熱工流體基礎簡答題參考課件

1、熱工流體基礎(18學時)復習題熱工流體基礎復習題（18學時）時間倉促，可能有不對的地方，請諒解，希望對大家有幫助。一、簡答題部分1、需要幾個參數(shù)才能確定汽輪機或鍋爐中水蒸氣的狀態(tài)？答：需要兩個獨立的狀態(tài)參數(shù)才能確定汽輪機或鍋爐中水蒸氣的狀態(tài)。2、 二回路中水蒸氣總能量由幾部分構成？答：由內部儲存能（包括化學能，核能，熱力學能），外部儲存能（宏觀動能，宏觀位能）3、 造成系統(tǒng)熵變的原因有哪些？答：系統(tǒng)與外界進行的熱量交換，系統(tǒng)與外界進行的質量交換與系統(tǒng)內的不可逆過程4、 可逆過程的功和熱量如何計算？功和熱量有什么異同點？如何理解功轉變?yōu)闊崾菬o條件的而熱轉變?yōu)楣κ怯邢薅鹊?？答：，熱量，功；功和熱?/p>

2、都是過程量，都是通過邊界傳遞的能量，但功是與宏觀整體運動形態(tài)相關的能量，其推動力是壓力差，其標志是比體積的變化，熱量是與雜亂的微粒運動相聯(lián)系的能量，起推動力是溫度差，其標志是比熵變化；功是與宏觀整體運動形態(tài)相關的能量，其能量品質高，可以無條件全部轉為熱量，熱量是與雜亂的微粒運動相聯(lián)系的能量，其能量品質低，轉為功是有限度的；5、 什么是卡諾循環(huán)？卡諾循環(huán)給我們什么樣的啟示？什么是卡諾定理？為什么今天我們還要討論卡諾循環(huán)、卡諾定理？答：卡諾循環(huán)由等溫膨脹， 絕熱膨脹，等溫壓縮，絕熱壓縮組成，最后工質返回初態(tài)；給我們的啟示：1卡諾循環(huán)熱效率取決于熱源、冷源溫度，最高不超過（1-Tc/Th);2熱機的

3、效率永小于1；3當Tc=Th時，效率為0，單一熱源的動力裝置不存在；卡諾定理：在兩個不同溫度的恒溫熱源之間工作的所有熱機中，以可逆熱機的效率為最高；卡諾循環(huán)指出了熱效率的極限，并給出了提高熱效率的方法6、 熱力學第一定律的實質是什么？請舉核工程和生活中各2例說明。答：熱力學第一定律實質是能量守恒與轉換定律在熱現(xiàn)象中的應用，蒸汽發(fā)生器中冷卻劑的熱能轉換成二回路工質的熱能，汽輪機中工質的熱能轉換成汽輪機的機械能，7、 自發(fā)過程方向性的實質是什么？使自發(fā)過程的逆過程能進行的熱力學本質是什么？答：一切自發(fā)過程都像著系統(tǒng)熵增的方向進行；其熱力學本質：消耗高品質能量，如機械能，使系統(tǒng)熵增。8、 熱力學第二

4、定律的本質是什么？請舉工程和生活中各2例說明。答：熱力學第二定律實質是指出了熱過程的方向性、條件和限度；第二類永動機不存在，熱機效率不能到19、 什么是孤立系統(tǒng)的熵增原理？孤立系統(tǒng)內經過一個過程后其總能如何變化？舉例說明孤立系統(tǒng)內經過不可逆過程后機械能損失與孤立系統(tǒng)熵變的關系。答：，孤立系統(tǒng)一切實際過程都像著是系統(tǒng)熵增大的方向進行，I是系統(tǒng)熵增；其總能不變，但機械能減少；，例子：10、 什么是飽和狀態(tài)？飽和狀態(tài)的溫度和壓力能否單獨變化？如何才能使未飽和水變?yōu)轱柡退?？什么是干度？為什么引進干度？什么是臨界狀態(tài)？水的臨界壓力和臨界溫度分別是多少？壓水堆內溫度是否可超過臨界溫度？答：相變過程中，蒸發(fā)

