熱工基礎(chǔ)期末復(fù)習(xí)題及答案

1有效輻射：是指單位時間內(nèi)離開表面單位面積的總輻射能，記為J。有效輻射J不僅包括表面的自身輻射E,而且還包括投入輻射中被表面反射的部分。2對流換熱系數(shù)：對流傳熱基本計算式——牛頓（Newton）冷卻公式（Newton‘slawofcooling）中的比例系數(shù)，一般記做h，以前又常稱對流換熱系數(shù)，單位是W/(㎡*K)，含義是對流換熱速率。3自然對流傳熱：由于流體內(nèi)部存在著溫度差，使得各部分流體的密度不同，溫度高的流體密度小，必然上升；溫度低的流體密度大，必然下降，從而引起流體內(nèi)部的流動為自然對流。這種沒有外部機械力的作用，僅僅靠流體內(nèi)部溫度差，而使流體流動從而產(chǎn)生的傳熱現(xiàn)象，稱為自然對流傳熱。、4溫室效應(yīng)：大氣中的溫室氣體通過對長波輻射的吸收而阻止地表熱能耗散，從而導(dǎo)致地表溫度增高的現(xiàn)象。5卡諾循環(huán)：由兩個可逆的等溫過程和兩個可逆的絕熱過程所組成的理想循環(huán)。6光譜輻射力：與輻射力單位差一個長度單位，是指單位時間內(nèi)物體的單位表面積向半球空間所有方向發(fā)射出去的在包含λ的單位波長范圍內(nèi)的輻射能。7輻射強度：點輻射源在某方向上單位立體角內(nèi)傳送的輻射通量，記作I，即I＝dΦe／dΩ，式中dΦe是dΩ立體角元內(nèi)的輻射通量。8灰體：把光譜吸收比與波長無關(guān)的物體稱為灰體9輻射角系數(shù)：反映相互輻射的不同物體之間幾何形狀與位置關(guān)系的系數(shù)。10焓：熱力學(xué)中表示物質(zhì)系統(tǒng)能量的一個狀態(tài)函數(shù)，常用符號H表示。數(shù)值上等于系統(tǒng)的內(nèi)能U加上壓強p和體積V的乘積，即H=U+pV。焓的變化是系統(tǒng)在等壓可逆過程中所吸收的熱量的度量。11太陽常熟：地球在日地平均距離處與太陽光垂直的大氣上界單位面積上在單位時間內(nèi)所接收太陽輻射的所有波長總能量。12重輻射面？簡述： 寫出穩(wěn)定流動能量方程式的表達式及各項代表的意義。流體在流道中流動穩(wěn)定流動的能量方程可根據(jù)能量守恒原理導(dǎo)得。設(shè)想有一流道有流體在其中流過。取1—1截面與2—2截面間的流體作熱力系，這是一個開口系統(tǒng)。假定質(zhì)量為m的流體在流經(jīng)此系統(tǒng)時吸入熱量Q，對外作凈功Wnet，進入系統(tǒng)的工質(zhì)的能量E1包含其熱力學(xué)能U1

宏觀動能及重力位能mgz1，得表達式穩(wěn)定流動能量方程式：2既然利用抽氣回?zé)峥梢蕴岣哒羝麆恿ρb置循環(huán)的熱效率，能否將全部蒸汽抽出來用于回?zé)?？為什么回?zé)崮芴岣邿嵝?？答：采用回?zé)岽胧?，雖然對每kg蒸汽來說做功量減少，但抽汽在凝結(jié)時所放出的潛熱卻全部得到的利用，進入鍋爐給水溫度提高了，使每kg工質(zhì)在鍋爐中吸收的熱量大為減少，因此，提高了循環(huán)效率。但抽汽量不是越多越好，是根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒的原則確定的。3供暖使室內(nèi)溫度升高，室內(nèi)空氣的內(nèi)能是否增加？為什么？（室內(nèi)氣壓與室外大氣壓相同）4有人說：“顏色愈黑的物體發(fā)射率愈大”，正確嗎？為什么？5、簡述邊界層理論的基本內(nèi)容。當(dāng)流體在大雷諾數(shù)條件下運動時，可把流體的粘性和導(dǎo)熱看成集中作用在流體表面的薄層即邊界層內(nèi)。根據(jù)邊界層的這一特點，簡化納維－斯托克斯方程，并加以求解，即可得到阻力和傳熱規(guī)律。這一理論是德國物理學(xué)家L.普朗特于1904年提出的，它為粘性不可壓縮流體動力學(xué)的發(fā)展創(chuàng)造了條件6燃氣輪機裝置循環(huán)與內(nèi)燃機循環(huán)相比有何優(yōu)點？為什么前者的熱效率低于后者？