中国科学院研究生院2012年招收攻读硕士学位研究生入学统

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1、中国科学院研究生院2012年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：热工基础考生须知：1．本试卷满分为150分，全部考试时间总计180分钟。2．所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。3．可以使用无字典存储和编程功能的电子计算器。工程热力学一、名词解释（共20分，每小题4分）（1）卡诺定理（2）熵（3）理想气体（4）平衡状态（5）可逆过程二、简答题（共15分，每小题5分）（1）写出3个热力学基本状态参数并解释其意义。（2）在温-熵（T-S）图上绘出以饱和蒸气为工质的卡诺循环过程，并标出做功量，写出循

2、环效率的计算式。说明图中每个过程是什么，并举例说明在哪种设备中发生。（3）气流通过喷管，气体绝热膨胀、压力降低、流速增加，写出不同马赫数下的气流截面变化规律。scvscp三、（共10分）证明下列等式=，=。TvTTpT四、（共10分）某制冷机工作于两恒温热源T323K，T273K之间，如果工12质在放热Q过程中与高温热源的温差为7K，在吸热Q过程中与低温热源的温差12为3K，压缩机做功为W。试判断以下几种情况能否实现，是否是可逆循环。net（1）Q270J，W60J；2net（2）Q

3、1000J，Q1150J；21（3）Q540J，W150J。2net科目名称：热工基础第1页，共3页五、（共10分）某种理想气体以700℃、0.6MPa及100m/s的速度流入绝热收缩2喷管，若喷管的背压p0.25MPa、速度系数0.9、喷管的截面积为2400mm。b（1）计算喷管的流量；（2）计算由摩擦引起的作功能力损失。已知该气体的物性参数为R0.32kJ/(kgK)、c1.16kJ/(kgK)。环境温度gpk2T300K，定熵流动下的表达式：pv=定值；滞止参数表达式为TTc/2c；s0p2

4、2流速表达式为c2hhc；临界压力比v()1。2121cr1六、（共10分）某燃气轮机乏气温度为T800K，采用某一热机循环来回收其H余热，工质的平均吸热温度为T600K,平均放热温度为T300K。热机的效率12为工作在T1和T2温度区间卡诺循环的80%，即t0.8c。每kg工质，热源放热量q100kJ。已知环境温度T288K。试采用可用能(火用)分析方法求各相应温10度下的可用能(火用)和不可逆损失。传热学一、简答题（共25分，每小题5分）（1）热扩散系数的物理意义是什么？试写出它与导热

5、系数的主要区别。（2）说明辐射换热的主要特点。（3）什么是速度边界层？请画出流体掠过平板时速度边界层的发展过程。（4）画出竖壁附近自然对流的温度分布与速度分布并分析其特征。（5）简述地球“温室效应”的形成机制。二、（共10分）厚度为导热系数为的半无限大平板，一侧（x=0）绝热，另一ax侧（x=δ）为恒温t。平板内部放置一个热源Φ，且ΦΦe，a为常数。在稳0态条件下，（1）导出平板中温度分布的表达式；（2）计算x=0处的温度；（3）计算x处的热流密度。三、（共10分）某管壳式换热器，水蒸气在管壳侧凝结，产生的热量

6、被管内的水带走。管长l5m，管内径d20mm。假设管壁很薄、温度均匀，管内的水入口温度t=84.3C，水在管内的流速为u2m/s，管壳侧水蒸气温度为T100C、fo科目名称：热工基础第2页，共3页42凝结换热系数为h1.5710W/(mK)。试计算o（1）管内换热系数h、管壁温T及水出口温度t。水的平均温度取算术平均值。iwf（2）该换热器的对数平均温差及总传热系数。0.80.4已知：管内湍流强制对流换热Nu0.023RePr；水的物性，fff6230.68W/(mK),0.32610m

7、/s,965.3kg/m,c4.208kJ/(kgK)。ffp四、（共15分）在室温为10℃的大房间中，有一个竖直部分高1.6m，水平部分长20m，直径为20cm的烟筒。该烟筒所用材料的发射率为0.7，求当烟筒的平均壁面温度为110℃时单位时间总的散热量。20m1.6m假设烟筒分别按照竖直段和水平段计算，不考虑相交部分的影响。空气物性3621.060kg/m，c1.005kJ/(kgK)，0.029W/(mK)，18.9710m/s。pf3ngtl已知大空间内自然对流换热关联式：NufC

8、GrPr（）；Gr；249层流：1.4310Gr310，C0.59，n0.25；10湍流：Gr210，C0.11，n0.33。五、（共15分）用一裸露的圆球热电偶测量烟气管道内的温度，该热电偶直径为31mm，密度为8500kg/m，比热容为400J/(kgK)，导