h]D.-AuE.u)-U2

18.恒温热源温度为Ti，恒温冷源温度为T2,环境温度为TO,热源提供热量QI中的有效能为()

A.热量Q1减去Q1中的无效能B.卡诺循环热效率乘以Q1

19.气体一元稳定流动的基本方程之一为()

A.连续性方程B.动量方程C.能量方程D.绝热过程方程E.理想气体状态方程

20.朗肯循环中为提高汽轮机排汽量的干度，应该()

A.提高初压B.提高初温C.采用再热D.采用回热E.降低排汽压力

三、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)

21、热力学能的量值取决于工质内部微观运动的状况。

22、理想气体的热力学能、熔是温度的单值函数，故过程均可以使用

Au=cvAT,Ah=CpAT求热力学能、焰的变化量。

23、在理想气体的定温过程中，初、终参数压力与体积的关系为0

24、热的品位比机械能的品位。

25、水在定压加热过程中吸热称为过热蒸汽必需经历五种状态的变化，即未饱和水、饱和水、湿蒸汽、

_______________________及过热蒸汽。

26、当湿蒸汽的干度x=0时;工质全部为。

27、空气在锥刀之末工况流经喷管，空气的焰转变成o

28、入口为亚声速气流，扩压管的形状是。

29、在朗肯循环中，提高蒸汽初温主要受到的限制。

30、露点是对应于湿空气中水蒸气分压力下的_________________________温度。

四、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）

31、温度

32、混合气体的分压力

33、热量的无效能

34、汽化潜热

35、余隙容积

五、简答题（本大题共5小题，每小题5分，共25分）

36、为什么在热力系中要引用准平衡过程这一概念？

37、理想气体的绝热过程就是等端过程吗？为什么？

38、热力系的总燧是否可以减小？为什么？

39、声速取决于什么因素？喷管中声速是如何变化的？

40、决定朗肯循环热效率的参数有哪些？它们如何影响热效率？

六、计算题（本大题共4小题，共25分）

41、有2.268kg的某种理想气体，经可逆定体过程，其热力学能的变化为Au=139.6J/kg,求过程体积功、过程

热量。（5分）

42、恒温物体A温度为200℃,恒温物体B的温度为20℃,B从A吸取热量1000kJ,当时大气温度为5℃,

求此吸热过程引起的作功能力损失。（5分）

43、1kg空气有状态1经绝热膨胀至状态2,温度由240℃下降为20℃,试确定该过程中焰的变化量。（设质量

热容为定值）（5分）

44、采用一级回热的蒸汽循环参数如下：

进入汽轮机蒸汽的焰hi=3200kJ/kg,汽轮机排汽干度X2=0.82,抽汽焰h°i=2680kJ/kg,抽汽压力对应下的饱和水焙

h'0i=600kJ/kgo

试将此循环绘在T-s图上（包括饱和汽、水线），并计算该循环的热效率。（忽略泵功。排汽压力下的饱和汽焰

h"2=2584kJ/kg,饱和水焙h'2=192kJ/kg。）（10分）

同济大学2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、判断题（每小题2分，共20分）

1、实际气体绝热自由膨胀后，其内能不变。

2、公式dh=cpdT仅适用于理想气体的任何可逆过程。

3、稳定流动能量方程不适用于有摩擦的情况。

4、当多变过程的指数n满足l<n<k时，多变比热为负值。

5、热源与冷源的温差愈大，热效率愈高，制冷系数也愈大。

6、绝热过程一定是定嫡过程。

7、水在大气中喷淋冷却时温度能降低到低于空气的温度。

8、对于一渐放型管道，当进口流速为亚音速时，可使气流压力升高。

9、提高初温和降低终态压力均可以提高朗肯循环的热效率。

10、理想气体的绝热等温膨胀是可行的过程。

二、问答与证明（每题5分，共20分）

1、对于未饱和空气，它的干球温度、湿球温度及露点温度三者哪个最大？哪个最小？对于饱和空气，三者的

大小又如何？试在h-d图上表示之。

2、试用T-s图来分析说明采用再热蒸汽动力循环的优越性。

3、试根据热力学第二定律证明p-v图上绝热过程线不相交。

4、试推导理想气体燃变化量的计算公式。

三、计算题（共60分）

1、有报告说一台热机工作于口=427℃和t2=277℃两恒温热源之间，当工质从高温热源吸热为5x104kJ时，对

外作功10kWh,而排给低温热源的热量恰为两者之差。试分析其可能性。（10分）

2、已知空气的初态pi=6bar,vi=0.236m3/kg,经历一个n=1.3的多变过程后状态变化到p2=1.2bar,求过程

中每kg气体的作功量、吸收的热量以及内能的变化量。设Cp=1.01kJ/kg,K,R=287J/kg-K。（10分）

3、渐缩喷管入口空气压力为3bar,温度为67℃,流速为100m/s,空气流经喷管作绝热膨胀后射入压力为Ibar

的环境，问渐缩喷管出口的理论流速可达多少？空气可视为理想气体。cP=1.004kJ/kgK»（8分）

4、蒸汽锅炉每小时产生pi=30bar,口=350℃的蒸汽10吨，设锅炉给水温度t2=40℃,锅炉热效率〃=0.76,煤

的发热值Qi=29700kJ/kg,求锅炉的耗煤量。

己知：pi=20bar,ti=350℃时，％=3137.2kJ/kg；

p2=20bar>t2=40℃时，h2=169.2kJ/kg。（10分）

5、有1kg空气初始状态为：pl=5bar,tl=150℃,进行下列过程：（1）可逆绝热膨胀到p2=lbar；（2）不可逆绝

热自由膨胀到p2=lbar；（3）可逆等温膨胀到p2=lbar；（4）可逆多变膨胀到p2=lbar（多变指数n=L2）；试求上述

各过程中的膨胀功及燃变化量，并将上述过程的过程线画在同一张p-v图及同一张T-s图上。（12分）

6、某空气压缩致冷循环，冷库温度为-10C,大气温度为20℃,空气最高压力为6bar,最低压力为Ibar,若膨

胀和压缩过程均是可逆的，求：（1）致冷系数；（2）循环净功；（3）将循环表示在T-s图上。（10分）

同济大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、判断简答题（每小题2分，共40分）判断是否正确，并简述理由。

