2011级热工基础模拟试题及参考答案
2012级热工基础模拟试题一
一、 填空题（每空2分，共44分）
1、理想气体的p c 与 V c 的关系式是__________________________________________。
2、1kg 氧气（比热容取定值）温度下降20℃，则其热力学能变化=?u -
___________________________，
焓变化=?h ___________________。
3、稳定流动能量方程可写成=q ___________，它应用于汽轮机可简化为__________，应用于热交换器时可简化为____________。
4、对1kg 工质，可逆过程的膨胀功=w _____________，可逆过程的技术功
=t w ______________。
5、卡诺循环的热效率=C t ,η_________________；卡诺制热循环的供热系数为____________________。
7、毕渥数=Bi __________，其物理意义为__________________________________________________。
8、定性温度是指_________________________________________________________________________， 定型尺寸是指____________________________________________________________________________。
9、在直角坐标系中，一维导热问题的傅里叶定律数学表达式为_______________________。
11、由于凝结液润湿壁面的能力不同，蒸气凝结可形成两种不同的形式：即
__________________________和___________________。
12、当具有粘性且能润湿壁的流体流过壁面时，其流场可分为_________区和_________区。边界层内的流态可分为_________________和____________。
二、简答题（第1小题8分，其余每小题4分，共20分）
1、右图2中，13为定熵过程，21为定容过程，23为定压过程，设工质为理想气体，且过程可逆，试画出相应的s T -图，并指出：
⑴哪个大？和2321u u ??为什么？
⑵哪个大？和2321s s ??为什么？
⑶哪个大？和2321q q 为什么？
2、表达式?-
?=2
1vdp T c q p 是否是热力学第一定律表达式？使用时有何条件？
3、用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶却安然无恙，而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。
4、为什么许多高效保温材料都做成蜂窝状结构？ 三、计算题（共36分）
1、（16分）初态为8.01=p MPa ，251=t ℃的2kg 空气，被膨胀到1.02=p MPa 。当膨胀过程是
①定温过程，②定熵过程（取定熵指数为1.4）时，假设比热容为定值，试分别求空气的终温2t 、所作的膨胀功量、和外界交换的热量及熵的变化量。
2、(8分)有一厚为30mm 的平面墙，导热系数为1.5 W/(m.K )。在外墙的表面覆盖一层厚为100mm ，导热系数为0.25 W/(m.K )的保温材料。已知复合壁两侧的温度分别为700℃及45℃，①试计算各个环节的单位面积上的热阻；②试确定通过每平方米墙壁的热损失；③试画出热阻网络图。
3、（12分）一直径为30mm 、长2.5m 的竖直圆管，表面温度为60℃，置于空气温度为20℃，压力为5
10013.1?的房间中，试求此竖直圆管的自然对流散热量。
图2
参考答案
二、 填空题（每空2分，共44分）
1、 热力学能u ，焓h
2、 -14.35kJ ，-20.09 kJ
3、 sh w z g c h +?+?+
?221，21h h w sh -=，0 21=?=h h h 或 4、 略
5、 2449.50kJ/kg
6、 pv u h +=，kJ/kg
7、 λhl ，是物体导热热阻λ
l 与对流换热热阻h 1之比。 8、 确定准则数中的物性参数时所用的温度，对换热具有决定意义的尺寸。 9、 dx dt q λ
-= 11、膜状凝结，珠状凝结
12、主流区、边界层区。层流、湍流（或填紊流）
二、简答题（第1小题8分，其余每小题4分，共20分）
1、1、s T -图如右图3所示。（2分）
①（2分）2321u u ?>?
)(2121T T c u v -=?；)(2323T T c u v -=?。
31T T >， ∴2321u u ?>?。
②（2分）2321s s ?=?
2121s s s -=?； 2323s s s -=?。 31s s =，
∴2321s s ?=?。
③（2分）2321q q >。 ?
=Tds q ,在s T -图曲线21与坐标轴所围的面积大于曲线23与坐标轴所围的面积。
2、是热力学第一定律表达式。使用时条件：v c 取定值时的理想气体，可逆稳定流动过程。
3、壶内有水时，水对壶壁起冷却作用，所以不致烧坏壶壁，水干后，壶壁得不到充分冷却， 使壁温接近火焰温度，水壶就会被烧坏。
4、因为蜂窝状多孔结构中充满了导热系数小，且不流动的空气，使保温材料的导热热阻增大，减少了热量散失，可以起到保温的作用。
三、计算题（共36分）
1、（16分）解：⑴2512==t t ℃ （2分）
kW 7.3551.
