热工期末试卷-(5)

班 级 学 号 姓 名 课程代码 2030600 课程名称 热工基础 考试时间 120 分钟

密封装订线 密封装订线 密封装订线 题号 得分 一 二 三 四 总成绩 阅卷教师签字： 一、判断题（每题1分，共20分）：

1. 表压力和真空度都不能作为状态参数。 （ √ ） 2. 只有可逆过程 p-v图上过程线下的面积表示该过程与外界交换的容积功。 （ √ ） 3. 对可逆与不可逆绝热过程，都有w =－△u和wt =－△h，说明可逆和不可逆绝热过程

的功量相等。 （ × ） 4. 气体常数与气体的种类及所处的状态无关。 （ × ） 5. 在相同恒温热源间工作的所有可逆循环的热效率都相等。 （ √ ） 6. 系统熵增大的过程必为吸热过程。 （ × ） 7. 可逆绝热过程熵变为零。 （ √ ） 8. 熵产是否为零是判断过程是否可逆的判据。 （ √ ） 9. 蒸气的压力越大，对应的饱和温度越高。 （ √ ） 10. 在湿蒸气区，定压线与定温线重合。 （ √ ） 11. 若湿空气中水蒸气的分压力不变，当温度升高时，其相对湿度降低。 （ √ ） 12. 气体流经缩放喷管，其出口截面的压力恒等于背压。 （ √ ） 13. 活塞式压气机的余隙容积越大，产气量越少，但单位工质的理论耗功量不变。 （ √ ） 14. 增大内燃机的压缩比有利于提高循环的热效率。 （ √ ） 15. 热流线不一定总与等温线垂直相交。 （ × ） 16. 雷诺数表示流体的惯性力和粘性力的比值。 （ √ ） 17. 两物体辐射换热时，只是高温物体向低温物体放热。 （ × ） 18. 一定温度下，黑体的辐射力最大。 （ √ ） 19. 在两个辐射换热表面间插入遮热板，原来两表面间的辐射换热量减少。 （ √ ） 20. 在管径较小的情况下，需要考虑临界热绝缘直径的问题。 （ √ ）

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二、选择题（每题2分，共20分）：

1、开口系统是指 D 的热力系统。

A、具有活动边界 B、与外界有功量交换 C、与外界有热量交换 D、与外界有物质交换 2、系统中工质的真实压力是指 D 。

A、pg B、pb C、pv D、pb + pg或pb－pv

3、在相同的温度变化区间内，理想气体定容过程焓的变化量与定压过程相比 B 。 A、较大； B、大小相等； C、较小； D、大或小不确定 4、理想气体的 C 是两个相互独立的状态参数。

A、温度与热力学能 B、温度与焓 C、温度与熵 D、热力学能与焓 5、如果热机从热源吸热100 kJ，对外做功100 kJ，则 B 。 A、违反热力学第一定律 B、违反热力学第二定律 C、不违反第一、第二定律 D、A和B 6、系统经历一个不可逆绝热过程后，其熵变化 A 。

A、必定增加 B、必定减少 C、保持不变 D、可能增加、减少或不变 7、空气流在定熵滞止后 C 。

A、温度升高、压力降低 B、温度降低、压力升高 C、温度、压力均升高； D、温度、压力均降低

8、柴油机混合加热循环，若要提高其热效率，应在一定范围内适当采用措施 B 。 A、增加压缩比，减小升压比和预胀比 B、增加压缩比和升压比，减小预胀比 C、增加升压比，减小压缩比和预胀比 D、增加压缩比和预胀比，减小升压比 9、集总参数法的适用条件是：Bi ≤0.1（或BiV ≤0.1M），意味着 C 。 A、该物体的体积很小 B、该物体的导热系数很大 C、该物体表面的对流换热热阻远大于内部的导热热阻 D、该物体表面的对流换热热阻远小于内部的导热热阻

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10、削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，遮热板的表面发射率（黑度）越大，削弱辐