1、工质经任何一种循环，其牖变为零。

2、热量q=只适用于定温或定焙过程。

3、系统等温膨胀，其燧变A5「2=/，其中q为过程中系统与外界交换的热量，T为系统的温度。

4、蒸汽动力装置热效率很少超过40%,这表明由冷凝器中冷却水带走的热量太多，应该努力提高冷凝器的性

能，使Q2趋向于零。

5、理想气体的摩尔体积等于22.4dm3/mol。

6、理想气体只有取定比热时，才能满足迈耶公式Cp-Cv=R。

7、如两种理想气体的质量比热c相等，则它们的容积比热d也相等。

8、双原子理想气体的绝热指数k=1.4。

9、理想气体混合气体cp-cv的差值等于其折合气体常数R遥。

10、理想气体混合气的比热力学能（即比内能）u是温度的单值函数。

11、热力过程中，系统向外界放热，其温度必然降低。

12、工质在开口绝热系中作不可逆稳定流动，系统的嫌增大。

13、闭口绝热系的嫡不可能减少。

14、一切不可逆循环的热效率?＜也。

q

15、绝热节流后气体温度可能升高。

16、绝热节流后流体熔不变，所以节流过程并不造成能量品质下降。

17、喷管内稳定流动气体在各截面上的流速不同，但各截面上的流量相同。

18、若收缩喷管进口截面的参数不变，背压提高，则喷管流量下降。

19、压缩蒸汽制冷循环中，对制冷工质的热力性质，要求其临界温度高于环境温度。工作温度的饱和压力要适

中，不要过高或过低。

20、燃气轮机装置定压加热循环采用分级压缩、中间冷却可减少压气机耗功，从而提高循环热效率。

二、计算题（共60分）

1、一个良好隔热的容器，其容积为3m③，内装有200℃和0.5MPa的过热蒸汽，打开阀门让蒸汽流出，直至容

器内压力降到0.1MPa,过程进行足够快，以致容器壁与蒸汽之间没有换热发生。试计算容器内蒸汽终了温度和流

出的蒸汽量.（10分）

33

己知：t=200℃,p=0.5MPa时,s=70603kJ/kgK,v=424.9x10-m/kg

2、5kg水起初与295K的大气处于热平衡状态，用一热泵在水与大气之间工作，使水定压冷却到280K,求所需之

最小功是多少？（水的定压比热取4.187kJ/kgK）（10分）

3、1kg空气在定压下由440K冷却到300K,空气作理想气体，比热取定值，Cp=1.004kJ/kg-K,环境温度To=29OK,

（1）问放出的热量中，热量的可用能Qa和废热Qun各为多少？（2）若空气放出的热量加热300K的饱和水，使水

汽化为水蒸气，问由于不等温传热引起的作功能力损失多大？（10分）

4、空气流经出口截面为6.45cm2的缩放喷管，其出口压力为p2=10.13kPa,出口截面上流速达v=40m/s,已知

空气流滞止温度为649℃,试求喷管喉部截面面积及喷管质流量。假定空气为理想气体，比热取定值，R=287J/kg-K,

k=1.4o（15分）

5、一刚性导热容器内贮有压缩空气O.lnA压力为0.4MPa,温度为25C,又有一橡皮气球内贮有O.ln?、压

力为0.15MPa的空气，温度也是25℃。现连通两者，使刚性容器中空气流入气球，直至两者内部压力相同。若橡