08
.0ln 2980.2872ln 21
=???==p p T mR W g （2分）
0U =?=?T c V
kW 7.355==+?=W W U Q （2分）
19
.11
.08
.0ln 287.02ln )ln ln (121212
-=??-=-=-=?=?p p mR p p R T T c m s m S g g p
kJ/K （2分）
⑵0=?S （2分）
K 5.6418.01.0ln 2984
.11
4.111212=??? ???=??
?? ??=--k
k p p T T
5.1082735.1642-=-=t ℃ （2分）
kJ 56.191)5.164298(14.1287
.02)(121=--?=--=T T k R m W g
s （2分）
0=∴Q 因为是定熵过程， （2分）
2、（8分）解：①平面墙热阻 23
1
111025.11030--?=?==λδλr （m 2
.k ）/W （2分）
4.02
5.0101003
2
22=?==-
λδλr （m 2
.k ）/W （2分）
②5.15594.010245
70022
21121=+?-=+
-=-λδλδw w t t q W /m 2 （2分）
③热阻网络图如下图所示。 （2分）
解：3、（12分）40220602=+=+=f w m t t t ℃，（1分） 据附录，查得空气： λ = 0.02762W/(m K)? ，ν=16.96×10-6 m 2/s ，Pr=0.699 （2分） 31019.34027311-?=+==m T α 1/K （1分） 10263323
1080.6)
1096.16(5.2)2060(1019.381.9Pr ?=??-???=?=?--ναtH g Gr （2分） 根据教材表4-6，查得3
1,10.0==n C ()9.361)699.01080.6(10.0Pr 10.03131
10=???=?=∴Gr Nu （2分）
0.45
.20276.09.361=?=?=H Nu h λ
W/(m.K) （2分） 7.37)2060(5.203.014.30.4=-????=???=?=Φt dH h t hA c π W （2分）
热工基础习题参考答案(部分)
1.3 题略 解： m 2.127481 .92.110)7893(3 =??-=??=??=?g p h h g p ρρ 1.5 题略 m 1.05.0 2.030sin m 2.0200kg/m 800/8.033=?======l h mm l cm g ρ已知： 烟气的真空度为： Pa 8.78430sin 2.081.9800=??=??=h g p v ρ ∵ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH 2O O mmH 027.808.7842==Pa p v 烟气的绝对压力为： kPa 540.98Pa 388.985408.7843224.133745==-?=-= v b p p p 1.10 题略 解：锅内表压力 g 40.77kg 04077.081 .91041010063==???=?= ?= -g A p m A g m p g g 2.2填空缺数据（兰色）： 2.9 题略 已知：D 1 = 0.4 m ，p 1 =150 kPa ，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD ，太阳辐射加热后D 2 = 0.45 m 求：过程中气体对外作功量 解：由D 1=0.4 m ，p 1=150 kPa ，可求得：k =375 kPa/m
kJ 27.2) (8 2 2 )6 (41423 332 1 =-= == ?==? D D k dD kD W dD kD D d kD pdV dW D D π π π π 答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ 2.12 题略 解：（1）确定空气的初始状态参数 K 300)27273(m 10101010100kPa 1.29310100108.91951021332414 3 111=+==???===???+=+=+=-----T AH V A g m p p p p b g b （2）确定拿去重物后，空气的终了状态参数 由于活塞无摩擦，又能与外界充分换热，因此终了平衡状态时缸内空气的压力和温度与外界的压力和温度相等。则 33-3211 2124 3222m 101.50231 .1951 .29310K 300kPa 1.19510100108.9)100195(102?=?=====???-+=+=+=---p p V V T T A g m p p p p b g b 活塞上升距离 cm 023.5m 05023.01010010)15023.1()(4 3 12==??-=-=?--A V V H 对外做功量 J 999.9710)15023.1(101.195332=?-??=?=-V p W 由闭口系能量方程，Q =△U+W ，因T 2 = T 1，故△U = 0。所以求得气体与外界的换热量为 Q =W=97.999 J 讨论：（1）本题活塞上升过程为不可逆过程，其功不能用pdV W ?=2 1计算， 本题是一种特殊情况，即已知外界压力，故可用外界参数计算功（多数情况下外
工程热力学期末考试试题
一、1.若已知工质的绝对压力P=，环境压力Pa=，则测得的压差为(B)A.真空pv= B.表压力pg=.真空pv= D.表压力p g= 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则(A) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是(B)=0 =>W
