安全工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題.doc

（科技安全熱力學(xué)與傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題）一 填空1工程熱力學(xué)是從工程應(yīng)用的角度研究（ ）和（ ）的轉(zhuǎn)換規(guī)律和工質(zhì)的性質(zhì)，找出能量利用經(jīng)濟(jì)性的最有效途徑。2包括熱源、冷源和功的接受裝置在內(nèi)的整套蒸汽動(dòng)力裝置屬于（ ）系統(tǒng)。3實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)過程的充分和必要條件是（ ）。4如下圖所示，一剛性容器被分成兩部分。外界環(huán)境壓力為0.1MPa，壓力表B的讀數(shù)為40kPa，真空計(jì)C的讀數(shù)30 kPa，則容器兩部分內(nèi)氣體絕對(duì)壓力P1=( )，P2=( )。（以kPa表示） （4題圖）5由兩個(gè)過程：（1）對(duì)剛性容器內(nèi)的水加熱，使其在恒溫下蒸發(fā)。（2）對(duì)剛性容器內(nèi)的水做功，使其在恒溫下蒸發(fā)。這兩個(gè)過程，（）過程可以是可逆的。6穩(wěn)定流動(dòng)能量方程的表達(dá)式（ ）；應(yīng)用于鍋爐時(shí)的表達(dá)式為（）。7某熱機(jī)中工質(zhì)先從T1=1000K的熱源吸熱150 kJ/kg，再?gòu)腡2=1500K的熱源吸熱450 kJ/kg ，向T3=500K的熱源放熱360 kJ/kg，該循環(huán)（ ）（能、不能）實(shí)現(xiàn)；是（ ）（可逆、不可逆）循環(huán)。8某地區(qū)當(dāng)?shù)氐囊羲贋?00m/s，空氣的流速為20m/s，則當(dāng)?shù)氐鸟R赫數(shù)Ma等于（ ），該地區(qū)空氣流動(dòng)為（ ）（亞音速流動(dòng)、超音速流動(dòng)、臨界流動(dòng)）。9黑體輻射能量安波長(zhǎng)分布服從（ ）定律，按空間分布服從（ ）定律，輻射力大小由（ ）定律確定。10.工作在高溫?zé)嵩碩1和T2之間的逆向卡諾循環(huán)，用于制冷時(shí)的性能系數(shù)可表示為（ ）；用于供暖時(shí)的性能系數(shù)可表示為（ ）。（用狀態(tài)參數(shù)T1和T2表示）（11題圖）11如上圖所示空腔內(nèi)輻射換熱系統(tǒng)，則X1，2（ ），X2,1（ ）。（0、1、01）12影響膜狀凝結(jié)換熱的主要因素是（ ）和（ ）。13若所有落在物體上的輻射能全部被該物體吸收，則這一類物體叫做（ ），如果全部被反射，則這一類物體被叫做（ ）。14一黑體溫度為1000K，則該黑體的輻射力為（ ）。15某氣輪機(jī)的噴管入口處蒸汽的比焓h1=2780 kJ/kg，出口處的比焓h2=2340 kJ/kg，不考慮蒸汽的入口流速，則蒸汽的出口流速為（ ）。16單位質(zhì)量的工質(zhì)流入膨脹閥時(shí)的比焓為438 kJ/kg，那么離開膨脹閥時(shí)工質(zhì)的比焓為（ ）。17.肋片效率是（ ）。18.黑體輻射的角系數(shù)具有三個(gè)性質(zhì)，它們是：（）（），數(shù)學(xué)表達(dá)式為（）；（）完整性，數(shù)學(xué)表達(dá)式為；（）可加性，數(shù)學(xué)表達(dá)式為19傳熱學(xué)就是研究由（ ）引起的（ ）傳遞規(guī)律的科學(xué)。20穩(wěn)定運(yùn)行中的蒸汽鍋爐屬于（ ）系統(tǒng)。