工程热力学与传热学-试题03

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1、中国石油大学（北京）2006-2007学年度第一学期石工2004《工程热力学与传热学》期末试卷——A卷（闭卷）工程热力学部分一.判断对错（每题1分，共计6分）1孤立系统的热力状态不能发生变化；（）2气体吸热后热力学能一定升高；（）3一切可逆热机的热效率均相同；（）4如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵变；（）5知道了温度和压力，就可确定水蒸气的状态；（）6当湿空气的相对湿度为0时，表示空气中完全没有水蒸气。（）二.问答题（共计20分）1将满足空气下列要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上（1

2、）理想气体的定温，定压，定容和定熵过程；（2）n=1.6的膨胀过程，并判断q，w，Du的正负。（6分）2写出两个与热力学第二定律相对应的数学表达式，并对表达式进行简单说明。（4分）3解释湿空气的露点温度，说明将未饱和湿空气转变为饱和湿空气的方法。（4分）4分析提高朗肯循环热效率的方法有哪些，解释再热循环的目的。（6分）三.计算题（共计29分）A0.2MPa300K0.01m3B0.1MPa300K0.01m31一绝热刚性汽缸（如图），被一导热的无摩擦活塞分成两部分。最初活塞被固定在某一位置上，汽缸的一侧储有压力为0.2MPa，温度为300K的0.01m3的

3、空气；另一侧储有同体积，同温度的空气，其压力为0.1MPa。去除销钉，放松活塞任其自由移动，最后两侧达到平衡。设空气的比热容为定值。试计算：（1）平衡时的温度为多少？（2）平衡时的压力为多少？（3）两侧空气的熵变值及整个气体的熵变值为多少？（14分）2图示为一烟气余热回收方案。设烟气比热容Cp=1.4kJ/(kg.K)，Cv=1.0kJ/(kg.K)。试求：（1）烟气流经换热器时传给热机工质的热量；（2）热机放给大气的最小热量Q2；（1）热机输出的最大功W。（本题15分）传热学部分二.回答问题（共计17分）1比较下列三种物质：空气，金属，水导热系数的大小。

4、（2分）2写出Nu，Fo，Bi准则的表达形式及物理意义。（6分）3说明影响对流换热的因素有哪些。分析在相同的流动和换热壁面条件下，导热系数大的流体，表面传热系数是大还是小。（2分）4对管内强制对流换热，为何采用短管可以强化流体的换热？（3分）5分析组成辐射换热网络的热阻有哪两类，如何表示，当辐射表面为黑体时，热阻如何表示。（4分）三.计算题（共计28分）1蒸汽管道的外直径d1=30mm，准备包扎两层厚度都是15mm的不同材料的热绝缘层。a种材料的导热系数λa=0.04W/(m.K)，b种材料的导热系数λb=0.1W/(m.K)。若温差一定，试问从减少热损失

5、的观点看下列两种方案：（1）a在里层，b在外层（2）b在里层，a在外层，哪一种好，为什么？（本题12分）2发射率分别为0.3和0.5的两个大平行平板，其温度分别维持在800℃和370℃，在它们之间放置一个两面发射率均为0.05的辐射遮热板。试计算：（2）没有辐射遮热板时，单位面积的辐射换热量是多少？（3）有辐射遮热板时，单位面积的辐射换热量是多少？（4）辐射遮热板的温度。（5）绘制无，有遮热板的辐射网络图。（本题16分）中国石油大学（北京）2006-2007学年度第一学期石工2004《工程热力学与传热学》期末试卷——A卷答案工程热力学部分一.判断对错（每题

6、1分，共计6分）1X；2X；3X；4X；5X；6√。一.问答题（共计20分）1（6分）Q<0放热；W>0膨胀对外作功；DU<0热力学能减少。2（4分）答：（1）克劳修斯积分式：。用于判断一个循环是否可能，是否可逆。式中等号用于可逆循环，不等号用于不可逆循环。（2）热力过程熵的变化：。用于判断过程能否进行，是否可逆。等号适用于可逆过程，不等号适用于不可逆过程。（3）孤立系统熵增原理：。孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小。等号用于可逆过程，不等号用于不可逆过程。（4）卡诺循环热效率：。根据卡诺定理一：在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆热机具有相

7、同的热效率，与工质的性质无关；定理二：在相同的高温热源和低温热源间工作的任何不可逆热机的热效率，都小于可逆热机的热效率。以上相应数学表达式写出任意两个即可。3（4分）答：湿空气中水蒸气分压力所对应的饱和温度，称为露点温度。将未饱和湿空气转变为饱和湿空气的方法有两种：法1：湿空气温度T一定时，增加水蒸气分压力,法2：保持水蒸气含量不变，降低湿空气温度。4（6分）答：提高朗肯循环热效率的方法有：（1）保持蒸汽的初压，终压不变，提高蒸汽的初温；（2）保持蒸汽的初温，终压不变，提高蒸汽的初压；（3）保持蒸汽的初压，初温不变，降低蒸汽的终压；（4）在朗肯循环的基础上

8、，改进循环，如采用再热循环，回热循环等。再热循环的目的：在于增加蒸