热工基础考试题库(带答案)
热工基础题库 一、选择题 基本概念 1.与外界只发生能量交换而无物质交换的热力系统称为。B A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 2.与外界既无能量交换又无物质交换的热力系统称为。D A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 3.开口系统与外界可以有。D A、质量交换 B、热量交换 C、功量交换 D、A+B+C 4.与外界有质量交换的热力学系统是：A A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 5.下列与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换。B A、绝热系统 B、闭口系统 C、开口系统 D、孤立系统 6.实现热功转换的媒介物质称为。C A、系统 B、气体 C、工质 D、蒸气 7.工质应具有良好的和。A A、流动性/膨胀性 B、耐高温性/导热性 C、耐高压性/纯净 D、耐腐蚀性/不易变形 8.若闭系处于热力学平衡状态，则内部工质的处处一致。A A、压力和温度 B、压力和比容 C、比容和温度 D、压力、温度和比容 9.稳定状态是平衡状态，而平衡状态是稳定状态。B A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 10.均匀状态是平衡状态，而平衡状态是均匀状态。C A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 11.下列组参数都不是状态参数。C A、压力；温度；比容 B、内能；焓；熵 C、质量；流量；热量 D、膨胀功；技 术功；推动功 12.下列组参数都是状态参数。A A、焓；熵；比容 B、膨胀功；内能；压力 C、热量；比热；温度 D、技术功；动能；位能 13.下列答案是正确的。B A、10℃=43.8℉=285.15K B、10℃=50℉=283.15K C、10℃=40.2℉=285.15K D、10℃=42℉=283.15K 14.摄氏温度变化1℃与热力学绝对温度变化1K相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 15.摄氏温度变化1℃与华氏温度变化1℉相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 16.若大气压力为100KPa，真空度为60KPa，则绝对压力为。D A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40KPa 17.若大气压力为100KPa，表压力为60KPa，则绝对压力为。A A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40Kpa 18.在工程热力学计算中使用的压力是。A A、绝对压力 B、表压力 C、真空压力 D、大气压力 19.若大气压力为0.1Mpa，容器内的压力比大气压力低0.004Mpa，则容器的B。 A、表压力为0.096Mpa B、绝对压力为0.096Mpa C、真空度为0.104Mpa D、表压力为0.104Mpa
【精品】热工基础考试题库1
试卷一 一、选择(本大题16分，每小题2分) 1.某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（）正确。 (a)ds＞dq/T(b)ds＜dq/T（c）ds=dq/T 2。处于平衡状态的简单可压缩热力系统，其状态参数间的关系正确的是().(ρ为密度)。 （a）F=F（ρ，v,T)(b）F=F(ρ,v，P)（c)F=F(ρ,P,T) ３．用压力表测量容器内氧气的压力，压力表读数为25bar。已知当地大气压力为1bar，则氧气的真实压力为（）bar. (a）26（b）25（c）24 ４．在p－v图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值（） (a)大（b）小（c)相等（d）可能大，也可能小 ５．理想气体1kg经历一不可逆过程,对外做功20kJ放热20kJ,则气体温度变化为（)。 (a）提高(b）下降（c）不变 ６．同一理想气体从同一初态分别经定温压缩、绝热压缩和多变压缩（1 ７．理想气体等温过程的技术功为（） (a）h1-h2（b）0（c）（d）v(p1=p2） ８．理想气体绝热流经节流阀，节流后稳定截面处的焓值（）（a)升高（b)降低（c)不变（d）无法确定 二、判断正误(划“√”或“×”号）（本大题16分，每小题2分） 1。系统从外界吸收热量，温度一定升高（）。 2.在热力循环中，如果工质不向冷源放热，则该循环的热效率可以达到100%（). 3。沸腾状态的水总是烫手的。(） 4.蒸汽抽汽回热循环每级抽汽量越大，循环热效率越大。（) 5。绝热过程一定是定熵过程.() 6.供热系数一定大于1，制冷系数也一定大于1。（） 7.实际气体的压缩因子总不等于1。（） 8.任意可逆循环的热效率都是。（) 三、填空（本大题16分,每小题2分） １、稳定流动能量方程式应用于换热器时的简化形式 2、2kg空气从300K定压加热到700K时的吸热量为kJ（空气比定压热容=1.004kJ/（kg·K）） ３、当湿蒸汽的干度x＝0时，工质全部为。 ４、一不可逆热机在高温热源Th和低温热源Tl之间工作。高温热源熵变–1。5kJ/K;低温热源熵变2.5kJ/K,热机在绝热压缩过程中熵变0。2kJ/K；绝热膨胀过程中熵变0.7kJ/K；取高温热源、低温热源和热机为系统，则完成循环后此系统的熵变S系=＿＿＿kJ/K。 ５、已知氧气在250K时=0。913kJ/（kg·K),=0.653kJ/（kg·K）.