答：燃氣輪機與內(nèi)燃機相比，沒有往復(fù)運動機構(gòu)，可以采用很高的轉(zhuǎn)速，并且可以連續(xù)進氣，因而可以制成大功率的動力裝置。但要保持燃氣輪機長期安全運行，必須限制燃氣進燃氣輪機時的最高溫度，目前為700—800°C，所以效率比較低。7要使衣服干得快，可采取哪些措施？說明理由1)展開后表面積大，會使更多的水分子有機會運動到空氣中。2）通風(fēng)會使分子獲得更多的動能，分子運動速度會更快。3）有陽光的地方溫度高，分子更容易夠獲得更多的內(nèi)能，分子運動加快。所以衣服應(yīng)展開并放在通風(fēng)有陽光的地方，干得快。8干濕球溫度計的工作原理。干濕溫度計的干球探頭直接露在空氣中，濕球溫度探頭用濕紗布包裹著，其測濕原理就是，在一定風(fēng)速下，濕球外邊的濕紗布的水分蒸發(fā)帶走濕球溫度計探頭上的熱量，使其溫度低于環(huán)境空氣的溫度；而干球溫度計測量出來的就是環(huán)境空氣的實際溫度，此時，濕球與干球之間的溫度差與環(huán)境的相對濕度有一個相應(yīng)的關(guān)系，但該關(guān)系是非線性的。用公式表達起來相當(dāng)復(fù)雜。這兩者之間的關(guān)系會受好多因素的影響如：風(fēng)速，溫度計本身的精度，大氣壓力，干濕球溫度計的球泡表面積大小，紗布材質(zhì)等等。相對濕度=水汽分壓/飽和蒸汽壓（壓力、溫度一定的情況下）

9、有無0℃或低于0℃的蒸汽存在？有無低于有0℃或低于0℃的蒸汽存在，只要壓力足夠低就可能，但是沒有低于0℃的水存在，因為水的三相點溫度為0.01℃，低于三相點溫度，只可能是固態(tài)或是氣態(tài)。10簡述朗肯循環(huán)效率的影響因素及提高途徑肯循環(huán)的效率=(蒸汽焓-排汽焓)/(蒸汽焓-凝結(jié)水焓),又焓是溫度的函數(shù)，那么從公式上來說，朗肯循環(huán)的效率應(yīng)該只與溫度有關(guān)。而從T-S圖上看：朗肯循環(huán)的效率與蒸汽溫度T1,蒸汽壓力P1,排氣壓力P2有關(guān)，提高效率措施1）提高過熱器出口蒸汽壓力與溫度。2）降低排汽壓力。3）改進熱力循環(huán)方式，如采用中間再熱循環(huán)，給水回?zé)嵫h(huán)和供熱循環(huán)等11試述動力循環(huán)的共同特點。答：有工質(zhì)在高溫?zé)嵩次鼰?，在低溫?zé)嵩捶艧幔ν廨敵龉Α?2簡述水蒸氣在定壓下的發(fā)生過程水蒸汽的形成經(jīng)過五神狀態(tài)的變化；即來自和水，飽和水、濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽和過熱蒸汽。水蒸汽的形成過程有以下三個定壓階段：（1）未飽和水的定壓預(yù)熱過程，在高壓加熱和鍋爐省煤器中進行；（2）飽和水的定溫定壓汽化過程。在鍋爐汽包內(nèi)進行；（3）干飽和蒸汽的定壓過熱過程，此過程在鍋爐的過熱器中進行。13在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析中集總參數(shù)法的基本思想和可以使用的條件是什么？集總參數(shù)法定義：當(dāng)固體內(nèi)的<<時，固體內(nèi)的溫度趨于一致，此時可認為整個固體在同一瞬間均處于同一溫度下，這時需求解的溫度僅是時間的一元函數(shù)，而與坐標(biāo)無關(guān)，好象該固體原來連續(xù)分布的質(zhì)量與熱容量匯總到一點上，而只有一個溫度值那樣。這種忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的簡化分析方法稱為集總參數(shù)法。集總參數(shù)法的判別條件：對形如平板、圓柱和球這一類的物體，如果畢渥數(shù)滿足以下條件：=h(V/A)/<0.1M（3-7）則物體中各點間過余溫度的偏差小于5%。其中M是與物體幾何形狀有關(guān)的無量綱數(shù)。無限大平板：M=1無限長圓柱：M=1/2球：M=1/3畢渥數(shù)的特征長度為V/A，不同幾何形狀，其值不同，對于：厚度為2的平板：半徑為R的圓柱：半徑為R的球：由此可見，對平板：=Bi圓柱：=Bi/2球體：=Bi/314試簡要說明兩個輻射物體表面1和2之間的角系數(shù)的含義。\o"查看圖片"

