熱工基礎與應用 試題及答案.doc

熱工基礎考試題一、 填空量： 1、 按照熱力系與外界有無物質的交換，可以把熱力系分為開口系和閉口系。 2、 熱力系的劃分是以分析問題的需要及分析方法上的方便而定。 3、 物質的內能包括內動能及內位能，內動能與溫度有關，內位能決定于它的體積。 4、 焓是指流動工質所具有的能量。5、 平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)的區(qū)別是平衡狀態(tài)不受外界條件的影響 ，穩(wěn)定狀態(tài)要依靠外界 的作用維持。 6、 三種典型的不可逆過程是指氣體有摩擦的膨脹做功過程、自由膨脹過程、溫差傳熱過 程。 7、 熱量和功是過程量 8、 熱能與機械能的相互轉換是通過工質的膨脹和壓縮而實現(xiàn)的。 9、 理想氣體是忽略分子本身體積和分子間的相互作用力的氣態(tài)物質。 10、 理想氣體的比熱分為質量比熱、摩爾比熱、體積比熱。 11、 卡諾循環(huán)由等溫吸熱過程、絕熱膨脹過程、等溫放熱過程、絕熱壓縮過程四個可逆 過程組成 12、 物質的汽化過程有蒸發(fā)和沸騰兩種形式。 13、 液汽兩相處于動態(tài)平衡的狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。 14、 聲速是一種微弱擾動在連續(xù)介質中所產生的壓力波的傳播速度。 15、 在朗肯循環(huán)中進汽參數(shù)及排汽參數(shù)均會影響熱效率。 16、 某一可逆熱力過程所做的功可用它在 P-V 圖上過程曲線下的面積來表示。 17、 理想氣體的內能是溫度的單值函數(shù)。 18、 絕熱過程是工質在狀態(tài)變化過程中與外界沒有任何形式的熱量交換的過程。 19、 熱量和功都是過程量。 20、 水蒸汽的飽和溫度是飽和壓力的單值函數(shù)。 21、 水蒸汽參數(shù)的參考點是以水的三相點時的飽和水狀態(tài)。 22、 熱傳遞的三種形式是熱傳導、熱對流、熱輻射。 23、 凡是高于 0K 的物體總是可以不斷地把熱能變?yōu)檩椛淠堋?24、 輻射能力最強的輻射體稱為黑體。 25、 工程傳熱問題可分為兩類一類是傳熱的強化一類是傳熱的削弱。 26、 影響固體的熱輻射的吸收和反射的主要因素是物體表面的粗糙程度。 27、 由于氣體的輻射率和吸收率與波長有關，所以一般不能把純氣體視為灰體。 28、 按換熱器的工作原理可分為混合式換熱器、回熱式換熱器、表面式換熱器。 29、 在換熱時冷熱流體平行流動且方向一致，稱為順流。 30、 相對濕度是濕空氣中實際所含水蒸汽的質量和同溫度下最大可能含水蒸汽的質量的 比值。 二、 名詞解釋： 1、 熱力學第二定律：不可能將熱由低溫物體向溫度較高的地方供溫物體傳遞，而不留下 其它任何變化 2、 灰體：指單色吸收率與波長無關的的物體。 3、 黑體：黑體的吸收率等于 1，對于投入輻射，不管其波長和方向均能全部吸收。 4、 傳熱強化的兩種方法是提高傳熱系數(shù)、表面肋化強化換熱。 5、 熱力學第一定律：熱可以變?yōu)楣?，功也可變?yōu)闊?，一定量的熱消失時，必產生數(shù)量相當 的功，消耗一定量的功時也必出現(xiàn)相當數(shù)量的熱。 6、 露點溫度：飽和濕空氣中水蒸汽分壓力所對應的飽和溫度稱為露點.。 7、 理想氣體是忽略分子本身的體積和分子間的相互作用力的氣態(tài)物質。 8、 單位數(shù)量的物質溫度變化 1 度時所吸收或放出的熱量叫做比熱。 9、 相對濕度：濕空氣中實際所含水蒸汽的質量和同溫度下最大可能含水蒸汽的質量的比 值 三、 簡答題： 1、 熱輻射的特點是什么？ 答：A 它不需要中間介質來傳遞熱量。 B 具有一定的波長范圍。 C 輻射過程不僅包含有能量的傳遞，而且還存在著能量形式即熱能與輻射能之間的轉換 D 所有的物體都能夠進行輻射。2、 傳熱強化的基本原則： A 當局部熱阻大小不等時，減小其中數(shù)值最大的一項就可達到強化傳熱的目的，如果各局 部熱阻相差不大時， 則減小其中任意一項熱阻就可達到強化傳熱的目的。 如果所改變的那一 項熱阻中所占的比例越大，則引起的傳熱強度的變化也越大。 3、 穩(wěn)定流動的主要特征。 A 熱力系與外界進行功和熱量的交換及熱力系本身的能量均不 隨時間變化 B 單位時間內通過熱力糸骨各個截面的質量不隨時間變化。 4、 物理現(xiàn)象相似的三個條件。 A、 只有同類現(xiàn)象才能實現(xiàn)相似。 B、 幾何相似是物理現(xiàn)象的先決條件。 C、 物理 現(xiàn)象相似，則它們在空間中相對的點和一相對應的瞬間、所有用來說明現(xiàn)象性 質的同類物理量之間要互成比例，即同類物理量之間相似。 5、 影響膜狀凝結換熱的因素 A、 蒸汽速度和方向的影響 B 蒸汽中不凝氣體含量的影響。 C 表面粗糙度的影響。 D 管子排列的影響 6、 敘述進排汽參數(shù)如何影響熱效率 A、 進汽壓力提高會使平均吸熱溫度升高，從而提高熱效率。 B、 進汽溫度提高會使平均吸熱溫度升高，從而提高熱效率。 