5、量和凝結量達到動態(tài)平衡的狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)；飽和狀態(tài)下溫度和壓力存在著一一對應的關系，無法單獨變化；使未飽和水成為飽和水的方法：一是保持壓力不變提高溫度，一是保持溫度不變降低壓力；干度是1kg濕蒸汽中含有干蒸汽的質量百分數(shù)；對于濕蒸汽，僅依靠溫度和壓力無法確定其狀態(tài)，需要知道飽和水和飽和蒸汽的比例，即干度；當溫度和壓力升高到某一確定值時，飽和水和飽和蒸汽有同樣的比體積和熵，他們之間無差異，這一狀態(tài)成為臨界狀態(tài)；水的臨界參數(shù)，t=374.15，p=22.120MPa。壓水堆內溫度不能超過臨界溫度。11、 水的定壓加熱汽化分幾個階段？各階段的熱量如何計算？水蒸氣的汽化潛熱是常數(shù)嗎？隨壓力升高如何變化

6、？答：分為預熱、汽化、過熱三個階段。43頁公式42,43,45；不是，隨壓力升高而減小。12、 為什么蒸汽動力循環(huán)要采用再熱？壓水堆核電廠的再熱循環(huán)有什么特點？答：再熱為了是減小進入汽輪機末階的濕度，保證汽機安全；1重點是提高蒸汽干度；2汽水分離再熱過程在增設的汽水分離再熱器內進行13、 什么是抽汽回熱？抽汽回熱提高熱效率的本質何在？答：在蒸汽熱力循環(huán)中，通常是從汽輪機抽出一部分蒸汽，用于循環(huán)工質的加熱；本質：提高進入蒸汽發(fā)生器工質的平均溫度，降低傳熱溫差，循環(huán)可逆性減小。14、 理想流體的伯努利方程的物理意義及幾何意義怎樣理解？總流伯努利方程、黏性流體的伯努利方程與理想流體伯努利方程差異在哪

7、里？答：物理意義：單位質量流體具有的位勢能、壓力勢能及動能之和是一個常數(shù)，或總機械能是常數(shù)；幾何意義：同一流線上的同種流體，其速度水頭、壓力水頭和位置水頭之和是個常數(shù)；理想流體伯努利方程總流伯努利方程：黏性流體的伯努利方程：由于總流的有效斷面上各運動參數(shù)一般是變化的，因此總流伯努利方程要修正；流層間的摩擦阻力會消耗機械能，因此總機械能將沿流程減小，黏性流體的伯努利方程多了損耗項。15、 層流和紊流各有什么特征？如何判別？答：層流各流層之間無擾動，流動平穩(wěn)；紊流時流體質點互相混雜，作無定向、無規(guī)律運動，流體內各點的速度、壓力等參數(shù)在時間與空間上均具有隨機性變化；用雷諾數(shù)進行判斷:.16、 工程上

8、如何確定管道（圓管、非圓管）的阻力損失？管內流動的局部阻力系數(shù)和沿程阻力系數(shù)如何確定？答：通過確定沿程阻力損失和局部阻力損失來確定管道的阻力損失。對于層流，其沿程阻力損失系數(shù)采用達西公式；對于紊流采用查莫迪曲線圖的方式確定沿程阻力損失系數(shù)沿程阻力損失系數(shù)；計算局部阻力損失時要采用相關的圖表；如計算非圓管道時，要注意采用當量直徑。17、 傳熱的基本型式有哪幾種？答：熱傳導，熱輻射，熱對流。18、 物質導熱系數(shù)的變化特征是什么？答:1固定>液體>氣體2金屬的最高；3良導電體也是良導熱體；4純金屬大于合金的19、 對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)受那些因素的影響？對流換熱的基本計算式是什么？影響反

9、應堆內燃料棒與一回路冷卻劑的換熱的因素有哪些？答：1流動原因；2流動狀態(tài)；3流體的物性；4換熱面的形狀和位置；5流體有無相變對流換熱的基本計算式是牛頓冷卻公式：反應堆內燃料棒與一回路冷卻劑的換熱屬于強制對流的管內流動：其影響因素為：入口段效應、彎管效應和相對粗糙度20、 什么是傳熱過程和傳熱系數(shù)？答：兩種流體通過固體壁面進行熱量傳遞的過程稱為傳熱過程；，k為傳熱系數(shù)21、 一維穩(wěn)態(tài)導熱（平壁、圓筒壁）如何計算？155頁28式和156頁34式22、 影響冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的因素有哪些？舉例幾何形狀對冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響？答：不凝結氣體、蒸汽流速凝結表面幾何形狀和布管參數(shù)。同樣情況下，豎管需要的管