21某油船蒸汽鍋爐的表壓力為1.3Mpa，冷凝器的真空度為0.094Mpa，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?.1Mpa。則鍋爐的絕對(duì)壓力為（ ），冷凝器的絕對(duì)壓力為（ ）。（以Mpa表示）22有一封閉系統(tǒng)沿過程a從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2，然后又分別沿過程b、c又回到狀態(tài)1。這些過程中的Q和W列于下表中，試按熱力學(xué)第一定律填寫表中空白處的數(shù)值。過程QWabc12212115-851023在溫度為T1的高溫?zé)嵩春蜏囟葹門2的低溫?zé)嵩粗g工作的熱機(jī)循環(huán)，以（ ）熱效率為最高。25有一n級(jí)壓縮機(jī)，要使該壓縮機(jī)所消耗的機(jī)械功達(dá)到最小值，則應(yīng)使（ ）。26熱傳遞的三種基本方式：（ ）、（ ）、（ ）。27將尺寸一樣的銅棒和橡木棒插入沸水中，持銅棒的手已感到很燙，而持橡木棒的手還沒有感到溫度上升，原因是（ ）。 28流體受加熱或冷卻引起的自然對(duì)流換熱與（ ）有關(guān)。29.絕熱系與外界沒有（ ）的交換。30.參看下圖，回答問題：.1234mQW第30題圖1+2是（ ）系統(tǒng)，1+2+3+4是（ ）系統(tǒng)。31.（ ）成為弛豫時(shí)間。32.實(shí)際過程的不可逆因素有( )、有限溫差下的熱傳遞、（ ）、不同工質(zhì)的混合。33.相對(duì)濕度值越小，表明濕空氣（ ）。34.水蒸氣汽化過程的p-v圖中2線是指（ ）、（ ）。35.漸縮噴管出口的流速最大只能（ ）。36穩(wěn)態(tài)傳熱過程是指（ ）。37一傳熱過程的熱阻為0.035K/W，溫壓為70，則其熱流量為（ ）KW。38.已知一平壁厚0.02m，熱阻為0.02m2.K/W，其導(dǎo)熱系數(shù)為（ ）W/m.K。39.發(fā)電機(jī)水冷、空冷兩種方式，（ ）方式的冷卻效果好。40.冬天用手分別觸摸同一環(huán)境中的木塊和鐵塊，感到鐵塊很涼，這是因?yàn)椋?）41.大容器沸騰曲線分為自然對(duì)流、（ ）、過渡沸騰、（ ）四個(gè)區(qū)段。1熱能 機(jī)械能2孤立3過程進(jìn)行的時(shí)間比弛豫時(shí)間大的多430 70 5（）6 q=h2-h17能 不可逆80.05 亞音速流動(dòng)9普朗特定律、蘭貝特定律、斯蒂芬波爾茲曼定律（答案順序不能變）10T2/（T1T2） T1/（T1T2）111 0112蒸汽流速 蒸汽中不凝結(jié)氣體的含量13黑體或絕對(duì)黑體 白體或絕對(duì)白體145.669104W/m215938.1m/s16438 kJ/kg17.實(shí)際肋片的換熱量/整個(gè)肋片壁面的溫度等于肋根溫度時(shí)的換熱量18.相對(duì)性19溫差 熱能20開口211.4Mpa 0.006Mpa 22Q=-3 W=223卡諾循環(huán)25每級(jí)的增壓比均相等26熱傳導(dǎo) 熱對(duì)流 熱輻射27導(dǎo)溫系數(shù)大的物體，各處溫度能較快地趨于均勻一致或銅棒比木棒的導(dǎo)溫系數(shù)大28由溫度差異所形成的浮升力有關(guān)29熱量30閉口系、孤立系。31系統(tǒng)恢復(fù)平衡所需的時(shí)間。32耗散效應(yīng)、自由膨脹。33繼續(xù)吸水的能力越強(qiáng)。34飽和水線、飽和蒸汽線。35和當(dāng)?shù)匾羲佼?dāng)?shù)取?6物體中各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而變化的熱量傳遞過程。