武汉理工大学能动学院《工程热力学和传热学》试卷.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date武汉理工大学能动学院工程热力学和传热学试卷一、 选择题（每题2分，共36）武汉理工大学考试试题纸(A卷)课程名称 工程热力学和传热学专业班级 题号一二三四五六七八九十总分题分备注: 学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题) 一、选择、填空题（每题2分，共30分）1、A 仅理想气体，可逆过程 B 任何工质，任何过程C 任何工质，可逆过程 D 任何工质，不可逆过程。2、理想气体等压膨胀过程，具有。A， B，C， D，3、孤立系统是指系统与外界：A没有质量交换 B 没有热量交换C没有任何能量交换 D 没有任何能量与质量交换4、柴油机循环的净功越大，则循环的热效率_A越大 B越小 C不一定D不变5、蒸汽压缩制冷装置主要由压缩机、冷凝器、_和蒸发器组成。A喷油器B膨胀阀C锅炉 D排气阀6、喷管的作用是获得_气流，同时压力_。A高速下降 B高速/上升 C低速/下降 D低速/上升7、用干球温度计和露点仪对湿空气测量得到3个温度：16、18和29，则该湿空气的干球温度为 ，露点温度为 。8、提高定容加热内燃机循环热效率主要在于 ，但受限制。9、叶轮式压缩机相对于活塞式压缩机的最大优点是_。10、水的定压汽化过程经历了_、定压汽化阶段和定压过热阶段。11、基尔霍夫定律表述为_。A 在热平衡时A; B 在热平衡时A; C 在热平衡时 =A ; D 在热平衡时 A。12、空间辐射热阻_。A B C D 13、当黑体表面温度为27时计算得辐射力。 。A 解得辐射力E01=549W/M2; B 解得辐射力E01=954W/M2; C 解得辐射力E01=459W/M2 ; D 解得辐射力E01=659W/M2。14、换热器加肋片的作用是 。A 增大对流换热系数以增强传热； B 增大面积A以增强传热； C 增大黑度以增强传热； D 增大温差t以增强传热。15、Re的物理意义是 。二、简答题（每题5分，共30分）1、对刚性容器中的空气缓慢加热，使其从50升温到100，请判断该过程是否可逆，并扼要说明原因。2、有一台可逆机经历了定容加热12、等熵膨胀23和等压放热31之后完成一个循环。设工质为理想气体，其等熵指数为k，循环点的温度T1、T2和T3已知，试在P-V图和T-S图上表示出该循环，并写出循环的热效率计算式。3、用喷水方式冷却湿空气，能否把此湿空气的温度降至原先湿空气状态下的露点温度，为什么？4、用平底铝锅烧水，铝锅厚1mm，导热系数为200 W/（m·k），如果锅底结了厚为0.1mm的水垢，水垢的导热系数为2 W/（m·k），且锅两边的温差不变，那么有水垢和无水垢的导热量之比为多少？5、对管内强制对流换热，为何采用弯管可以强化流体的换热？6、地球和火星同太阳的距离相差不大，但为什么火星表面温度昼夜变化却比地球大得多？三、计算题（每题10分，共40分）1、空气在压缩机中被压缩。压缩前空气的参数是p1=0.1Mpa,u1=0.845m3/kg, 压缩后空气的参数是p2=0.8Mpa,u2=0.175m3/kg。设在压缩过程中，1kg空气的热力学能增加146kJ，同时向外放出热量50kJ,压缩机每分钟生产压缩空气10kg。求 压缩过程中对1kg气体所作的功； 每生产1kg的压缩气体所需的功； 带动此压缩机的电动机的功率。2、温度为800k，压力为5.5Mpa的燃气进入燃气轮机，在燃气轮机内绝热膨胀后流出燃气轮机。 