则该气体的气体常数R 2011-2012硅酸盐专业《热工基础》期末试题A卷 一、名词解释：（30分） 1、流体的密度—— 2、静压强—— 3、体积流量—— 4、发热量—— 5、相对湿度—— 6、黑体—— 7、干燥—— 8、完全燃烧—— 9、高温系数—— 10、干球温度—— 二、填空：（25分） 1.煤的工业分析法组成主要由__________、__________、__________、__________四种。 2.空气过剩系数是指_________________与__________________之比。 3.表示固体和液体燃料组成的基准有__________、__________、__________、__________四种。 4.传热的基本方式有__________ 、__________和__________。 5、在燃烧学中空气分为__________和________，而在干燥学中空气分为_________和________。 6、不完全燃烧分为______________和______________。 7、表示湿度的方法有三种：________、_____________、_________其中_____是为了测定方便； ______表示空气的相对干燥能力；________便于干燥计算。 三、简答题：（25分） 1、燃烧计算的内容有哪些？ 2、如何对煤进行工业分析？ 3、如何根据雷诺准数的大小来判断流体的流态？ 4、冬天用手接触相同温度的铁块和木块时感到铁块比木块凉，这是为什么？ 5、流态有几种？表现形式有何不同？如何判定？ 五、计算题（20分） 1、水从三段串联管路流过，管路直径分别为：d1=100mm, d2=50mm, d3=25mm, ω3=10m/s,求ω1和ω2. 2、已知标态下CO2的密度为1.96kg/m3, O2的密度为1.43kg/m3，CO 的密度为1.25kg/m3, N2的密度为1.25kg/m3。今测得某水泥回转窑窑尾废气的体积百分比：CO2 =28.8% ，O2=1.0% ，CO =0.2%，N2=70%，求此废气标态时的密度。 3、一炉壁由耐火砖砌成，厚度δ=250mm，耐火砖内表面温度t1=1000℃, 外表面温度t2=100℃, 耐火砖平均导热系数为λ=1.28W/(m.℃)。求通过炉壁的热流量。 第三章 习 题 3-1 解：设定熵压缩过程的终态参数为222S T p 和、，而定温压缩过程的终态参数为 222 S T p '''和、,根据给定的条件可知： 1222 T T p p ='='； 又因为两个终态的熵差为S ?，固有： 2 12 22 222 ln ln ln T T Mc p p mR T T mc S S S p g p ='-'=-'=? 所以有： )exp(12p mC S T T ?- = 对于定熵压缩过程有： k k k k T p T p 2 12111--= 所以： )exp()exp(])1(exp[()( 11112 112g p k k mR S p mR S M p mc k S k p T T p p ?- =?- =-?==- 3-2 解：设气体的初态参数为1111m T V p 和、、，阀门开启时气体的参数为 2222m T V p 和、、，阀门重新关闭时气体的参数为3333m T V p 和、、，考虑到刚性容器有： 321V V V ==，且21m m =。 ⑴当阀门开启时，贮气筒内压力达到51075.8?Pa ，所以此时筒内温度和气体质量分别为： K 25366.7 8.752931 21 2=? ==p p T T kg T R V p m m 0.225293 2870.0271075 1 g 1121=???= = = ⑵阀门重新关闭时，筒内气体压力降为 5 104.8?Pa ，且筒内空气温度在排气过程中保持不变，所以此时筒内气体质量为： kg T R V p T R V p m g g 216.025 .366287027.0104.85 2 333 333=???= = 所以，因加热失掉的空气质量为： kg m 0.0090.2160.225m m Δ32=-=-= 3-3 解：⑴气体可以看作是理想气体，理想气体的内能是温度的单值函数，选取绝热气缸内的两部分气体共同作为热力学系统，在过程中，由于气缸绝热，系统和外界没有热量交换，同时气缸是刚性的，系统对外作功为零，故过程中系统的内能不变，而系统的初温为30℃，所以平衡时系统的温度仍为30℃。 ⑵设气缸一侧气体的初始参数为1111m T V p 和、、，终态参数为111T V p '''、、，另一侧气体的 初始参数为2222m T V p 和、、，终态参数为222 T V p '''、、，重新平衡时整个系统的总体积不变，所以先要求出气缸的总体积。 第一章热力学基础知识 一、填空题 1.实现能与能相互转化的工作物质就叫做。 2.热能动力装置的工作过程,概括起来就就是工质从吸取热能,将其中一部分转化为,并把余下的一部分传给的过程。 3.热力系统与外界间的相互作用一般说有三种,即系统与外界间的交换、交换与交换。 4.按系统与外界进行物质交换的情况,热力系统可分为与两类。 5.状态参数的变化量等于两状态下,该物理量的差值,而与无关。 6.决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需个。 7.1mmHg= Pa;1mmH2O= Pa。 8.气压计读数为750mmHg,绝对压力为2、5×105Pa的表压力为MPa。 9.用U形管差压计测量凝汽器的压力,采用水银作测量液体,测得水银柱高为720、6mm。已知当时当地大气压力Pb=750mmHg,则凝汽器内蒸汽的绝对压力为MPa。 10.一个可逆过程必须就是过程,而且在过程中没有。 11.只有状态才能用参数坐标图上的点表示,只有过程才能用参数坐标图上的连续实线表示。 12.