輻射角系數(shù)反映相互輻射的不同物體之間幾何形狀與位置關(guān)系的系數(shù)。任意兩個面積各為Ai和Aj的表面(見圖),角系數(shù)就純是一個幾何因子，與兩個表面的溫度及發(fā)射率沒有關(guān)系。溫度分別為Ti和Tj。當(dāng)空間介質(zhì)對輻射能量透明時，由表面Ai所輻射的能量有一部分可以到達另一個表面Aj,其余能量則落到表面Aj以外的空間。由表面Ai發(fā)射的輻射能落到表面Aj上的百分數(shù)被稱為表面Ai對于表面Aj的輻射角系數(shù)FAI-Aj，而由表面Aj發(fā)射的輻射能落到表面Ai上的百分數(shù)則被稱為表面Aj對于表面Ai的輻射角系數(shù)FAj-Ai。表面1對表面2的角系數(shù)是：表面1直接投射到表面2上的能量，占表面2輻射能量的百分比。15沒有盛滿水的熱水瓶，其瓶塞有時被自動頂開，有時被自動吸緊，這是什幺原因？答：水溫較高時，水對熱水瓶中的空氣進行加熱，空氣壓力升高，大于環(huán)境壓力，瓶塞被自動頂開。而水溫較低時，熱水瓶中的空氣受冷，壓力降低，小于環(huán)境壓力，瓶塞被自動吸緊。16用U形管壓力表測定工質(zhì)的壓力時，壓力表液柱直徑的大小對讀數(shù)有無影響？嚴(yán)格說來，是有影響的，因為U型管越粗，就有越多的被測工質(zhì)進入U型管中，這部分工質(zhì)越多，它對讀數(shù)的準(zhǔn)確性影響越大。17膨脹功、軸功、技術(shù)功、流動功之間有何區(qū)別與聯(lián)系？流動功的大小與過程特性有無關(guān)系？答：膨脹功是系統(tǒng)由于體積變化對外所作的功；軸功是指工質(zhì)流經(jīng)熱力設(shè)備（開口系統(tǒng)）時，熱力設(shè)備與外界交換的機械功，由于這個機械工通常是通過轉(zhuǎn)動的軸輸入、輸出，所以工程上習(xí)慣成為軸功；而技術(shù)功不僅包括軸功，還包括工質(zhì)在流動過程中機械能（宏觀動能和勢能）的變化；流動功又稱為推進功，1kg工質(zhì)的流動功等于其壓力和比容的乘積，它是工質(zhì)在流動中向前方傳遞的功，只有在工質(zhì)的流動過程中才出現(xiàn)。對于有工質(zhì)組成的簡單可壓縮系統(tǒng)，工質(zhì)在穩(wěn)定流動過程中所作的膨脹功包括三部分，一部分消耗于維持工質(zhì)進出開口系統(tǒng)時的流動功的代數(shù)和，一部分用于增加工質(zhì)的宏觀動能和勢能，最后一部分是作為熱力設(shè)備的軸功。對于穩(wěn)定流動，工質(zhì)的技術(shù)功等于膨脹功與流動功差值的代數(shù)和。如果工質(zhì)進、出熱力設(shè)備的宏觀動能和勢能變化很小，可忽略不計，則技術(shù)功等于軸功。18循環(huán)輸出凈功愈大，則熱效率愈高；可逆循環(huán)的熱效率都相等；不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率，這些說法是否正確？為什么？答：不正確，熱效率為輸出凈功和吸熱量的比，因此在相同吸熱量的條件下，循環(huán)輸出的出凈功愈大，則熱效率愈高。不是所有的可逆循環(huán)的熱效率都相等，必須保證相同的條件下。在相同的初態(tài)和終態(tài)下，不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率。19對未飽和濕空氣與飽和濕空氣分別判斷干球溫度、濕球溫度、露點溫度三者的大小。答：未飽和濕空氣：干球溫度>濕球溫度>露點溫度飽和濕空氣：干球溫度>濕球溫度＝露點溫度20、卡諾循環(huán)優(yōu)于相同溫度范圍的其它循環(huán)，為什么蒸汽動力循環(huán)不采用卡諾循環(huán)？答：與郎肯循環(huán)相同溫限的卡諾循環(huán)，吸熱過程將在氣態(tài)下進行，事實證明氣態(tài)物質(zhì)實現(xiàn)定溫過程是十分困難的，所以過熱蒸汽卡諾循環(huán)至今沒有被采用。