热力学与传热学.doc

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1、《热力学与传热学》综合复习题一、判断说明下列说法是否正确，并说明理由。1、某种理想气体经过一个不可逆循环后，其熵的变化值大于零。2、功的数值仅仅取决于工质的初态和终态，与过程无关。3、理想气体吸热后，温度一定升高。4、牛顿冷却公式中的△t可以改为热力学温度之差△T。5、工质进行膨胀时必须对工质加热。6、在温度同为T1的热源和同为T2的冷源之间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。7、工质的熵增就意味着工质经历一个吸热过程。8、已知湿蒸汽的压力和温度，就可以确定其状态。9、同一温度场中两条等温线可以相交。二、简答题1．有人将一

2、碗热稀饭置于一盆凉水中进行冷却。为使稀饭凉的更快一些，你认为他应该搅拌碗中的稀饭还是盆中的凉水？为什么？2．对于高温圆筒壁来说，加保温层一定能降低对外散热量，对吗？为什么？3．在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好？为什么？4．同一物体内不同温度的等温线能够相交，对吗？为什么?5、在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1秒。从传热学角度，你认为此值可信吗？为什么？三、计算题1．一循环，工质从高温热源吸热3.4×106kJ，输出功率1.1×106kJ。试计算该循环的热效率ηt。若循环是在温度分别为577℃

3、和30℃的恒温热源间完成的，试计算该循环的热效率ηt与同温限下卡诺循环的热效率ηc之比。2．可视为理想气体的空气在活塞中从1bar、20℃经历一可逆绝热过程后，压力升为6bar。已知空气的比定压热容cp=1.0kJ/(kg×K)，比定容热容cV=0.71kJ/(kg×K)。试计算该过程终了时空气的温度，每千克空气所作的膨胀功。3．有一直径为5cm初始温度为400℃的钢球，将其突然放到温度为30℃的空气中。设钢球表面与周围环境间的总换热系数为24W/(m2×K)，试计算钢球冷却到180℃所需的时间。已知钢球的c=480J/(kg×K)

4、，ρ=7753kg/m3，λ=33W/(m×K)。4．将氧气压送到容积为2m3的储气罐内，初始时表压力为0.3bar，终态时表压力为3bar，温度由t1=45℃升高到t2=80℃。试求压入的氧气质量。当地大气压为Pb=760mmHg，氧气Rg=260J/(kg×K)。5．流体受迫地流过一根内直径为25mm的直长管，实验测得管内壁面温度为120℃，流体平均温度为60℃，流体与管壁间的对流换热系数为350W/(m2×K)。试计算单位管长上流体与管壁间的换热量。6．相距甚近而平行放置的两个面积相等的灰体表面，黑度各为0.6和0.5，温度各

5、为700℃和350℃，试计算它们之间的辐射换热量。7．一卡诺热机工作于500℃和200℃的两个恒温热源之间。已知该卡诺热机每秒中从高温热源吸收100kJ，求该卡诺热机的热效率及输出功率。8．在一根外直径为120mm的蒸汽管道外包一厚度为25mm的石棉保温层，保温层的导热系数为0.10W/(m×K)。已知管子外表面温度为250℃，保温层外表面的温度为38℃，试求单位管长的热损失。9．一定量的空气，经过下列四个可逆多变过程组成的循环。试求：（1）填充下表所缺数据；（2）循环净功；（3）该循环的热效率。过程Q（kJ）ΔU(kJ)W(kJ)

6、1-2121002-302503-4-98004-1010、厚为36mm的无限大平壁，两侧表面温度分别为50℃和20℃。已知平壁材料的导热系数为λ=0.56（1+0.0018t）W/(m×K)(其中t的单位为℃)，试计算通过平壁的热流密度。11、绝热容器由隔板分成两部分，左边为压力600kPa，温度为300K的空气；右边为真空，容积是左边的5倍。如将隔板抽去，空气迅速膨胀，充满整个容器。试求：该过程中1千克空气的热力学能、温度和熵的变化。【空气Rg=287J/(kg×K)】12、外径为100mm，表面温度为100℃，黑度为0.76的

7、圆筒壁，被水平放置于一温度为20℃的大房间中。已知圆筒壁外表面与空气的纯对流换热系数为7.03W/(m2×K)，试计算单位长度圆筒壁散失到房间中的总热量。综合复习题参考答案一、判断下列说法是否正确，并说明理由。1、不正确。原因：熵是状态参数，不管循环是否可逆，工质的熵变均为零。2、不正确。原因：功是过程量，其数值与工质所经历的中间途径有关。即使初终态相同，但若经历的途径不同，功值是不同的。3、不正确。原因：气体吸热Q>0，而DU=Q-W，理想气体DU=mcVDT，则DT是否大于零还取决于W的大小。4、正确。原因：摄氏度与热力学温度的

8、温差相等，Dt=DT。5、不正确。原因：工质也可进行绝热膨胀。6、正确。原因：卡诺定理二7、不正确。原因：在可逆过程中，工质的熵增意味着工质经历一个吸热过程。但在不可逆过程中，由于不可逆因素引起的熵产恒大于零。因此即使是绝热过程，工质