热量与功都就是系统与外界的度量,它们不就是而就是量。 13.工质作膨胀功时w 0,工质受到压缩时w 0,功的大小决定于。 二、名词解释 1.标准状态—— 2.平衡状态—— 3.准平衡过程—— 4.可逆过程—— 5.热机—— 6.热源—— 7.热力系统—— 8.体积变化功—— 9.热力学温标—— 10.孤立系—— 三、判断题 1.物质的温度越高,则所具有的热量愈多。 2.气体的压力越大,则所具有的功量愈大。 3.比体积与密度不就是两个相互独立的状态参数。 4.绝对压力、表压力与真空都可以作为状态参数。 6.孤立系内工质的状态不会发生变化。 7.可逆过程就是不存在任何能量损耗的理想过程。 8.凝汽器的真空下降时,则其内蒸汽的绝对压力增大。 9.若容器中气体的压力没有改变,则压力表上的读数就一定不会改变。 四、选择题 1.下列各量可作为工质状态参数的就是: (1)表压力; (2)真空; (3)绝对压力。 2.水的三相点温度比冰点温度应: (1)相等; (2)略高些; (3)略低些。 3.下列说法中正确的就是: (1)可逆过程一定就是准平衡过程; 《热工基础》综合练习题 一、填空题 1．雾化燃烧是气体燃烧料的一种燃烧方式？ 2．包含对流换热系数的准数是 3．洁白的雪对热射线有很强的反射能力？ 4．金属的导热系数随着温度的升高而降低？ 5．为提高实际燃烧温度，空气过剩系数不宜太小，也不能过大？ 6．由红砖、保温砖、粘土砖组成多层平壁，如层与层间由于接触不紧密而存在空气，则多层平壁的传导热流量将（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不能确定。 7．对不饱和空气，干球温度、湿球温度、露点温度之间三者的大小关系是 8．影响自然排烟烟囱抽力的主要因素有 二、简答题 1．为什么新干法窑尾的电收尘器前要设置增湿塔 2．多通道燃烧器有什么突出的优点 3．新型控流阻力篦板主要解决了什么关键问题，篦板阻力与料层阻力的关系发生了什么变化 4．回转窑应具备什么功能，怎样调控物料在窑内的运动 5．简述新型干法生产工艺的发展历程试从热工角度讨论生产中节能降耗的可能途径 6．冷却机的性能有哪些评价指标 7．分解炉内的旋风和喷腾效应有什么主要效果（15分） 8．悬浮预热器的共性有哪些，使用中预热器为何要采用多级串联的工艺布置（15分）9．生产中可采用哪些措施防止结皮堵塞。 10．降低预热器系统阻力损失的措施有哪些 11．生产中为什么要控制分解炉内的温度为890±30℃） 12．影响碳酸盐分解的主要因素有哪些？已知某生产线入窑生料的烧失量为36.2%，出窑烟气中的物料烧失量为3.8%，试求其入窑的表观分解率。 13．简述预分解窑系统中分解炉的主要功能，分解炉内的物料分散与均布是怎样实现的？ 新型干法生产工艺为何能降低废气中的NOx排放量？ 14．在什么情况下应考虑采用旁路放风，它对预热器窑和预分解窑的影响是否一样？15．第三代篦冷机采用了哪些主要的技术措施？ 16．试从熟料形成的热化学入手，说明生产过程中建立稳定的热工制度的必要性，稳定热工制度应有哪些保证条件？ 17．新型干法水泥生产中的D-D炉与RSP炉的主要区别是什么？ 18．生料再循环的目的是什么？ 19．新型干法生产中，为使系统控制最优，对各级预热器的分离效率应进行怎样的控制（以4级预热器为例）？ 20．怎样定义碱的内循环与外循环？ 21．复合式篦冷机与组合阶段式篦冷机的主要区别是什么？ 22．水泥熟料的实际热耗主要由那几部分组成？ 23．在不考虑土建投资的情况下，若追求热效率最高，是不是以增加预热器的级数为好？24．结合传热理论说明预热器系统换热效率好的原因。 工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 （闭卷，150分钟） 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分，共40分) 1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？ 答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C ，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： =??? ? ?++- ?=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ 3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分 1分 根据卡诺定理及推论： 1分 4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ）如变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 1212 00ISO Q Q S T T -?= +++R 0S ?= iso S ?= 5. 试由开口系能量程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计） 答：开口系一般能量程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程，因此有如下简化条件 ， 则上式可以简化为： 根据质量守恒，有 代入能量程，有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力？试按分压力给出第i 组元的状态程。 答：在混合气体的温度之下，当i 组元单独占有整个混合气体的容积（中容积）时对容器壁面所形成的压力，称为该组元的分压力；若表为P i ，则该组元的状态程可写成：P i V = m i R i T 。 7. 高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈有利？