熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用 試題及答案

1、；熱工基礎(chǔ)考試題一、 填空量： 1、 按照熱力系與外界有無(wú)物質(zhì)的交換，可以把熱力系分為開(kāi)口系和閉口系。 2、 熱力系的劃分是以分析問(wèn)題的需要及分析方法上的方便而定。 3、 物質(zhì)的內(nèi)能包括內(nèi)動(dòng)能及內(nèi)位能，內(nèi)動(dòng)能與溫度有關(guān)，內(nèi)位能決定于它的體積。 4、 焓是指流動(dòng)工質(zhì)所具有的能量。5、 平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)的區(qū)別是平衡狀態(tài)不受外界條件的影響 ，穩(wěn)定狀態(tài)要依靠外界 的作用維持。 6、 三種典型的不可逆過(guò)程是指氣體有摩擦的膨脹做功過(guò)程、自由膨脹過(guò)程、溫差傳熱過(guò) 程。 7、 熱量和功是過(guò)程量 8、 熱能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換是通過(guò)工質(zhì)的膨脹和壓縮而實(shí)現(xiàn)的。 9、 理想氣體是忽略分子本身體積和分子間的相互作用力

2、的氣態(tài)物質(zhì)。 10、 理想氣體的比熱分為質(zhì)量比熱、摩爾比熱、體積比熱。 11、 卡諾循環(huán)由等溫吸熱過(guò)程、絕熱膨脹過(guò)程、等溫放熱過(guò)程、絕熱壓縮過(guò)程四個(gè)可逆 過(guò)程組成 12、 物質(zhì)的汽化過(guò)程有蒸發(fā)和沸騰兩種形式。 13、 液汽兩相處于動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)稱(chēng)為飽和狀態(tài)。 14、 聲速是一種微弱擾動(dòng)在連續(xù)介質(zhì)中所產(chǎn)生的壓力波的傳播速度。 15、 在朗肯循環(huán)中進(jìn)汽參數(shù)及排汽參數(shù)均會(huì)影響熱效率。 16、 某一可逆熱力過(guò)程所做的功可用它在 P-V 圖上過(guò)程曲線(xiàn)下的面積來(lái)表示。 17、 理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)。 18、 絕熱過(guò)程是工質(zhì)在狀態(tài)變化過(guò)程中與外界沒(méi)有任何形式的熱量交換的過(guò)程。 19、 熱量和功都是

3、過(guò)程量。 20、 水蒸汽的飽和溫度是飽和壓力的單值函數(shù)。 21、 水蒸汽參數(shù)的參考點(diǎn)是以水的三相點(diǎn)時(shí)的飽和水狀態(tài)。 22、 熱傳遞的三種形式是熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。 23、 凡是高于 0K 的物體總是可以不斷地把熱能變?yōu)檩椛淠堋?24、 輻射能力最強(qiáng)的輻射體稱(chēng)為黑體。 25、 工程傳熱問(wèn)題可分為兩類(lèi)一類(lèi)是傳熱的強(qiáng)化一類(lèi)是傳熱的削弱。 26、 影響固體的熱輻射的吸收和反射的主要因素是物體表面的粗糙程度。 27、 由于氣體的輻射率和吸收率與波長(zhǎng)有關(guān)，所以一般不能把純氣體視為灰體。 28、 按換熱器的工作原理可分為混合式換熱器、回?zé)崾綋Q熱器、表面式換熱器。 29、 在換熱時(shí)冷熱流體平行流動(dòng)且方向一

4、致，稱(chēng)為順流。 30、 相對(duì)濕度是濕空氣中實(shí)際所含水蒸汽的質(zhì)量和同溫度下最大可能含水蒸汽的質(zhì)量的 比值。 二、 名詞解釋?zhuān)?1、 熱力學(xué)第二定律：不可能將熱由低溫物體向溫度較高的地方供溫物體傳遞，而不留下 其它任何變化 2、 灰體：指單色吸收率與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的的物體。 3、 黑體：黑體的吸收率等于 1，對(duì)于投入輻射，不管其波長(zhǎng)和方向均能全部吸收。 4、 傳熱強(qiáng)化的兩種方法是提高傳熱系數(shù)、表面肋化強(qiáng)化換熱。 5、 熱力學(xué)第一定律：熱可以變?yōu)楣?，功也可變?yōu)闊幔欢康臒嵯r(shí)，必產(chǎn)生數(shù)量相當(dāng) 的功，消耗一定量的功時(shí)也必出現(xiàn)相當(dāng)數(shù)量的熱。 6、 露點(diǎn)溫度：飽和濕空氣中水蒸汽分壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度稱(chēng)為露點(diǎn)