皮球的压力正比于其容积，试求平衡后气球容积及其中空气的压力。已知环境大气温度为25℃,压力为O.IMPa。

（15分）

同济大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、是非判断题（每题3分，共30分）

1、不可逆过程可以在p-v图、T-s图表示出来。

2、把相同温度的饱和水蒸气向湿空气加湿，加湿后的湿空气的温度不变。

3、二^可适用于任意工质在一个出口和一个入口稳态稳流不做轴功绝热可逆的开口系统的流动

fc

过程。

4、任何不可逆因素都使工质的燧增大。

5、闭口绝热过程系统工质的燧不可能减少。

6、工质经过一定压加热过程，其焰一定增加。

7、临界压力和临界温度相近的工质，可视作热力学同类工质。

8,在T-s图中，理想气体两定容线间水平距离相等。

9、蒸汽压缩制冷循环采用比热小的工质作制冷剂可以降低节流损失。

10、只需测出空气的干球温度、露点温度和大气压力就能确定湿空气的状态。

二、分析简答题（每题8分，共48分）

1,绝热节流过程中，不向高温热源吸热，也不向低温热源放热同样产生功，是否违反第一定律？第二定律？

2、水蒸气定温过程中加入热量是否等于膨胀功，定容过程加入热量是否等于内能增量？

3、实际空气制冷循环不可逆损失主要来自哪里？如何减少？

4、一刚性密闭容器用隔板分成温度和压力相等的A和B两部分，如果A和B中是同工质，嫡怎样变化？如果

A和B中是不同工质，牖怎样变化？为什么？

5、相同温度界限内定容加热循环，定压加热循环，混合加热循环，卡诺循环的热效率，净功率的大小比较？

并表示在T-s图中。

6、一个门窗打开的房间温度上升，压力不变，则房间内的空气内能如何变化？（空气比热容按定值计算）

三、计算题（共72分）

1、配有活塞汽缸，由质量分数0.3的CO?和0.7的N2组成的1kg气体，温度为30℃,压力为150kPa。定压膨

胀到两倍体积，求内能变化和熔变化，热量和功量变化。（比热按定值计算）（15分）

2、一热机工作在ti=540℃和t2=30℃之间，从高温热源吸热2x107kJ,对外作功5MW-h,问这可能吗？（用两

种方法定值计算）（15分）

3、一叶轮压气机质量流量q=lkg/s,0.1MPa,27℃的空气不可逆扩压到0.5MPa；绝热效率为0.92,求进出口

的烯差，嫡流燧产和作功能力损失。环境pb=0.1MPa,to=27℃,空气比热按定值比热容cv=0.718kJ/（kg.K）,

cp=1.005kJ/（kg-K）«（15分）

4、一加热器入口湿空气状态：口=5℃,P1=0.1MPa,5=60%；加热器出口状态：t2=20℃。t”tz对应的饱和压

力为N=871.8Pa,ps2=2337Pa«湿空气的质量流量为150kg/h。求：加热器的加热量？出口的相对湿度？（15分）

5、一台奥托循环的四缸四冲程的发动机，压缩比为8.6,四缸合计的活塞排量为1000cm：',初始压力p,=100kPa.