试证明你的结论。 答：否，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。（2分） 证明：T T w q T T T R ?==-= 2 2212ε，当 2q 不变，T ?↑时，↑w 、↓R ε。即在同样2q 下(说明 得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界有用功量，制冷系数下降。（3分） 8. 一个控制质量由初始状态A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态B ，若两过程中热源温度均为 r T 。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。 第一章 1. 平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？ 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2. 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？ 答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3． 当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。准平衡过程只注重的是系统内部 而可逆过程是内外兼顾！ 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。引起其他变化时是可以回到初态的！ 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 大气压力改变，热水能量散失，导致内部压力改变，压力平衡打破 7. 用U 形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？ 答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 习 题 1-1 解： kPa bar p b 100.61.00610133.37555==??=- 1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+= 2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. kPa bar p p p b v 6.50506.0 5.000 6.1==-==- 试卷一 一、选择（本大题 16 分，每小题 2 分） 1.某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（）正确。 (a) ds ＞ dq/T （ b ） ds ＜ dq/T （ c ） ds=dq/T 2.处于平衡状态的简单可压缩热力系统，其状态参数间的关系正确的是（）。 (ρ为密度 ) 。 (a)F=F(ρ,v,T) （ b ） F=F(ρ,v,P) （ c ） F=F(ρ,P,T) ３．用压力表测量容器内氧气的压力，压力表读数为 25bar 。已知当地大气压力为 1bar ，则氧气的真实压力为（） bar 。 (a) 26 （ b ） 25 （ c ） 24 ４．在 p － v 图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值（） (a) 大（ b ）小（ c ）相等（ d ）可能大，也可能小 ５．理想气体 1kg 经历一不可逆过程，对外做功 20kJ 放热 20kJ ，则气体温度变化为（）。 (a) 提高（ b ）下降（ c ）不变 ６．同一理想气体从同一初态分别经定温压缩、绝热压缩和多变压缩（ 1 1.系统从外界吸收热量，温度一定升高（）。 2.在热力循环中，如果工质不向冷源放热，则该循环的热效率可以达到 100% （）。 3.沸腾状态的水总是烫手的。 ( ) 4.蒸汽抽汽回热循环每级抽汽量越大，循环热效率越大。 ( ) 5.绝热过程一定是定熵过程。 ( ) 6.供热系数一定大于 1 ，制冷系数也一定大于 1 。 ( ) 7.实际气体的压缩因子总不等于 1 。（） 8.任意可逆循环的热效率都是。 ( ) 三、填空（本大题 16 分，每小题 2 分） １、稳定流动能量方程式应用于换热器时的简化形式 2、2kg 空气从 300K 定压加热到 700K 时的吸热量为 kJ （空气比定压热容 =1.004 kJ/ （ kg ·K ）） ３、当湿蒸汽的干度 x ＝ 0 时，工质全部为。 ４、一不可逆热机在高温热源 T h 和低温热源 T l 之间工作。高温热源熵变–1.5kJ/K ；低温热源熵变2.5kJ/K ，热机在绝热压缩过程中熵变 0.2kJ/K ；绝热膨胀过程中熵变 0.7kJ/K ；取高温热源、低温热源和热机为系统，则完成循环后此系统的 熵变S 系 = ＿＿＿ kJ/K 。 ５、已知氧气在 250K时=0.913 kJ/(kg·K)，=0.653 kJ/(kg·K)。则该气 体的气体常数R g =＿＿＿kJ/(kg·K)。 ６、一热泵工作时向高温热源传递热量 50kJ, 消耗掉的机械能 20 kJ, 供暖系数为。 一、判断题： 1. 平衡状态一定稳定状态。 2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律； 3．公式d u = c v d t 适用理想气体的任何过程。 4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 5．在T —S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。 