《熱力學(xué)與傳熱學(xué)》課程綜合復(fù)習(xí)資料

《熱力學(xué)與傳熱學(xué)》課程綜合復(fù)習(xí)資料一、判斷題：1、理想氣體吸熱后，溫度一定升高。2、對于順流換熱器，冷流體的出口溫度可以大于熱流體的出口溫度。3、工程上常用的空氣的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而降低。4、工質(zhì)進(jìn)行膨脹時(shí)必須對工質(zhì)加熱。5、工質(zhì)的熵增就意味著工質(zhì)經(jīng)歷一個吸熱過程。6、已知濕蒸汽的壓力和溫度，就可以確定其狀態(tài)。7、同一溫度場中兩條等溫線可以相交。二、簡答題:1、夏天，有兩個完全相同的儲存液態(tài)氮的容器放置在一起，一個表面上已結(jié)霜，另一個沒有。請問哪一個容器的隔熱性能更好？為什么？2、有人將一碗熱稀飯置于一盆涼水中進(jìn)行冷卻。為使稀飯涼的更快一些，你認(rèn)為他應(yīng)該攪拌碗中的稀飯還是盆中的涼水？為什么？3、一卡諾熱機(jī)工作于500℃和200℃的兩個恒溫?zé)嵩粗g。已知該卡諾熱機(jī)每秒中從高溫?zé)嵩次?004、輻射換熱與對流換熱、導(dǎo)熱相比，有什么特點(diǎn)？5、Nu數(shù)和Bi數(shù)均可寫成的形式，二者有何區(qū)別？三、計(jì)算題:1、將氧氣壓送到容積為2m3的儲氣罐內(nèi)，初始時(shí)表壓力為0.3bar，終態(tài)時(shí)表壓力為3bar，溫度由t1=45℃升高到t2=80℃。試求壓入的氧氣質(zhì)量。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽镻b=760mmHg，氧氣Rg=2602、2kg溫度為25℃，壓力為2bar的空氣經(jīng)過一個可逆定壓過程后，溫度升為200℃。已知空氣的比定壓熱容cp=1.0kJ/(kgK)，比定容熱容cV=0.71kJ/(kg3、流體受迫地流過一根內(nèi)直徑為25mm的直長管，實(shí)驗(yàn)測得管內(nèi)壁面溫度為120℃，流體平均溫度為60℃，流體與管壁間的對流換熱系數(shù)為350W/(m24、在一根外直徑為120mm的蒸汽管道外包一厚度為25mm的石棉保溫層，保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.10W/(mK)。已知管子外表面溫度為255、絕熱容器由隔板分成兩部分，左邊為壓力600kPa，溫度為300K的空氣；右邊為真空，容積是左邊的5倍。如將隔板抽去，空氣迅速膨脹，充滿整個容器。試求：該過程中1千克空氣的熱力學(xué)能、溫度和熵的變化?！究諝釸g=287J/(kgK)】6、外徑為100mm，表面溫度為100℃，黑度為0.76的圓筒壁，被水平放置于一溫度為20℃的大房間中。已知圓筒壁外表面與空氣的純對流換熱系數(shù)為7.03W/(m2K)，試計(jì)算單位長度圓筒壁散失到房間中的總熱量。7、已知有一根內(nèi)直徑為200mm、壁厚為36mm的長圓筒壁，兩側(cè)表面溫度分別為50℃和20℃。已知圓筒壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為λ=0.56（1+0.0018t）W/(mK)(其中t的單位為

《熱力學(xué)與傳熱學(xué)》課程綜合復(fù)習(xí)資料參考答案一、判斷題：1、不正確。原因：氣體吸熱Q>0，而U=Q-W，理想氣體U=mcVT，則T是否大于零還取決于W的大小。2、不正確。原因：存在傳熱溫差或傳熱面積有限，對于順流換熱器冷流體的出口溫度總是低于熱流體的出口溫度3、不正確。原因：工程溫度范圍內(nèi)，常用空氣的熱導(dǎo)率隨溫度的升高而升高。4、不正確。原因：工質(zhì)也可進(jìn)行絕熱膨脹。5、不正確。原因：在可逆過程中，工質(zhì)的熵增意味著工質(zhì)經(jīng)歷一個吸熱過程。但在不可逆過程中，由于不可逆因素引起的熵產(chǎn)恒大于零。