5、.。 7、 理想氣體是忽略分子本身的體積和分子間的相互作用力的氣態(tài)物質(zhì)。 8、 單位數(shù)量的物質(zhì)溫度變化 1 度時(shí)所吸收或放出的熱量叫做比熱。 9、 相對(duì)濕度：濕空氣中實(shí)際所含水蒸汽的質(zhì)量和同溫度下最大可能含水蒸汽的質(zhì)量的比 值 三、 簡(jiǎn)答題： 1、 熱輻射的特點(diǎn)是什么？ 答：A 它不需要中間介質(zhì)來(lái)傳遞熱量。 B 具有一定的波長(zhǎng)范圍。 C 輻射過(guò)程不僅包含有能量的傳遞，而且還存在著能量形式即熱能與輻射能之間的轉(zhuǎn)換 D 所有的物體都能夠進(jìn)行輻射。2、 傳熱強(qiáng)化的基本原則： A 當(dāng)局部熱阻大小不等時(shí)，減小其中數(shù)值最大的一項(xiàng)就可達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的，如果各局 部熱阻相差不大時(shí)， 則減小其中任意一項(xiàng)熱阻就

6、可達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。 如果所改變的那一 項(xiàng)熱阻中所占的比例越大，則引起的傳熱強(qiáng)度的變化也越大。 3、 穩(wěn)定流動(dòng)的主要特征。 A 熱力系與外界進(jìn)行功和熱量的交換及熱力系本身的能量均不 隨時(shí)間變化 B 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)熱力糸骨各個(gè)截面的質(zhì)量不隨時(shí)間變化。 4、 物理現(xiàn)象相似的三個(gè)條件。 A、 只有同類(lèi)現(xiàn)象才能實(shí)現(xiàn)相似。 B、 幾何相似是物理現(xiàn)象的先決條件。 C、 物理 現(xiàn)象相似，則它們?cè)诳臻g中相對(duì)的點(diǎn)和一相對(duì)應(yīng)的瞬間、所有用來(lái)說(shuō)明現(xiàn)象性 質(zhì)的同類(lèi)物理量之間要互成比例，即同類(lèi)物理量之間相似。 5、 影響膜狀凝結(jié)換熱的因素 A、 蒸汽速度和方向的影響 B 蒸汽中不凝氣體含量的影響。 C 表面粗糙度的影

7、響。 D 管子排列的影響 6、 敘述進(jìn)排汽參數(shù)如何影響熱效率 A、 進(jìn)汽壓力提高會(huì)使平均吸熱溫度升高，從而提高熱效率。 B、 進(jìn)汽溫度提高會(huì)使平均吸熱溫度升高，從而提高熱效率。 C、 排汽壓力的影響，降低排汽壓力，使平均放熱溫度降低，從而提高熱效率。 7、 熱泵、制冷機(jī)的區(qū)別和相同點(diǎn)是什么？ 答：它們都是逆向循環(huán)工作的，工作過(guò)程都是消耗機(jī)械能從溫度較低的物體中抽出熱量， 排向溫度較高的物體，使其溫度下降，以達(dá)到制冷的目的。但不同點(diǎn)是，在對(duì)這個(gè)逆向循環(huán) 的熱泵其目的是從溫度較低的物體中抽出熱量向溫度較高的地方供熱， 而制冷機(jī)來(lái)說(shuō)其目的 是從溫度較低的物體中抽出熱量以制冷。 8、 熱力學(xué)第二定律的

8、兩種表述方法： A 不可能將熱由低溫物體向溫度高溫物體傳遞，而不留下其它變化 B、可能從單一熱源取熱取熱，并使之全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，而不留下其它變化。它們都是等?的。 9、 影響對(duì)流換熱的因素有那些？ A、 流體的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力 B 流體有無(wú)相變 C 流體流動(dòng)的狀態(tài) D 流體的物理性質(zhì) E 換熱面的形狀、大小和位置 10、 由卡諾循環(huán)熱效率計(jì)算公式可知什么結(jié)論？ A 卡諾循環(huán)熱效率只決定于高溫?zé)嵩吹臏囟群偷蜏責(zé)嵩吹臏囟取?B 提高高溫?zé)嵩吹臏囟群?降低低溫?zé)嵩吹臏囟染商岣邿嵝省?C 工質(zhì)從高溫?zé)嵩次盏臒崃坎豢赡苋哭D(zhuǎn)換為功 D 單一熱源進(jìn)行循環(huán)做功的熱機(jī)是不存在的 四、計(jì)算題： 1、 有 1000