37238139水冷40因?yàn)殍F塊的導(dǎo)溫系數(shù)比木塊大。41核態(tài)沸騰、膜態(tài)沸騰。二 簡(jiǎn)答題1簡(jiǎn)述卡諾定理？2壓氣機(jī)增壓比過高時(shí)為什么采用多級(jí)壓縮、中間冷卻方式？3在PV圖上表示出既膨脹、又吸熱、又降溫這個(gè)過程？ 4簡(jiǎn)述實(shí)現(xiàn)輻射傳熱的強(qiáng)化的幾種途徑？5簡(jiǎn)述蒸汽凝結(jié)換熱中珠狀凝結(jié)是怎么形成的？目前常用的使壁面形成珠狀凝結(jié)的一種方法是什么？ 6冬季利用玻璃窖培植蔬菜的道理何在？7提高循環(huán)熱效率的基本途徑？8鋼錠在爐中加熱時(shí)，隨著溫度的升高，鋼錠的顏色發(fā)生由黑暗紅紅橙黃白的變化，為什么？9若室內(nèi)的溫度在夏季和冬季都保持在20，那么在夏季和冬季人在室內(nèi)所穿的衣服能否一樣？試從傳熱的觀點(diǎn)分析其原因？冬季掛上窗簾布后頓覺暖和，原因又何在？10影響對(duì)流換熱的主要因素有哪些？11簡(jiǎn)述蒸汽凝結(jié)換熱中膜狀凝結(jié)是怎么形成的？ 其中，什么影響了熱量傳遞的效果？12近年來地球環(huán)境溫度逐年上升，形成了所謂的“溫室效應(yīng)”。你認(rèn)為“溫室效應(yīng)“的產(chǎn)生和現(xiàn)代工業(yè)生活方式的發(fā)展有什么聯(lián)系？13、飽和濕蒸氣與飽和濕空氣的區(qū)別？ 14、過熱水蒸氣與過冷水的區(qū)別？ 15、對(duì)流換熱的概念和特點(diǎn)？ 16、等溫面與等溫線的特點(diǎn)有哪些？17、解釋水蒸氣的定壓汽化過程p-v圖上的1點(diǎn)、2線、3區(qū)、5態(tài)？ 18、何為濕空氣的露點(diǎn)溫度；為什么濕潤(rùn)的夏天水管上常出現(xiàn)水珠? 19、什么是接觸熱阻，接觸熱阻的影響因素有哪些？20、制冷的熱力學(xué)原理？21、黑體輻射的三個(gè)基本定律？22、按熱量交換的原理和方式，換熱器分為幾種？2答：采用多級(jí)壓縮中間冷卻，有如下好處： （1）可降低壓縮終溫； （2）壓氣機(jī)消耗功率減小。 5答：當(dāng)冷凝液體不能濕潤(rùn)冷卻壁面時(shí)，它就在冷表面上形成小液滴，飽和蒸汽在這些液滴上凝結(jié)，使液滴形成半徑越來越大的液珠。當(dāng)液珠的重力大于其對(duì)壁面的附著力時(shí)，液珠便脫離凝結(jié)核心而沿壁面滾下。這些滾下的液珠沖掉了沿途所有的液滴，于是蒸汽又在這些裸露的冷壁面上重新在凝結(jié)核心處形成小液滴，這稱之為珠狀凝結(jié)。一種方法是，將壁面進(jìn)行改性處理，使之成為非濕潤(rùn)表面。6答：普通的玻璃很容易讓波長(zhǎng)小于2um的熱射線通過，因此它可以把照射到它上面的大部分太陽能透射過去。然而，這種玻璃對(duì)于3或4um以上的長(zhǎng)波輻射基本上是不透明的。由于玻璃窖內(nèi)的物體所發(fā)出的低溫輻射實(shí)際上全是這種長(zhǎng)波輻射，所以它們?nèi)匀槐蛔柚乖诓ＡЫ褍?nèi)。這樣，鑒于玻璃允許進(jìn)來的輻射壁出去的多，因而玻璃窖內(nèi)就產(chǎn)生了溫室效應(yīng)，即溫度比較高，適合培植蔬菜。7答：（1）對(duì)于卡諾循環(huán)，無論使用什么工質(zhì)，也不論可逆熱機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，提高熱源的熱力學(xué)溫度和降低冷源的熱力學(xué)溫度，均可提高循環(huán)熱效率。 （2）對(duì)于不可逆熱機(jī)，應(yīng)盡量避免其實(shí)際循環(huán)中所包含的不可逆因素，即減少循環(huán)的不可逆性，使其熱效率接近相同熱源條件下卡諾循環(huán)的熱效率。