在燃气轮机出口处检测废气的压力和温度，现在有两组值：一组压力为1.0Mpa，温度为485k，另一组压力为0.7Mpa，温度为495k，试判断这两组值谁是正确的？ 此过程是否可逆？（燃气的性质按空气处理，Cp=1.004kJ/kg·k,Rg=0.287kJ/kg·k,环境温度T0=300k）3、有一平底铝制水壶，壶底直径24cm，铝底厚2mm，内装20的水，置于电炉上。已知：铝的导热系数210 W/（m·k），传热量Q=388W，壶内壁对水的换热系数465W/（m2·k）。问：快速把壶从电炉上取下，并立即用手贴在壶底上，能否把手烫坏(即求壶底温度)？4、在换热器中，重油从300被冷却到200，而石油从25 被加热到175。如果换热器设计成（1）顺流式：（2）逆流式，并假定这两种情况的传热系数和所传递的热量完全一样，试确定换热器的对数平均温差，并比较逆流方式与顺流方式的经济性。（提示：比较所需的换热面积。）武汉理工大学考试试题纸(B卷)课程名称 工程热力学和传热学专业班级 题号一二三四五六七八九十总分题分备注: 学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题) 一、选择、填空题（每题2分，共30分,）1、A 仅理想气体，定容过程 B 任何工质，任何过程C 任何工质，绝热过程 D 任何工质，定容过程2、压气机压缩气体所耗理论轴功为。A B C3、摄氏温度与热力学温度的差值为： A 273.15 B 273.16 C 0 D任意定义4、柴油机循环的吸热量越大，则循环的热效率_A越大 B越小 C不一定 D不变5、蒸汽压缩制冷装置主要由压缩机、_、膨胀阀和_组成。A蒸发器/锅炉 B排气阀/ 蒸发器 C锅炉/冷凝器D冷凝器/蒸发器6、扩压管的作用是获得_气流，同时速度_。A高压下降 B高压/上升 C低压/下降 D低压/上升7、冬季取暖，若不采取任何其它措施，室内温度 ，室内相对湿度 。（填增大，减少或不变）8、一定量的理想气体经历了一个不可逆过程，对外作功15kJ，放热5kJ，则气体温度变化为 。A开高B降低C不变9、 理想气体过程方程为pvn常数，当n0时，其热力过程是10、内燃机定压加热理想循环是由 过程所组成。11、有效辐射为A 投射辐射和反射辐射的和； B 本身辐射和反射辐射的和； C 吸收辐射和反射辐射的和； D 吸收辐射和投射辐射的和。 12、表面辐射热阻A B C D 13、当黑体表面温度为627时计算得辐射力。A 解得辐射力E01=4359W/M2; B 解得辐射力E01=3459W/M2; C 解得辐射力E01=7359W/M2 ; D 解得辐射力E01=7350W/M2。14、在两灰体表面间插入灰体遮热板减少辐射换热的原理是A 增加了表面热阻； B 增加了一个表面热阻和二个空间热阻； C 增加了空间热阻； D 增加了二个表面热阻和一个空间热阻。15、Nu的物理意义是 。二、简答题（每题5分，共30分）1、在绝热良好的房间内，有一台冰箱在工作，问打开冰箱门，室内温度如何变化？2、简述多级压缩中间冷却的作用，这对叶轮式压缩机是否有意义？3、有人说，自然界的过程都朝着熵增大的方向进行，因此熵减少的过程不可能实现。你认为对吗？并说明理由。4、平壁与圆管材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆管内表面积等于平壁表面积，试问哪个导热量大？5、对管内强制对流换热，为何采用短管可以强化流体的换热？6、两块平行放置的平板表面发射率均为0.6,其板间距远小于板的宽度和高度，且两表面温度分别为t1=427,t2=27。试确定两板间的辐射换热量。三、计算题（每题10分，共40分）1、在燃气轮机装置中，燃烧室产生的燃气的压力为0.8MPa,温度为700。