10、子數(shù)是橫管的2倍。23、 大容器沸騰換熱有幾個階段？什么是沸騰危機？答：自然對流、核態(tài)沸騰、過度沸騰和穩(wěn)態(tài)沸騰； 由于沸騰換熱機理的變化引起表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)急劇下降而導致壁面溫度驟然升高的現(xiàn)象稱為沸騰危機。24、 增強傳熱的原則有哪些？在平壁增設保溫層是否一定削弱傳熱？在圓管增設保溫層是否一定削弱傳熱？在冷凝器內管外側加肋對增強冷凝器內的傳熱是否有實質的意義，為什么？答：增大換熱面積，增大換熱溫差和增大傳熱系數(shù)；在平壁增設保溫層一定削弱傳熱；在圓管增設保溫層不一定削弱傳熱；在冷凝器內管外側加肋對增強冷凝器內的傳熱沒有實質的意義，因為冷凝器傳熱系數(shù)主要取決與管內的換熱系數(shù)（它較?。?。25、 換熱器的

11、溫差如何確定？答：使用對數(shù)溫差，如有復雜的組成結構還需修正系數(shù)。二、計算題部分1穩(wěn)定流動能量方程1-20 某蒸汽動力廠中，鍋爐以質流量向汽輪機供汽。汽輪機進口處壓力表的讀數(shù)是，蒸汽的焓是。汽輪機出口處真空表的讀數(shù)是，出口蒸汽的焓是，汽輪機向環(huán)境散熱為。若當?shù)卮髿鈮菏?，求：?）進、出口處蒸汽的絕對壓力；（2）不計進、出口動能差和位能差時汽輪機的功率；（3）若進、出口處蒸汽的速度分別為和時對汽輪機的功率有多大的影響?（4）若汽輪機進、出口的高度差為時對汽輪機的功率又有多大的影響?1-22 向大廈供水的主管線埋在地下處，管內壓力，由水泵加壓，把水送到大廈各層。經水泵加壓，在距地面高處的大廈頂層水壓

12、仍有 ，假定水溫為，流量為，忽略水熱力學能差和動能差，假設水的比體積為，求水泵消耗的功率。2循環(huán)熱效率 7-14 某太陽能動力裝置利用水為工質，從太陽能集熱器出來的是的飽和水蒸氣，在汽輪機內等熵膨脹后排向的冷凝器，求循環(huán)的熱效率。7-15 核電站蒸汽動力裝置的構成與工作過程與一般的蒸汽動力裝置比較，主要區(qū)別就是用反應堆和蒸汽發(fā)生器取代了蒸汽鍋爐。二回路的工作介質在蒸汽發(fā)生器中從反應堆冷卻劑吸收熱量，成為具有作功能力的水蒸氣，然后膨脹、排熱、壓縮，進行循環(huán)。由于冷卻劑為液態(tài)水，進、出蒸汽發(fā)生器的平均溫度約300左右，故蒸汽發(fā)生器產生的蒸汽是約的飽和水蒸氣，在汽輪機內膨脹后排向的冷凝器，求二回路循

13、環(huán)理論熱效率。3單層及多層平壁、圓筒壁穩(wěn)態(tài)導熱；通過平壁、圓筒壁的傳熱8-8 鍋爐過熱器合金鋼管的內、外直徑分別為32mm和42mm，導熱系數(shù)，過熱器鋼管內、外壁面溫度分別為、。試求：（1）不積灰時每米管長的熱流量；（2）倘若管外積有1mm厚的煙炱，其導熱系數(shù)，如總溫壓保持不變，求此時每米管長的熱流量。8-9 一單層玻璃窗，高，寬玻璃厚，玻璃導熱系數(shù)，室內、外的空氣溫度分別為20和-5，室內、外空氣與窗玻璃之間對流傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為、，試求玻璃窗的散熱損失及玻璃的導熱熱阻、兩側的對流傳熱熱阻。若其它天件不變，改用雙層玻璃窗，雙層玻璃間的空氣夾層厚度為3mm，夾層中的空氣完全靜止，空氣的導