9、 公斤溫度為 0 攝氏度的冰，在溫度為 27 攝氏度的大氣環(huán)境中融化成 0 攝氏度 的水，這時(shí)熱量的做功能力是完全損失了，現(xiàn)在如果在大氣與冰塊間放入一個(gè)可逆機(jī)， 求 冰塊完全融化時(shí)可逆機(jī)做出的功。 解： 因大氣可視為熱容無(wú)限大，冰塊融化時(shí)溫度不變，熱機(jī)是可逆機(jī)，所以熱機(jī)循環(huán)熱效率等于 卡 諾 循 環(huán) 熱 效 率 1000 冰 塊 完 全 融 化 公 斤 溫 度為 0 攝 氏 度 的 0 攝 氏度 的 水 吸 熱 是 80*1000=80000KJ ， T2=273+0=273 T1=27+273=300 所 以 =1-Q2/Q1= 1-T2/T1 ， 所 以 Q2/Q1=T2/T1，Q1=80

10、000*(300/273)=87912KJ 2、 可逆熱機(jī)中工質(zhì)從 T1=1000K，向 T2=200K 的冷源放熱，循環(huán)中工質(zhì)從熱源吸取熱量 1000kj，試求 A、熱源、冷源各自的熵變化量。 B、熱源、冷源和工質(zhì)組成的孤立系的熵 變化量。 解： 因熱機(jī)是可逆機(jī)，T1=1000K，T2=200K 冷源、熱源溫度不變，所以熱機(jī)循環(huán)熱效率等于卡諾 循環(huán)熱效率 所以 =1-Q2/Q1= 1-T2/T1， Q2/Q1=T2/T1 Q2=200 kj 根據(jù)公式 Q=T*S 因 為熱源放熱所以 Q1=-1000 kj 所以熱源S1=Q1/T1=-1 kj， 冷源吸熱量 Q2 為正，根據(jù)公式 Q=T*S，

11、 冷源熵增S2 =Q2/T2=1 kj， 經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)后工質(zhì)回復(fù)到初始狀態(tài)， 熵增為零。 熱 源、冷源和工質(zhì)組成的孤立系的熵變化量S=S1+S2+S 工質(zhì)=-1+1+0=0。 3、 設(shè)有一卡諾熱機(jī)工作于 500 度和 30 度的兩個(gè)熱源間，該卡諾機(jī)每一分鐘從高溫?zé)嵩次?收的熱量 100KJ，求： A、 卡諾機(jī)的熱效率。 B 卡諾機(jī)每一分鐘所做的功 C 卡諾機(jī)每一 分鐘向低溫?zé)嵩磁懦龅臒崃?。D 卡諾機(jī)的功率。 解： 因?yàn)槭强ㄖZ循環(huán)，T1=273+500=773 T2=30+273=303 所以 = 1-T2/T1=1-303/773=60.8% w=q1*=100*60.8%=60.8kj q2

12、= q1- w=100-60.8=39.2 kj 卡 諾 機(jī) 的 功 率 = w/=39.2/60=650w 4、 國(guó)產(chǎn) 12.5 萬(wàn)千瓦機(jī)組的鍋爐出力為 qm=400t/h，出口蒸汽焓 h2=3524kj/kg，鍋爐進(jìn)口 給水焓 h1=1003kj/kg,鍋爐效率 鍋爐=92.8%，標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量 q 煤=29270 kj/kg ，求每 小時(shí)耗標(biāo)煤量 B 為多少。 解： q=h2-h1=3524-1003=2521(kj/kg) 鍋爐=工質(zhì)吸收的熱量/煤燃燒時(shí)發(fā)出的總熱量=9 qm * q/ q 煤* 鍋爐=400*1000*2521/29270*0.928 =37.13(t/h) 5、已知

13、新蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)時(shí)的焓 h1=3230kj/kg，流速 c1=50m/s，乏汽流出汽輪機(jī)的焓 h2=2300kj/kg，c2=120m/s。散熱損失和進(jìn)出口高度差可忽略不計(jì)，蒸汽流量為 qm=600t/h， 求該汽輪機(jī)發(fā)出的功率為多少。 解： 每千克蒸汽在汽輪機(jī)做的功 wt=h1-h2-(c22-c12)/2=3230-2300-(1202-502)/2/1000=924.05 kj/kg 蒸汽每小時(shí)在汽輪機(jī)中做功為 Wt= qm* wt=600*1000*924.05=5.54*108kj/h 汽輪機(jī)的功率為 P=5.54*108 /3600=1.54* 105kw 6、 體積為 0.5 立方米的容器內(nèi)裝有 2 公斤的氧氣和 5 公斤的氫氣，溫度是 27 度，