6．膨胀功与流动功都是过程的函数。 7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时，以可逆定温压缩过程最为省功。 8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。 9. 根据比热容的定义式 T q d d c ，可知理想气体的p c 为一过程量； 10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程； 11．在管道作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。 12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。 13．闭口绝热系的熵不可能减少。 14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。 15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。 16．实际气体绝热节流后温度一定下降。 17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。 18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率； 19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。 20．热力学恒等式du=Tds-pdv 与过程可逆与否无关。 21．当热源和冷源温度一定，热机工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。 22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未变，所以焓的变化量Δh=c p ΔT=0。 23．定压过程的换热量q p =∫c p dT 仅适用于理想气体，不能用于实际气体。 24．在p －v 图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。 思考题 第一章 1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？ 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的 压力表或真空计的读数是否可能变化？ 答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？ 答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 第二章 图 1 图2 2012工程热力学Ⅰ考题（A ） 一、简答题（共30分） 1、图1中循环1-2-3-a -1和循环1-b -3-4-1都是不可逆 循环。有人判断循环1-2-3-a -1的热效率高于循环1-b -3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10分） 2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 K ，低温热源温度为300 K ，循环的热效率t η。现将循环工质改成理想气体，则循环的热效率t'η与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （10分） 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。（10分） 二、计算题（共70分） 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kPa 、温度20℃， 喷嘴内径为0.002m 时，射出水流温度20℃，压力100kPa ，流速1000m/s ，已知在200kPa 、20℃时，3 0.001002m /kg v =，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10分） 2、某太阳能供暖的房屋用5×8×0.3m 的大块混凝土板作为蓄热材料，该混凝土的密度为2300kg/m 3 ，比热容0.65kJ/(kg ·K)。若混凝土板在晚上从23℃冷却到18℃（室内温度），求此过程的熵产。（10分） 3、某活塞式内燃机定容加热理想循环（图2循环1-2-3-4-1），压缩比ε =10，压缩冲程的起点状态是t 1=35℃ 、p 1=100kPa 。加热过程中气体吸热650kJ/kg 。假定比热容为定值，且c p =1.004kJ/（kg·K），κ =1.4，求：（1）循环中各点的温度、压力和循环热效率；（2）若循环压缩过程和膨胀过程均不可逆，两过程的熵产分别为0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K)，求工质 经循环后的熵变； （3） 若膨胀过程持续到5（p 5 = p 1），画出循环T-s 图，并分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5分） 4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初终态温度分别为30℃和227℃。 西南科技大学热工基础试题库 一、判断题（正确的在扩号内填“√”，错误的在扩号内填“×”） 1、比体积v 是广延状态参数。 ( ) 2、工质的状态在参数坐标图上是一个点；过程在参数坐标图上是一条线段；循环在参数坐标图上是一条封闭曲线。( ) 3、饱和湿空气的干球温度总是等于湿球温度。