8答： 由維恩位移定律可知，對(duì)應(yīng)于最大單色輻射力的波長(zhǎng)與該黑體熱力學(xué)溫度成反比，黑體在不同溫度下的單色輻射力的最高峰是隨著溫度增高而移向波長(zhǎng)較短的一邊。所以鋼錠會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。9答：穿的衣服不能一樣。雖然夏季和冬季室內(nèi)的溫度都在20度，但是室外的溫度是不一樣的，夏季高，冬季低，這樣室外的溫度和室內(nèi)的溫度就形成了溫度差，進(jìn)而就有了熱傳遞，夏季室外比室內(nèi)高，則熱量向室外傳遞，冬季則相反，所以所穿的衣服不能一樣。掛上窗簾，相當(dāng)于多加了一層熱阻，所以感覺暖和。12答：氣體發(fā)射輻射和吸收輻射對(duì)波長(zhǎng)具有強(qiáng)烈的選擇性，其中二氧化碳和水蒸汽的光帶主要有三個(gè)，且這三個(gè)光帶范圍位于紅外光帶，屬于長(zhǎng)波。地球上的物體大部分都發(fā)射長(zhǎng)波，在現(xiàn)代工業(yè)生活方式中，二氧化碳和水蒸汽的含量越來越高，吸收地球上物體發(fā)射出來的長(zhǎng)波。這部分別吸收的電磁波，又被二氧化碳和水蒸汽發(fā)射到地球上，再加上太陽輻射的短波，導(dǎo)致地球溫度約來越高，就出現(xiàn)了溫室效應(yīng)。13、答： 二者差別有二，其一，濕蒸氣是一種化學(xué)成分H2O構(gòu)成的，而飽和濕空氣是空氣和水蒸氣多種化學(xué)成分構(gòu)成的；其二，飽和濕蒸氣是飽和液體（水）和干飽和蒸汽的混合物，其中水和蒸汽都是飽和的；飽和濕空氣雖是干空氣和水蒸氣的混合物，其中水蒸氣是飽和的，但空氣遠(yuǎn)未達(dá)到飽和。14、答：(1)過熱水蒸汽是水蒸氣所處的溫度高于水蒸氣壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)的水蒸氣；(2)過冷水是水所處溫度低于水具有的壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)的水。15、 答： 指流動(dòng)的流體與固體壁面之間直接接觸，當(dāng)兩者溫度不同時(shí)發(fā)生的熱量傳遞現(xiàn)象。（1）對(duì)流換熱與熱對(duì)流不同，既有熱對(duì)流，也有導(dǎo)熱；不是基本傳熱方式；（2）導(dǎo)熱與熱對(duì)流同時(shí)存在的復(fù)雜熱傳遞過程； （3）必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運(yùn)動(dòng)；也必須有溫差。16、答： （1）溫度不同的等溫面或等溫線不相交； （2） 在連續(xù)的溫度場(chǎng)中，等溫面（或等溫線）或者在物體中構(gòu)成封閉的曲面（或曲線），或者終止于物體的邊界，不可能在物體中中斷； （3）沿等溫線 （面）無熱量傳遞； （4）等溫線的疏密可直觀反應(yīng)不同區(qū)域溫度梯度的相對(duì)大小。18.答：濕空氣中水蒸氣的分壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度成為濕空氣的露點(diǎn)溫度，簡(jiǎn)稱露點(diǎn)。 濕潤(rùn)的夏天，水房中水管的溫度比較低，低于水房空氣中水蒸氣所對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度，因此，水蒸氣便以水滴形式析出，掛在水管上。20.答：利用了飽和壓力和飽和溫度一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。