14、熱系數(shù)。再求玻璃窗散熱損失。8-10 有一厚度的房屋外墻，熱導率。冬季，室內空氣溫度，與墻內壁面之間對流傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)室外空氣溫度與外墻之間對流傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。如果不考慮熱輻射，（1）試求通過墻壁的傳熱系數(shù)、單位面積的傳熱量和內外壁面溫度；（2）若內墻表面增設厚10，的護墻板，其它條件不變，再求通過墻壁的傳熱系數(shù)、單位面積的傳熱量和內外壁面溫度。4管內單相流體對流換熱特征數(shù)方程應用9-2 給水流過鍋爐省煤器時，從被加熱到，若管子的內徑，水在管內的平均流速，管壁的平均溫度。試確定該省煤器水側的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。5黏性流體能量方程#1 如圖示吹風裝置，cf1= cf2求風扇前后壓強p1與p2。

15、已知：出口處風速，空氣密度，當?shù)卮髿鈮?。三、選擇題部分1熱能動力裝置中熱能通過 才能源源不斷轉變成機械能。A 工質從高溫熱源吸熱； B 工質從高溫熱源吸熱，向低溫熱源放熱；C 工質膨脹； D “B”+“C”。2熱能工程中工質必須具備A 良好的膨脹性； B 良好的流動性； C安全、環(huán)保、價廉； D “A”+“B”+“C”。3 就是孤立系統(tǒng)。A與外界沒有質量交換的系統(tǒng)； B 與外界沒有功交換的系統(tǒng)；C 系統(tǒng)與外界構成的復合系統(tǒng)； D 與外界沒有質量和功交換的簡單可壓縮系統(tǒng)。4下述說法錯誤的是A 功和熱量都是越過邊界傳遞的能量，所以它們是等價的；B 功和熱量都是越過邊界傳遞的能量，所以它們是過程量；

16、C 系統(tǒng)作功的標志是比體積變化，傳熱的標志是比熵變化；D 功轉變?yōu)闊崃渴菬o條件的，熱量轉變?yōu)楣κ怯袟l件、有限度的。5下列說法中，正確的是A 孤立系統(tǒng)內工質的狀態(tài)不能發(fā)生變化；B 系統(tǒng)在相同的初、終狀態(tài)之間的可逆過程中作功相同；C 經過一個不可逆過程后，工質可以回復到原來的狀態(tài)；D 質量相同的物體A和B，因，所物體A具有的熱量較物體B為多。6經過一個不可逆循環(huán)，工質不能恢復原來狀態(tài) A 這種說法是錯的； B 這種說法是正確的； C 這種說法在一定條件是正確的； D 無法判斷。 7下列說法錯誤的是A 動力循環(huán)在圖上順時針進行；B 動力循環(huán)在圖上逆時針進行；C 圖上動力循環(huán)的膨脹線在壓縮線上方；D

17、圖上動力循環(huán)的吸熱線在放熱線上方。8兩個容器內分別儲有mkg20的冷水和80的熱水，則A 冷水的熱量小于熱水的熱量； B 冷水的熱力學能小于熱水的熱力學能；C 冷水的熱力學能小于熱水的熱力學能，且冷水的熱量小于熱水的熱量； D 冷水的能量小于熱水的能量，且冷水的熱量小于熱水的熱量。9在密閉門窗的房間內，啟動一臺打開的冰箱，經一段時間運行，則室溫將A 降低； B 升高； C 不變； D 不能確定。10當設備內工質的溫度等于該壓力對應飽和溫度時，該工質可能為A 飽和水蒸氣； B飽和水； C 濕蒸汽； D A、B、C都可能。11液態(tài)水溫度為65（其飽和壓力為0.025MPa），可以判定其壓力A 大于

18、0.025MPa； B 等于0.025MPa； C 大于或等于0.025MPa； D 無法確定。12下列說法正確的是A 臨界狀態(tài)是水特有的狀態(tài)； B 臨界狀態(tài)是壓力最高和溫度最高的飽和狀態(tài)；C 一般認為壓力高于臨界壓力的液態(tài)是不存在的；D一般認為氣體的溫度不能高于臨界溫度。13水蒸氣的汽化潛熱隨壓力升高而 。A 降低； B 增大； C 不變； D 不定。14若水蒸氣的，則水蒸氣處于 狀態(tài)。A 過熱蒸汽； B 濕飽和蒸汽； C飽和液； D 無法確定。15將未飽和水（）定壓加熱到過熱蒸汽（），加熱量為A ； B C D 16有位發(fā)明家聲稱他設計了一種機器，當這臺機器完成一個循環(huán)時，可以從單一熱源吸