( ) 4、采用中间加热循环可以利市循环的热效率，但排汽干度变小了。( ) 5、绝热加湿过程可以近似地看成是湿空气焓值不变的过程。( ) 6、绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增。 ( ) 7、总热力学能U 是强度状态参数。 ( ) 8、材料的导热系数用λ表示，导热的热阻就是λ 1。( ) 9、未饱和湿空气的干球温度总是高于湿球温度。( ) 10、在s T -图中，凝结水送给水泵约热压缩的升压过程，在低压低温条件下可以用一状态点表示。( ) 11、定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程。( ) 12、状态方程是描述状态参数之间关系的方程。( ) 13、大气压力b p 是随时间、地点而变化的，所以工质的表压力是不变的，而绝对压力要随p 的变化而变化。( ) 14、因为是等温过程，工质在状态变化中要对外做功是不可能的。( ) 15、温度是指物质的冷热程度，热量是指人依靠温差而传递的能量，所以它们的含义是不同的。( ) 16、工质的定压比热容比定容比热容大。( ) 17、工质的压力、温度、比容积三者关系中，当温度不变时，压力与比容积成反比。( ) 18、可逆循环和不可逆循环的熵变都等于零。( ) 19、在v p -图上，工质做功的大小，可用过程线下面积大小来识别。( ) 20、工质在状态变化中若无摩擦和理想的情况下，熵值增大表示工质能量的损耗。( ) 21、等溶过程中，工质的状态变化在v p -图上是一条对数曲线，在s T -图上是一条垂直于横坐标的线段。( ) 变形 & 若闭系处于热力学平衡状态，则内部工质的 ____________ 处处一致。A A 、压力和温度 B 、压力和比容 C 、比容和温度 D 、压力、温度和比容 9. 稳定状态 ________ 是平衡状态，而平衡状态 __________ 是稳定状态。B A 、一定/一定 B 、不一定/一定 C 、一定/不一定 D 、不一定/不一定 10. _______________ 均匀状态 _______________________ 是平衡状态，而平衡状态 是均匀状态。C A 、一定/一定 B 、不一定/一定 C 、一定/不一定 D 、不一定/不一定 11. 下列 _______ 组参数都不是状态参数。C A 、压力；温度；比容 B 、内能；焓；熵 C 、质量；流量；热量 D 、膨胀功；技 术功；推动功 14. 摄氏温度变化1C 与热力学绝对温度变化1K 相比，有 。B A 、前者大于后者 B 、两者相等 C 、后者大于前者 D 、不一定 15. 摄氏温度变化1C 与华氏温度变化1T 相比，有 __________ 。B A 、前者大于后者 B 、两者相等 C 、后者大于前者 D 、不一定 16. 若大气压力为100KPa ，真空度为60KPa ，则绝对压力为 _________ 。D A 、160KPa B 、100KPa C 、60KPa D 、40KPa 17. 若大气压力为100KPa ，表压力为60KPa ，则绝对压力为 __________ 。A A 、160KPa B 、100KPa C 、60KPa D 、40Kpa 18. 在工程热力学计算中使用的压力是 。A A 、绝对压力 B 、表压力 C 、真空压力 D 、大气压力 19. 若大气压力为0.1Mpa ，容器内的压力比大气压力低 0.004Mpa ，则容器的 热工基础题库 一、选择题 基本概念 1. 2. 3. 4. 与外界只发生能量交换而无物质交换的热力系统称为 A 、开口系统 B 、闭口系统 C 、绝热系统 与外界既无能量交换又无物质交换的热力系统称为 _ A 、开口系统 B 、闭口系统 开口系统与外界可以有 _______ 。 A 、质量交换 B 、热量交换 与外界有质量交换的热力学系统是 A 、开口系统 B 、闭口系统 C 、绝热系统 _。B D 、孤立系统 。D D 、孤立系统 C 、 C 、功量交换 :A 绝热系统 D 、 A+B+C 5. 7. D 、 下列 ________ 与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换 A 、绝热系统 B 、闭口系统 C 、开口系统 实现热功转换的媒介物质称为 __________ 。C A 、系统 B 、气体 C 、工质 工质应具有良好的 _______ 和 _________ 。 A A 、流动性/膨胀性 B 、耐高温性/导热性 C 、 孤立系统 B 孤立系统 D 、蒸气 耐高压性/纯净 D 、耐腐蚀性/不易 12. 下列 ________ 组参数都是状态参 数。 A 、焓；熵；比容 B 、膨胀功; 动 能；位能 13. 下列 ________ 答案是正确的。B A 、10°C =43.8 T =285.15K A 内能；压力 C 、热量；比热；温度 B 、10 C =50 T =283.15K D 、10C =42 T =283.15K D 、技术功; 建筑环境与设备工程专业 一、选择题(每小题3分，共分) 1.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( B ) A.真空pv=0.08Mpa B.表压力pg=0.08MPa C.真空pv=0.28Mpa D.表压力pg=0.28MPa 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则( A ) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是( B ) A.q=0 B. Wt=W C. Wt>W D. Wt《热工基础》试卷A
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