可以讓制冷工質(zhì)在低壓下蒸發(fā)，使其飽和溫度低于低溫區(qū)的溫度，而能從低溫區(qū)吸收汽化潛熱；再讓制冷工質(zhì)在高壓下凝結(jié)，使其飽和溫度高于高溫區(qū)的溫度，能把凝結(jié)潛熱在較高溫度下釋放出去。這樣就完成了把熱量從低溫區(qū)向高溫區(qū)的轉(zhuǎn)移。21.答： （1）普朗克定律（2）斯特潘波爾茲曼定律（3）蘭貝特定律22.答： （1）混合式（2）蓄熱式（3）間壁式 三 判斷題1、氣體常數(shù)Rg與氣體種類無關(guān)，與狀態(tài)無關(guān)。（ ）2、工質(zhì)經(jīng)過不可逆過程的熵變必然大于經(jīng)歷可逆過程的熵變。（ ）3、理想氣體的熱力學(xué)能和焓都僅僅是溫度的單值函數(shù)。（ ）4、任何氣體經(jīng)過絕熱節(jié)流后，溫度必然降低。（ ）5、沸騰狀態(tài)的水總是燙手的（ ）。6、活塞式空氣壓縮機(jī)可以采用多級(jí)壓縮的方法提高它的容積效率（ ）。7、濕空氣的相對(duì)濕度越大，其中水蒸氣的分壓力也越大。（ ）8、任意循環(huán)的熱效率都是。（ ）9、絕熱閉口系就是孤立系。（ ）10、熱力系是人們研究問題而指定的熱力學(xué)的研究對(duì)象。（ ）11、熱量傳遞的原因是由于物質(zhì)不能儲(chǔ)存熱能。（ ）12、傳熱問題的數(shù)學(xué)描述包括傳熱方程和單值性條件。（ ）13、實(shí)際熱機(jī)效率比卡諾熱機(jī)效率小。（ ）14、對(duì)流換熱系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)一樣，都是物質(zhì)的物性參數(shù)。（ ）15、熱阻疊加原則適用的前提是串聯(lián)路上各處熱量傳遞相等。（ ）16、穩(wěn)態(tài)傳熱中，圓筒管壁沿半徑方向的每一個(gè)壁面熱流密度都相等。（ ）17、黑色物體的吸收能力很強(qiáng)，而輻射能力很弱。（ ）18、北方深秋季節(jié)，樹葉容易結(jié)霜，結(jié)霜的部位是樹葉的上面。（ ）19、溫度不同的等溫面或等溫線可以相交。（ ）20、二維、穩(wěn)態(tài)、常物性有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱微分方程式為 。（ ）21、通用氣體常數(shù)對(duì)理想氣體都是一個(gè)不變的常數(shù)。（ ）22、理想氣體絕熱節(jié)流后溫度不變。（ ）23、在TS圖上，理想氣體的定壓線比定容線陡。（ ）24、卡諾循環(huán)的熱效率是。（ ）25、空氣的相對(duì)濕度越大，空氣中水蒸氣的含量就越大。（ ）26、任何動(dòng)力循環(huán)，循環(huán)凈功總等于循環(huán)凈熱量.（ ）27、熱力系是指所有參與熱力過程的物體群。（ ）28、絕熱閉口系的熵增就是孤立系的熵增。（ ）29、在導(dǎo)熱能力方面，金屬小于非金屬，固態(tài)小于液態(tài)，但液態(tài)大于氣態(tài)。（ ）30、熱擴(kuò)散率反映了導(dǎo)熱過程中材料的導(dǎo)熱能力與沿途物質(zhì)儲(chǔ)熱能力之間的關(guān)系。（ ）31、常物性、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程是（ ）32、對(duì)流換熱系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)一樣，都是物質(zhì)的物性參數(shù)。（ ）33、熱阻疊加原則適用的前提是串聯(lián)路上各處熱量傳遞相等。（ ）34、白體的反射能力強(qiáng)，吸收能力弱。