C、 排汽壓力的影響，降低排汽壓力，使平均放熱溫度降低，從而提高熱效率。 7、 熱泵、制冷機的區(qū)別和相同點是什么？ 答：它們都是逆向循環(huán)工作的，工作過程都是消耗機械能從溫度較低的物體中抽出熱量， 排向溫度較高的物體，使其溫度下降，以達到制冷的目的。但不同點是，在對這個逆向循環(huán) 的熱泵其目的是從溫度較低的物體中抽出熱量向溫度較高的地方供熱， 而制冷機來說其目的 是從溫度較低的物體中抽出熱量以制冷。 8、 熱力學第二定律的兩種表述方法： A 不可能將熱由低溫物體向溫度高溫物體傳遞，而不留下其它變化 B、可能從單一熱源取熱取熱，并使之全部轉變?yōu)楣?，而不留下其它變化。它們都是等?的。 9、 影響對流換熱的因素有那些？ A、 流體的運動動力 B 流體有無相變 C 流體流動的狀態(tài) D 流體的物理性質 E 換熱面的形狀、大小和位置 10、 由卡諾循環(huán)熱效率計算公式可知什么結論？ A 卡諾循環(huán)熱效率只決定于高溫熱源的溫度和低溫熱源的溫度。 B 提高高溫熱源的溫度和 降低低溫熱源的溫度均可提高熱效率。 C 工質從高溫熱源吸收的熱量不可能全部轉換為功 D 單一熱源進行循環(huán)做功的熱機是不存在的 四、計算題： 1、 有 1000 公斤溫度為 0 攝氏度的冰，在溫度為 27 攝氏度的大氣環(huán)境中融化成 0 攝氏度 的水，這時熱量的做功能力是完全損失了，現(xiàn)在如果在大氣與冰塊間放入一個可逆機， 求 冰塊完全融化時可逆機做出的功。 解： 因大氣可視為熱容無限大，冰塊融化時溫度不變，熱機是可逆機，所以熱機循環(huán)熱效率等于 卡 諾 循 環(huán) 熱 效 率 1000 冰 塊 完 全 融 化 公 斤 溫 度為 0 攝 氏 度 的 0 攝 氏度 的 水 吸 熱 是 80*1000=80000KJ ， T2=273+0=273 T1=27+273=300 所 以 =1-Q2/Q1= 1-T2/T1 ， 所 以 Q2/Q1=T2/T1，Q1=80000*(300/273)=87912KJ 2、 可逆熱機中工質從 T1=1000K，向 T2=200K 的冷源放熱，循環(huán)中工質從熱源吸取熱量 1000kj，試求 A、熱源、冷源各自的熵變化量。 B、熱源、冷源和工質組成的孤立系的熵 變化量。 解： 因熱機是可逆機，T1=1000K，T2=200K 冷源、熱源溫度不變，所以熱機循環(huán)熱效率等于卡諾 循環(huán)熱效率 所以 =1-Q2/Q1= 1-T2/T1， Q2/Q1=T2/T1 Q2=200 kj 根據公式 Q=T*S 因 為熱源放熱所以 Q1=-1000 kj 所以熱源S1=Q1/T1=-1 kj， 冷源吸熱量 Q2 為正，根據公式 Q=T*S， 冷源熵增S2 =Q2/T2=1 kj， 經過一個循環(huán)后工質回復到初始狀態(tài)， 熵增為零。 熱 源、冷源和工質組成的孤立系的熵變化量S=S1+S2+S 工質=-1+1+0=0。 3、 設有一卡諾熱機工作于 500 度和 30 度的兩個熱源間，該卡諾機每一分鐘從高溫熱源吸 收的熱量 100KJ，求： A、 卡諾機的熱效率。 B 卡諾機每一分鐘所做的功 C 卡諾機每一 分鐘向低溫熱源排出的熱量。D 卡諾機的功率。 解： 因為是卡諾循環(huán)，T1=273+500=773 T2=30+273=303 所以 = 1-T2/T1=1-303/773=60.8% w=q1*=100*60.8%=60.8kj q2= q1- w=100-60.8=39.2 kj 卡 諾 機 的 功 率 = w/=39.2/60=650w 4、 國產 12.5 萬千瓦機組的鍋爐出力為 qm=400t/h，出口蒸汽焓 h2=3524kj/kg，鍋爐進口 給水焓 h1=1003kj/kg,鍋爐效率 鍋爐=92.8%，標準煤的發(fā)熱量 q 煤=29270 kj/kg ，求每 小時耗標煤量 B 為多少。 解： q=h2-h1=3524-1003=2521(kj/kg) 鍋爐=工質吸收的熱量/煤燃燒時發(fā)出的總熱量=9 qm * q/ q 煤* 鍋爐=400*1000*2521/29270*0.928 =37.13(t/h) 5、已知新蒸汽進入汽輪機時的焓 h1=3230kj/kg，流速 c1=50m/s，乏汽流出汽輪機的焓 h2=2300kj/kg，c2=120m/s。散熱損失和進出口高度差可忽略不計，蒸汽流量為 qm=600t/h， 求該汽輪機發(fā)出的功率為多少。 解： 每千克蒸汽在汽輪機做的功 wt=h1-h2-(c22-c12)/2=3230-2300-(1202-502)/2/1000=924.05 kj/kg 蒸汽每小時在汽輪機中做功為 Wt= qm* wt=600*1000*924.05=5.54*108kj/h 汽輪機的功率為 P=5.54*108 /3600=1.54* 105kw 6、 體積為 0.5 立方米的容器內裝有 2 公斤的氧氣和 5 公斤的氫氣，溫度是 27 度，