t尸18℃。每缸向工质提供热量135J,求热效率，加热过程终了温度和压力，并画在p-v图上。Cv=717J/（kg-K）,

Rg=287J/（kg-K）,比热比k=1.4。（12分）

同济大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、是非判断题（每题3分，共30分）

1、理想气体定压膨胀系数B=l/T,其单位是1/℃或1/K。

2、流体在喷管内的流动问题是开口系统问题。

3、要实现热能到机械能的转换，必须经过工质膨胀作功。

4、工质完成同外界没有热量交换的循环，一定是可逆循环。

5、理想气体工质经历一个不可逆循环，As〉。。

6、气体压缩因子z取决于气体常数和状态参数p,T。

7、由水蒸气T-s图可见，在二相区内进行的热力过程一定是定温定压过程。

8、公式Tds=du+pdv只适用于可逆过程。

9、压气机如果以提高温度为其工作目的，就没有必要采用多级压缩。

10、只要测得湿空气的干、湿球温度，就可以确定湿空气热力学状态。

二、分析简答题（每题5分，共50分）

1、理想气体多变过程，多变指数范围是什么？己知初、终状态如何求得多变指数、过程热量、作功量？由以

上结果可知“理想气体已知初、终状态，可以求出功量和热量”，对不对？为什么？

2、蒸汽压缩制冷循环中，采用膨胀阀（节流阀）所引起的不可逆损失是什么？（在T-s图上表示之）。如何减

少这种不可逆损失？

3、进行热力学分析计算，必须已知工质的有关哪些资料？热力学对这些资料有何限制要求？

4、一个入口、一个出口、稳定流动的开口系统，试推导下列关系：膨胀功=技术功+流动功。

5、绝热节流、绝热可逆膨胀、绝热自由膨胀各有什么不同？

6、为什么温差传热现象可以归结为有用能的损失？

7、什么叫热力学同类工质？实际应用中如何来判断两种工质是热力学同类工质？

8、对湿空气热力学状态进行测定，要测哪些参数？如何根据所测得的参数在熔-湿图上确定热力学状态？

9、喷管截面变化规律公式dA/A=（M2-l）dC/C对一般工质是否适用？试证明之。

10、什么是热力学第二定律？有何实际应用意义？

三、计算题（共70分）

1、两个绝热容器A和B,装有某种相同的理想气体，通过绝热的管道和阀门相连接。已知各自热力学参数分

别为TA、VA、PA和TB、VB,pB,PA>PB，比热g可看作为常数。打开阀门，直至工质不再流动，关闭阀门。试问：

这时A、B两个容器中，温度压力分别为多少？（本题15分）

2、10kg空气在气轮机中膨胀做功，pi=600kPa,ti=800℃,p2=100kPa,若气轮机中做功Wt=3980kJ,大气温度

To=3（X）K,试求：有用能的损失是多少？（本题15分）

3、压力为pi=1.2MPa,温度为Ti=1200K的空气，以3kg/s的流量流过节流阀，压力下降到p2=1.0MPa,然后

进入喷管作可逆绝热膨胀，已知喷管出口外界背压力为pb=0.6MPa,环境温度To=300K,问：

（1）应选何种喷管？

（2）喷管出口截面面积、流速为多少？

（3）因节流引起的作功能力损失为多少？并表示在T-s图上。

（4）如何背压力为pb=0.4MPa,应选何种喷管？喉口面积为多少？（本题20分）

4、压缩制冷循环装置，制冷系数为2.5,制冷量为864（）0kJ/h,压缩机吸入空气的压力为O.IMPa,温度为-10°C,

空气进入膨胀机温度为20℃,试求：

（1）压缩机的功率和出口压力为多少？

（2）制冷剂的质量流量为多少？

（3）循环的净功率是多少？（本题20分）

同济大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）在每小题列出的四个选项中只有一项是符合题目要求

的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1、过程是可逆过程。（）

A.可以从终态回复到初态的B.没有摩擦的

C,没有摩擦的准平衡D.没有温差的

2、绝对压力p,真空pv,环境压力Pa间的关系为（）

A.p+pv+pa=OB.p+pa-pv=OC.p-pa-pv=OD.pa-pv-p=O

3、闭口系能量方程为（）

A.Q+AU+W=0B.Q+AU-W=0C.Q-AU+W=0D.Q-AU-W=0

4、气体常量Rr()

A,与气体种类有关，与状态无关B.与状态有关，与气体种类无关

C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关

5、理想气体的是两个相互独立的状态参数。()

A.温度与热力学能B.温度与焰C.温度与燃D.热力学能与培

6、已知一理想气体可逆过程中，WFW,此过程的特性为()

A.定压B.定温C.定体D.绝热

7、卡诺循环如图所示，其吸热量Q尸()

T八1_9A.R/ln且B.