因此即使是絕熱過程，工質(zhì)的熵增也可能大于零。6、不正確。原因：濕蒸汽的壓力與溫度是互相對應(yīng)的數(shù)值，不是相互獨(dú)立的參數(shù)，故僅知其壓力和溫度不能決定其狀態(tài)，必須再另有一個獨(dú)立參數(shù)才行，如干度x。7、不正確。原因：同一物體內(nèi)任一點(diǎn)在同一瞬間只有一個溫度值，不可能具有兩個以上的溫度。二、簡答題:1、答：表面沒有結(jié)霜的容器的隔熱性能更好。對于儲存液態(tài)氮的容器來說，內(nèi)部液體溫度低，外部四周空氣溫度高，熱量自外向內(nèi)傳遞。表面上已結(jié)霜的容器外表面換熱溫差較大，對流換熱量大，亦即傳遞到容器內(nèi)部的熱量就多，說明其隔熱性差。2、應(yīng)該攪拌碗中的稀飯。這是一個傳熱過程。相對而言，稀飯側(cè)的對流換熱系數(shù)較小、換熱熱阻較大。攪拌稀飯時(shí)增大了其對流換熱系數(shù)，最大限度的降低總傳熱熱阻，可顯著地增強(qiáng)傳熱，加速冷卻速率。3、該卡諾熱機(jī)的熱效率：輸出功率為：kW4、答：（1）輻射換熱可以在真空下進(jìn)行，無需媒介物質(zhì)，且在真空中傳遞最有效。（2）伴隨熱能與輻射能之間的相互轉(zhuǎn)換。熱能轉(zhuǎn)換為輻射能向外輻射，而吸收時(shí)將輻射能能轉(zhuǎn)換為熱能。5、答：（1）Nu數(shù)中的為流體的熱導(dǎo)率；Bi數(shù)中的為導(dǎo)熱物體的熱導(dǎo)率。（2）Nu數(shù)中的h為待定參數(shù)，Nu為待定特征數(shù)；Bi數(shù)中的h為已知參數(shù)，由第三類邊界條件確定，Bi為已定特征數(shù)（3）物理意義不同。Nu表示貼壁流體的無量綱的溫度梯度，在其它條件相同的情況下，Nu數(shù)可反映對流換熱的強(qiáng)弱。Bi數(shù)表示第三類邊界條件下物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻和表面處換熱熱阻的比值。三、計(jì)算題:1、解：V=2m3pb=760mmHg=1.01325barp=pe+pp1=pe1+pb=0.3+1.01325=1.31325barp2=pe2+pb=3+1.01325=4.01325bar理想氣體狀態(tài)方程：pV=mRgT初態(tài)時(shí)罐內(nèi)氧氣質(zhì)量為終態(tài)時(shí)罐內(nèi)氧氣質(zhì)量為則壓入的氧氣質(zhì)量為m=m2-m1=8.748-3.178=5.57kg2、解：p1=2barT1=25+273.15=298.15KT2=200+273.15=473.15K對狀態(tài)1有：p1V1=mRgT1則1→2為定壓過程p2=p1=2bar（1）過程功（2）過程熱量3、解：管內(nèi)強(qiáng)迫對流換熱問題。由牛頓冷卻公式計(jì)算：W/m4、解：此為通過圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。由題意知：d1=120mmd2=d1+2=120+225=170mmtw1=250oCtw2=38則［W/m］5、解：以容器內(nèi)的空氣為研究對象。已知：T1=300Kp1=600kPaV2/V1=6（1）滿足q=u+w絕熱q=0自由膨脹w=0則u=q-w=0（2）u=cV（T2-T1）=0，則T2=T1（3）s=Rgln(V2/V1）=287×ln(6)=514J/(kgK)6、解：這是一個復(fù)合表面的換熱問題，該圓管壁既與周圍氣體有對流換熱，又與周圍環(huán)境有輻射換熱。先求輻射換熱量rl：已知Tw=100+273=373KT=20+273=293KA1=dlX1,2=1.0A1?A2則W/m再求對流換熱量cl：W/m則總散熱損失為：W/m7、解：此為通過圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。已知：d1=200mm