19、收了1000kJ的熱，并輸出1200kJ的功，這臺熱機 A 違反了第一定律； B 違反了第二定律； C 違反了第一定律和第二定律； D 既不違反第一定律也不違反第二定律。17如果熱源溫度不變增大卡諾循環(huán)凈功，則卡諾循環(huán)的熱效率將A 增大 B 不變 C 減小 D不定18卡諾定理指出：A 相同溫限內一切可逆循環(huán)的熱效率相等；B 相同溫限內可逆循環(huán)的熱效率必大于不可逆循環(huán)的熱效率；C 相同溫度的兩個恒溫熱源間工作的一切可逆循環(huán)的熱效率相等；D 相同溫度的兩個恒溫熱源間工作的一切循環(huán)的熱效率相等。19下列說法錯誤的是如圖所示典型壓水堆核電廠二回路蒸汽循環(huán)中A 循環(huán)放熱量；B ；C 循環(huán)凈功； D 循環(huán)

20、熱效率。20抽汽回熱循環(huán)是從汽輪機的適當部位抽出尚未完全膨脹的，壓力、溫度相對較高的少量蒸汽，去加熱低溫凝結水的一種蒸汽動力循環(huán)，它A 消除朗肯循環(huán)中水在較低溫度下吸熱的不利影響，提高了循環(huán)熱效率；B 使部分水蒸氣作功減少，耗汽率增大；C 使循環(huán)中增加了回熱器、管道、閥門及水泵等設備，造成系統(tǒng)更加復雜；D A+B+C熱工流體基礎復習題（18學時）計算題參考解1-20 某蒸汽動力廠中，鍋爐以質流量向汽輪機供汽。汽輪機進口處壓力表的讀數(shù)是，蒸汽的焓是。汽輪機出口處真空表的讀數(shù)是，出口蒸汽的焓是，汽輪機向環(huán)境散熱為。若當?shù)卮髿鈮菏?，求：?）進、出口處蒸汽的絕對壓力；（2）不計進、出口動能差和位能差

21、時汽輪機的功率；（3）若進、出口處蒸汽的速度分別為和時對汽輪機的功率有多大的影響?（4）若汽輪機進、出口的高度差為時對汽輪機的功率又有多大的影響?解：（1） （2） （3）計及動能差，。（4）計及位能差，1-22 向大廈供水的主管線埋在地下處，管內壓力，由水泵加壓，把水送到大廈各層。經水泵加壓，在距地面高處的大廈頂層水壓仍有 ，假定水溫為，流量為，忽略水熱力學能差和動能差，假設水的比體積為，求水泵消耗的功率。解：整個水管系統(tǒng)標高從-5m到150m。據穩(wěn)定流動能量方程據題意，所以7-14 某太陽能動力裝置利用水為工質，從太陽能集熱器出來的是的飽和水蒸氣，在汽輪機內等熵膨脹后排向的冷凝器，求循環(huán)的

22、熱效率。解：循環(huán)如圖7-2。狀態(tài)1：由175，查飽和水蒸氣表、。由7.5kPa，查飽和水蒸氣表，、；圖7-2 循環(huán)圖、；。據，所以狀態(tài)2為飽和濕蒸汽狀態(tài) 狀態(tài)3： ，.狀態(tài)4： 汽輪機輸出功： 水泵耗功： 從集熱器吸熱量：冷凝器中放熱量：循環(huán)熱效率： 或 7-15 核電站蒸汽動力裝置的構成與工作過程與一般的蒸汽動力裝置比較，主要區(qū)別就是用反應堆和蒸汽發(fā)生器取代了蒸汽鍋爐，如圖7-3所示。二回路的工作介質在蒸汽發(fā)生器中從反應堆冷卻劑吸收熱量，成為具有作功能力的水蒸氣，然后膨脹、排熱、壓縮，進行循環(huán)。由于冷卻劑為液態(tài)水，進、出蒸汽發(fā)生器的平均溫度約300左右，故蒸汽發(fā)生器產生的蒸汽是約的飽和水蒸氣，在汽輪機內膨脹后排向的冷凝器，求二回路循環(huán)理論熱效率。 圖7-3 核電站蒸汽動力裝置示意圖解：由查水蒸氣圖表，得，；，；時，；，。據題意，。忽略水泵功10-3 鍋爐送來進入蒸汽輪機的蒸汽壓力為、溫度，在汽輪機中部抽出、的蒸汽，余下的蒸汽膨脹到，干度，從汽輪機排出。若進入汽輪機的蒸汽流量是，抽汽量為，