I*IPi岭

4

~-~~3C.LD.7]AS21

―►s

8、在压力为p时，饱和水的燧为s'：干饱和蒸汽的嫡为s"。当湿蒸汽的干度O〈x<l时，其端为s,则()

A.s">s>s'B.s>s">s'C.s>s'>s"D.s'>s>s"

9、电厂热力设备中，内的热力过程可视为定温过程。

A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵

10、可逆绝热稳定流动过程中，气流焰的变化与压力变化的关系为()

A.dh=-vdpB.dh=vdpC.dh=-pdvD.dh=pdv

11、水蒸汽动力循环的下列设备中，有效能损失最大的设备是()

A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵

12、活塞式压气机的余隙容积增大使()

A.Wc增大，Q、,减小B.Wc不变，口、.减小

C.Wc不变，*不变D.Wc减小，Q,减小

13、已知燃气轮机理想定压加热循环压气机、出口空气的温度为Ti、T2,燃烧室出口燃气温度为T3,则其理想

循环热效率为()

,T-,.T..T.,T,

A.1一--B.1一」C.1一一1D.1一二

T\T2T,

14、饱和湿空气的相对湿度为()

A.4>>1B.中=1C.4><1D.0<d><l

15、湿空气的熔h为()

A.1kg湿空气的焙B.In?湿空气的焰

C.1kg干空气与1kg水蒸汽焰之和

D.1kg干空气的焰与1kg干空气中所含水蒸汽的焙之和

二、多项选择题(本大题5小题，每小题2分，共10分)在每小题列出的五个选项中有二至五个选项是符合题目

要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。多选、少选、错选均无分。

16、单位物量的理想气体的热容与有关。()

A.温度B.压力C.气体种类D,物量单位E,过程性质

17、卡诺循环是的循环。()

A.理想化B.两个定压、两个绝热过程组成

C.效率最高D.热源和冷源嫡变相等E.可逆

18、水蒸汽h-s图上的定压线()

A.在湿蒸汽区为直线B.在过热蒸汽区为直线

C.在湿蒸汽区为曲线D.在过热蒸汽区为曲线

E.在湿蒸汽区和过热蒸汽区是斜率不同的直线

19＞理想气体经绝热节流后，前后稳定截面上的相等。()

A.压力B.温度C.比体积D.烙E.燧

20、从理论上分析，活塞式压气机压缩空气的过程可以有过程。()

A.定压B.定体C.定温D.绝热E.多变

三、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)

21、与外界既无能量交换也无物质交换的热力系统为热力系。

22、热力系的储存能包括»

23、已知某双原子气体的气体常数Rr=260J/(kg-K),则其定值定体质量比热容

cv=J/(kg-K)o

24、已知1kg理想气体定压过程初、终态的基本状态参数和其比热容，其热力学能的变化量可求出为

Au=o

25、定值比热容为Cn的多变过程，初温为5终温为t2,其燃变量As=。

26、水蒸汽的临界压力为MPa。

27、流体流经管道某处的流速与比值称为该处流体的马赫数。

28、汽轮机的排汽压力越低，循环热效率越高，但排汽压力的降低受到了

________________________的限制。

29、压气机增压比较大时，为了减少滞胀容积，提高容积效率，除了尽可能减小余隙容积外，通常还采取

的措施。

30、未饱和湿空气的相对湿度值在_________________________之间。

四、名词解析(本大题共5小题，每小题3分，共15分)

31、控制质量

32、热量的无效能

33、水蒸汽的饱和状态

34、喷管效率

35、湿空气的含湿量

五、简答题(本大题共5小题，每小题5分，共25分)

36、准平衡过程与可逆过程有何共同处？有何区别？有何联系？

37、理想气体状态方程有哪些常见形式？方程中的常数项与物性是否有关？

38、干饱和蒸汽与湿饱和蒸汽的状态参数各有何特点？

39、何谓气流在喷管中的临界状态？何谓临界压力比？理想气体的临界压力比与哪些因素有关？

40、何谓汽耗率？何谓热耗率？它们与热效率有什么关系？

六、计