射换热的效果 B 。

A、越好 B、越差 C、没有影响 D、视遮热板的表面温度而定

三、简答题（每题5分，共20分）： 1、压力p1=0.3MPa、温度t1=24℃的空气，经喷管射入压力为0.1 MPa的大气中，问应采用何种喷管？

答：对于空气1.4，临界压力比 γ=0.528

由题意知：入口处cf1 很小，∴ 可认为p1p00.3MPa

pb0.1MPa pb0.10.528

p10.3∴ 应选择缩放型喷管。

2、对流换热计算中，定型尺寸是对对换热过程有明显影响或起主要作用的尺寸。试写出矩形槽道（设槽宽为B、流体深度为H）的当量直径计算式。 解：矩形槽道当量直径计算公式：

de=4A/U = 4BH/（2H+B）

3、写出冷热流体通过单层平壁传热时单位面积传热量q的计算式。 解：单层平壁传热系数： k1111 rkh1h2单层平壁传热时单位面积传热量：

qk(tf1tf2)(tf1tf2)(tt)f1f211 rkh1h24、用比较法测得某一表面在800K时的辐射力恰等于黑体400K时的辐射力，试求该表面的黑度。

解：黑体的辐射力：EbbT4，灰体的辐射力：EbT4 由题意，有 bT1bT2

4004 该表面的黑度： T140.50.062 5T2800最新范本,供参考！

4444四、计算题（共40分）：

1、有5g氩气，经历一热力学能不变的过程，初始状态p1=6.0×105 Pa，T1=600K，膨胀终了的容积V2=3V1，氩气可作为理想气体。已知氩气的Rg=0.208 kJ/(kg·K)，cp=0.523 kJ/(kg·K)，求：（1）终了状态的温度T2、压力p2；（2）过程中系统热力学能、焓和熵的变化量。 （13分）

解：（1）由题意：△U = 0 → T2 = T1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有：

p1V1p2V23p2V1T1T2T1p21p12.0105Pa 3（2） 理想气体热力学能和焓都是温度的单值函数，T2 = T1

∴ △U =△H = 0

SmsmRglnV2pmRgln20.0050.208ln3V1p1

1.1426103kJ/K1.1426J/K

2、将初始温度为80℃的紫铜棒（直径为0.08 m、长0.2m）突然置于20℃的气流中，5分钟后紫铜棒的表面温度降到34℃。已知紫铜的密度为8954kg/m3，比热容为383.1 kJ/(kg·℃)，导热系数λ=386W/ (m·℃)。试求紫铜棒表面的对流换热系数（注意：紫铜棒为有限长圆柱体）。（13分）

已知：d0.08m；l0.2m；t080℃；tf20℃；560300s；t34℃；

38954kg/m；c383.1J/(kg℃)；386W/(m℃)

求：对流换热系数h

解：设本题满足集总参数法使用条件，由集总参数法公式，有 hcVttfln At0tfVR2l0.040.21 （m） 2A2Rl2R20.220.04608954383.1160ln3420277.3355W/(m2℃)

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h560 校核Bi： BihR277.33550.040.02870.1

386 可以用集总参数法，上述计算有效。

3、用热电偶温度计测得管内烟气的温度为500℃，管内壁温度为450℃。若热电偶表面与烟气的对流换热系数h=50W/(m2·℃)，热电偶表面的发射率为0.8，试求烟气的真实温度。并提出减少测量误差的措施。 （14分）

已知：t1 = 500℃，tw = 450℃, h=50 W/（m2.℃），ε1= 0.8 求：t f = ？

解：本题可由热平衡法求解。 热电偶与管内壁之间为热辐射：

∵ A1<4) ∴ Φ11A1b(T14Tw

热电偶与烟气之间对流换热： 在稳态下： Φ1Φ2 ∴ TfT1Φ2hA1(TfT1)

1h4)849.02K576.02℃b(T14Tw

为减少测量误差，可采取以下措施：

① 减少1（采用磨光热电偶表面的方法，但往往由于生锈和污染而降低效果）； ② 提高接点处的h值（可采用抽气装置来加大流速）； ③ 管外敷以绝热层，使Tw↑；

④ 加设遮热罩（遮热罩两端是空的，烟气能与接点接触）。

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