中國(guó)科學(xué)院研究生院2013年碩士研究生入學(xué)考試《熱工基礎(chǔ)》試題（精編版）

1、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)2013 年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)統(tǒng)一考試試題科目名稱：熱工基礎(chǔ)考生須知：1本試卷滿分為 150 分，全部考試時(shí)間總計(jì) 180 分鐘。2所有答案必須寫在答題紙上，寫在試題紙上或草稿紙上一律無效。3可以使用無字典存儲(chǔ)和編程功能的電子計(jì)算器。工程熱力學(xué)一、名詞解釋（每小題 4 分，共 16 分）1、可逆過程； 2、不可用能； 3、孤立系統(tǒng)熵增原理； 4、熱力循環(huán)。二、簡(jiǎn)答題（每小題 5 分，共 20 分）1、平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？2、閉口系統(tǒng)從溫度為 300k 的熱源中取熱 500kj，系統(tǒng)熵增加 2.0kj/k，問這一過程能否實(shí)現(xiàn)，為什么？3、寫出熱力學(xué)第一定律

2、和第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并說明其物理意義。4、循環(huán)熱效率公式tq1-q2和ct1-t2分別在什么情況下適用？q1t1三、（ 9 分）如圖所示，一個(gè)帶有閥門的絕熱真空容器置于壓強(qiáng)為p00.1mpa 、溫度為t0300k 的氣體中。打開閥門后，氣體迅速進(jìn)入容器中，當(dāng)進(jìn)入容器中的氣體壓力達(dá)到 p p00.1mpa時(shí)，立即關(guān)閉閥門，這個(gè)過程可視為絕熱過程。已知進(jìn)入容器內(nèi)的氣體在容器外時(shí)體積為v01m3，該氣體是摩爾定容比熱為常數(shù)的理想氣體，絕熱指數(shù)為 1.4 。試計(jì)算：（1）進(jìn)入容器內(nèi)氣體的內(nèi)能與它在容器外時(shí)的內(nèi)能之差?u；（2）進(jìn)入容器后氣體的溫度t ；（3）容器的體積v?？颇棵Q：熱工基礎(chǔ)第 1

3、頁(yè)，共 3 頁(yè)四、（ 10 分）空氣進(jìn)入漸縮噴管時(shí)的初速為200m/s，初壓為1mpa，初溫為 500，求噴管達(dá)到最大流量時(shí)出口截面的流速、壓力和溫度。已知空氣的 1.4 ，rg=287j/(kg k)，cp=1005j/(kg k)。五、（ 20 分）某 r134a 為工質(zhì)的朗肯循環(huán)利用當(dāng)?shù)睾Ｋ疄闊嵩矗阎?r134a 的流量為 1000kg/s，當(dāng)?shù)乇韺雍Ｋ臏囟葹?5，深層海水的溫度為5。若在加熱和冷卻過程中近似認(rèn)為海水和工質(zhì)的溫差都為5，且工質(zhì)不過熱，試計(jì)算循環(huán)的功率和熱效率。已知 r134a 的有關(guān)參數(shù)如下表：tphhssv()(mpa)(kj/kg)(kj/kg)(kj/(kgk)

4、(kj/(kgk)(m3/kg)100.4149213.5404.31.0481.7220.0008200.5721409.81.718傳 熱 學(xué)一、簡(jiǎn)答題（每小題 5 分，共 25 分）1、寫出貝克萊數(shù) ( pe) 、普朗特?cái)?shù) ( pr) 、雷諾數(shù) ( re) 的定義式、物理意義以及三者之間的關(guān)系。2、速度邊界層和熱邊界層分別是什么？相應(yīng)的邊界層厚度如何定義？3、什么是接觸熱阻？減小固體壁面之間的接觸熱阻有哪些方法？4、什么是物體的發(fā)射率和吸收率？二者在什么條件下相等？5、在寒冷的北方地區(qū)，建房采用實(shí)心磚還是多孔的空心磚好？為什么？二、（ 10 分）一根足夠長(zhǎng)的圓柱形套管，導(dǎo)熱系數(shù)為 ，內(nèi)徑

5、為 r1，外徑為 r2，單位體積的內(nèi)熱源為，套管內(nèi)壁與溫度為t0的流體進(jìn)行換熱，換熱系數(shù)為h，外壁面絕熱。在穩(wěn)態(tài)條件下推導(dǎo)出：（1）套管中溫度分布表達(dá)式；（2）r r1處熱流密度；（3）r r2處溫度。三、（ 12 分）水流過 10m 長(zhǎng)的管道，入口溫度為 20，出口溫度為 40，管內(nèi)徑 d=20mm，水在管內(nèi)流速為2m/s，求對(duì)流換熱系數(shù)和管壁平均溫度。已知： 30水的物性為 0.618w/ m k，v0.805 10-6m2/s， pr 5.42 ， 995.7kg/m3，cp4.17kj/ kg k。管內(nèi)流強(qiáng)制對(duì)流換熱關(guān)聯(lián)式為nu 0.023re 0.8 pr0.4?？颇棵Q：熱工基礎(chǔ)第

6、 2 頁(yè)，共 3 頁(yè)四、（ 13 分）如圖所示，用一個(gè)板式緊湊式換熱器來冷卻一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的潤(rùn)滑油。板式換熱器由多層薄金屬板組成，共有 60 個(gè)寬a度為 a 的流道。潤(rùn)滑油和水的流動(dòng)被分為30 股獨(dú)立的支流，兩者在交替流道中逆向流動(dòng)。換熱器外部整體為邊長(zhǎng)為 l 的立方體，忽略板厚度以及換熱器對(duì)環(huán)境的熱損失。冷卻水總流量為0.2kg/s ，潤(rùn)滑油總流量為0.1kg/s 。冷卻水和潤(rùn)滑油入口的溫度分別為 20和度達(dá)到 30。試計(jì)算換熱器的邊長(zhǎng)l。ll150。欲使?jié)櫥统隹跍匾阎核镄裕?cp4.178kj/ kg k，7.2510-4n s/m2，k0.625w/(m k)， 944kg/m3；潤(rùn)滑油物性：cp2.131kj/ kg k，3.2510-2n s/m2，k 0.138w/(m k)，852.1kg/m3；假設(shè)流動(dòng)為層流，且nud7.54。五、（ 15 分）一根很長(zhǎng)的鋼管，外徑d=100mm，外壁溫度為 80，表面發(fā)射率為 0.85，置于一橫截面為 1m 1m 的磚砌暗槽內(nèi)，暗槽內(nèi)壁溫度為 20，表面