（ ）35、若速度邊界層與熱邊界層同一厚度，普朗特?cái)?shù)等于1。（ ）36、穩(wěn)態(tài)傳熱中，圓筒管壁沿半徑方向的每一個(gè)壁面熱流密度都相等。（ ）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 2829 30 31 32 33 34 35 36四、計(jì)算題1一封閉系統(tǒng)沿acb途徑從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b時(shí)，吸入熱量80kJ/kg，并對(duì)外界做功30kJ/kg。 （1） 若過程沿adb進(jìn)行，系統(tǒng)做功10kJ/kg，問系統(tǒng)吸熱多少？（2）當(dāng)系統(tǒng)沿曲線從b返回到初態(tài)a，外界對(duì)系統(tǒng)做功20 kJ/kg，則系統(tǒng)與外界交換熱量的方向及大小如何？ （3）若，求過程ad和db的吸熱量？2設(shè)一可逆卡諾熱機(jī)中工作于1600和300的兩個(gè)熱源之間，工質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰?00KJ，試求：（1）循環(huán)熱效率；（2）工質(zhì)對(duì)外作的凈功；（3）工質(zhì)向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃俊?一蒸汽管道，內(nèi)外直徑分別為90、100，管壁導(dǎo)熱系數(shù)。在管道外壁面上覆蓋兩層隔熱保溫材料，內(nèi)層厚度，導(dǎo)熱系數(shù)；外層厚度，。蒸汽管道的內(nèi)側(cè)表面溫度，保溫材料外表面溫度為50。試求：（1）各層單位管長(zhǎng)熱阻；（2）每米蒸汽管道的熱損失；（3）各層接觸面上的溫度、。 4內(nèi)燃機(jī)的氣缸中有0.5kg空氣，燃油由噴油嘴噴入，燃燒后產(chǎn)生的熱量有84kJ為燃?xì)馑眨瑫r(shí)空氣對(duì)外界做功為78kJ，試求空氣（燃?xì)猓┍葻崃W(xué)能的變化量。5有一鍋爐爐墻由三層組成，內(nèi)層是厚的耐火磚層，導(dǎo)熱系數(shù)=1.10W/m；，外層是厚的紅磚層，W/m；兩層中間填以，W/m的石棉隔熱層。已知爐墻內(nèi)、外兩表面溫度和，試求通過爐墻的導(dǎo)熱熱流密度及紅磚層的最高溫度。6、如下圖所示，一個(gè)電熨斗，電功率為1200W，底面豎直于環(huán)境溫度為25的房間中，金屬底板厚5mm，導(dǎo)熱系數(shù)，面積A=300cm2?？紤]輻射作用在內(nèi)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=80W/(.K),確定穩(wěn)態(tài)條件下底板兩表面的溫度。7、如果有一臺(tái)熱效率為30%的熱機(jī)，用來帶動(dòng)制冷系數(shù)為2.5的制冷機(jī)，求制冷機(jī)每從冷物體帶走1kJ的熱量，熱機(jī)需要輸入多少熱量？8、可逆卡諾循環(huán)1-2-3-4-1 如圖所示。已知T1=600，T2=300，Q=3000kJ，試求：（1）循環(huán)做功量；（2）冷源吸熱量及冷源熵增量；（3）如果由于不可逆使系統(tǒng)的熵增0.2kJ/K，求冷源多吸收多少熱？循環(huán)少做多少功？9、將一個(gè)黑體表面的溫度由27增加到810，求該表面的輻射力增加了多少倍？10、一塊混凝土空心磚，結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示，單位為mm。爐渣混凝土的熱導(dǎo)率 ， 空心部分的表觀熱導(dǎo)率 。若左、