那么，能否利用飽和區(qū)（氣液兩相區(qū)）定溫定壓的特性形成飽和區(qū)的卡諾循環(huán)，從原理上看是可能的，但是實施起來，有兩個關(guān)鍵問題，一是，汽輪機出口位于飽和區(qū)干度不高處，濕度太大使得高速運轉(zhuǎn)的汽輪機不能安全運行，同時不可逆損失增大，其二，這樣的卡諾循環(huán)，壓縮過程將在濕蒸汽區(qū)進行，氣液混和工質(zhì)的壓縮會給泵的設(shè)計和制造帶來難以克服的困難，因此迄今蒸汽動力循環(huán)未采用卡諾循環(huán)。21、空氣壓縮制冷循環(huán)能否用節(jié)流閥代替膨脹機，為什么？可以，不管是彭州機還是節(jié)流閥，都是用來減壓的。第一種是膨脹減壓，就是一定量的氣體或液體突然膨脹，壓力會變小。第二種時節(jié)流減壓，就是通過節(jié)流閥，節(jié)流閥產(chǎn)生阻力，抵消一部分氣體或液體的壓力。減壓的同時也會降溫，膨脹降溫更明顯，節(jié)流也有，但不明顯。計算：工程熱力學(xué)：熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用。傳熱學(xué)：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)或者熱導(dǎo)率的求解。綜合：有關(guān)理想氣體熵差的推導(dǎo)。對熵與焓的理解，以及它們發(fā)生變化的條件。一．空氣在某~~~~~~~2-8解：壓縮過程中每千克空氣所作的壓縮功為：忽略氣體進出口宏觀動能和勢能的變化，則有軸功等于技術(shù)功，所以生產(chǎn)每kg壓縮空氣所需的軸功為：所以帶動此壓氣機所需的功率至少為：二．某穩(wěn)定流動系統(tǒng)~~~~~~~~~~解：由于過程是穩(wěn)定流動過程，氣體流過系統(tǒng)時重力位能的變化忽略不計，所以系統(tǒng)的能量平衡式為:其中，氣體在進口處的比焓為：氣體在出口處的比焓為：氣體流過系統(tǒng)時對外作的軸功為：所以氣體流過系統(tǒng)時對外輸出的功率為：三．試導(dǎo)出理氣比熱容~~~~~~~~~·3-21解：理想氣體兩過程之間的熵差為：由于假設(shè)理想氣體的比熱容為常數(shù)，所以有：考慮到理想氣體多變過程（）的過程方程及定容比熱容和CV、Rg的關(guān)系：把上面三式帶入熵的表達式并整理可得：考慮到理想氣體多變過程（）的過程方程及定容比熱容和CV、Rg的關(guān)系：把上面兩式帶入熵的表達式并整理可得：四．某理想氣體，比熱容~~~~~~~~·3-23解：根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，可求出初態(tài)和終態(tài)氣體的比容分別為：由cP和cV的關(guān)系，可得到：所以每千克氣體內(nèi)能和熵的變化分別為：五．5-5某汽輪機入口蒸汽的壓力MPa、℃，出口蒸汽壓力為MPa，假定蒸汽在汽輪機內(nèi)進行理想絕熱膨脹，忽略進、出口動能差，求每千克蒸汽流過汽輪機所作的軸功及乏汽(排汽)的溫度和干度。解：查表得到：時1MPa2Mpa1.3MPa(kJ/kg)3157.73137.23151.55(kJ/kg.K)7.30186.95747.1985理想的絕熱過程，熵不變，所以有：,查表得到P2時的參數(shù)：,所以干度為：所以出口乏氣的焓為：根據(jù)穩(wěn)定流動的過程方程，可得：六．5-5某汽輪機入口蒸汽的壓力MPa、℃，出口蒸汽壓力為MPa，假定蒸汽在汽輪機內(nèi)進行理想絕熱膨脹，忽略進、出口動能差，求每千克蒸汽流過汽輪機所作的軸功及乏汽(排汽)的溫度和干度。解：查表得到：時1MPa2Mpa1.3MPa(kJ/kg)3157.73137.23151.55(kJ/kg.K)7.30186.95747.1985理想的絕熱過程，熵不變，所以有：,查表得到P2時的參數(shù)：,所以干度為：所以出口乏氣的焓為：根據(jù)穩(wěn)定流動的過程方程，可得：七．圖2-43習(xí)題2-4附圖9-4圖2-43為比較法測量材料熱導(dǎo)率的裝置示意圖。標(biāo)準(zhǔn)試件的厚度mm，熱導(dǎo)率W/(mK)；待測