燃气通过喷管获得高速气流，以带动燃气轮机对外做功。若已知喷管背压pb=0.2MPa,燃气的气体常数为289.4J/(kg·K),绝热指数1.3，求出采用缩放喷管时的出口流速。2、在柴油机气缸中，空气沿绝热线压缩，设初压p10.14 MPa，初温t150°C，压缩终点温度t2650°C，试求压缩终点的压力和初、终比体积之比v1/v23、温度为50，压力为1.01325×105Pa的空气，平行掠过一块表面温度为100的平板上表面，平板下表面绝热。平板沿流动方向长度为0.2m,宽度为0.1m，按平板长度计算的Re=4×104，试确定平板表面与空气间的传热量。（空气物性参数: 0.0299w/（m·k）,Pr=0.70,层流时: Nu=0.664Re1/2Pr1/3）4、一台换热器用逆流冷却水来冷却润滑油。冷却水在管内流动，进、出口温度分别为20和50，热油入口温度为100，出口温度为60，试计算平均温差。武汉理工大学教务处试题标准答案及评分标准用纸课程名称 ：工程热力学和传热学 （A 卷）一、选择题、填空题（每题2分，共30分,）C 2 A 3D 4C 5B 6A 7 29，16 8升高压缩 9流量大，气体能无间歇地连续流进流出 10定压预热阶段 11C 12D 13C 14B 15惯性力与粘性力之比二、简答题（每题5分，共30分）1答：可以是可逆的，也可以是不可逆的，取决于热源温度与空气温度是否随时相等或随时保持无限小的温差。2答： 3答：不能。因为喷水冷却湿空气的过程近似一定焓过程，由焓湿图上可知，此时处理后湿空气的温度永远大于原先状态下的露点温度。4答：5答：流体流经弯管时，由于离心力作用，在横截面上产生二次环流，增加了扰动，从而强化了换热。6答：由于地球表面有大气层（主要成分为co2和水蒸气），白天大气层会吸收一部分来自太阳的辐射能量，而在夜间，因天空温度比太空温度（接近于绝对零度）高得多，由于大气层的辐射作用，故地球表面温度昼夜温差较小。三、计算题（每题10分，共40分）1.解： 2.解： 3.解：4.解： 可见，逆流布置时tm比顺流时大44%，即在相同的条件下，只要将顺流改成逆流布置，就可以减少44%的换热面积。武汉理工大学教务处试题标准答案及评分标准用纸课程名称 ： 工程热力学和传热学 （B 卷）一、选择、填空题（每题2分，共30分,）B卷1.D 2 .C 3.A 4.C 5.D 6.A 7.增大，减少 8.B 9.定压过程 10.绝热压缩、定压加热、绝热膨胀、定容放热 11.B 12.A 13.D 14.D15.无量纲换热系数二、简答题（每题5分，共30分）1.答:室内温度会逐渐升高。取房间为系统，根据热力学第一定律，因为房间绝热，Q=0，所以热力学第一定律可表示为 ，即系统的内能改变量和系统与外界交换的功量之和为零，由于冰箱在工作消耗电能，即系统消耗外功，根据热力学规定，此时W<0，由热力学第一定律可知，即系统的内能增加，也就是房间内空气的内能增加。空气可视为理想气体，其内能是温度的单值函数。内能增加温度也增加，故室内温度会升高。2、答：作用可省功；降低排气温度；有利于提高容积效率，增加产生量。对于叶轮式压气机同样有意义，也可以省功和降低排气温度。3、答：错。工质熵的变化包括熵流和熵产两部分，熵流可正、可负、也可为零，熵产总是大于或等于零，当工质放热引起的熵流大于因过程的不可逆引起的熵产时，则工质熵减少。如果加上“孤立系统”的限制就对了。4、答:平壁导热量 圆管导热量 所以圆管壁的导热量大。5、答：采用短管，流体在管内换热处于入口段温度边界层较薄，因而换热较强，即所谓的“入口效应”。 6、答：三、计算题（每题10分，共40分） 1.2、3.4、解：逆流时， -