热工流体基础复习题(含有计算题答案).pdf

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1、热工流体基础复习题（18学时）一、简答题部分1.常用的状态参数有哪些？状态参数的特征是什么？绝对压力、表压力、真空度之间有什么关系？2.水蒸气的气体常数是多少？若压力降低，温度升高，其气体常数值如何变化？3.需要几个参数才能确定汽轮机或锅炉中水蒸气的状态？4.压水堆核电厂一回路和二回路循环中实施了哪些能量转换环节？功和热量有什么异同点？如何理解功转变为热是无条件的而热转变为功是有限度的？二回路工质在蒸汽发生器内吸收的热量是否全可用来转换成功？5.热力学第一定律的实质和热力学第二定律的本质各是什么？请举核工程和生活中各2例说明。6.什么是卡诺循环和卡诺定理？为什么今天我们还要讨论卡诺循环、卡诺定

2、理？7.什么是孤立系统的爆增原理？孤立系统内经过一个过程后其总能如何变化？举例说明孤立系统内经过不可逆过程后机械能损失与孤立系统牖变的关系。8.什么是饱和状态？饱和状态的温度和压力能否单独变化？如何才能使未饱和水变为饱和水？什么是干度？为什么引进干度？什么是临界状态？水的临界压力和临界温度分别是多少？9.水定压加热汽化分几个阶段？水蒸气的汽化潜热是常数吗？随压力升高如何变化？10.压水堆核电厂二回路基本循环有什么过程构成？为什么现在运行的二回路不采用过热蒸汽？能进一步提高二回路蒸汽的温度或压力吗，为什么？11.为什么蒸汽动力循环要采用再热？压水堆核电厂的再热循环和火电厂和有什么异同，为什么有这

3、些不同？什么是抽汽回热？抽汽回热提高热效率的本质何在？12.流体的基本特性有哪些？空气、水、水蒸气等是理想流体吗？13.理想流体的伯努利方程的物理意义及几何意义怎样理解？总流伯努利方程、黏性流体的伯努利方程与理想流体伯努利方程差异在哪里？14.层流和紊流各有什么特征？如何判别？15.工程上如何确定管道（圆管、非圆管）的阻力损失？管内流动的局部阻力系数和沿程阻力系数如何确定？16.传热的基本型式有哪几种？17.物质导热系数的变化特征是什么？18.对流换热的表面传热系数受那些因素的影响？影响反应堆内燃料棒包壳与一回路冷却剂的换热的因素有哪些？19.沸腾换热有几个阶段？为什么要设置DNB?影响冷凝传

4、热的主要因素有哪些？20.什么是传热过程和传热系数？增强和削弱传热原则有哪些？换热器温差如何确定？二、计算题部分1.稳定流动能量方程和孤立系统燧增原理应用。1-20某蒸汽动力厂中，锅炉以质流量40 000 kg/h向汽轮机供汽。汽轮机进口处压力表 的 读 数 是8.9 M P a,蒸 汽 的 焙 是3 441 kJ/kg。汽 轮 机 出 口 处 真 空 表 的 读 数 是730.6 mmHg,出口蒸汽的燃是2248 kJ/kg,汽轮机向环境散热为6.81 xlOkJ/h。若当地大气压是760mmHg,求：(1)进、出口处蒸汽的绝对压力；(2)不计进、出口动能差和位能差时汽轮机的功率；(3)若进

5、、出口处蒸汽的速度分别为70 m/s和140 m/s时对汽轮机的功率有多大的影响？解：(1)/?!=pb+/2cl=(760 xl33.3+90 xl05)Pa=9.1013xl06 Pap2=pb-p、=(760-730.6)x 133.3Pa=3919 Pa 他-九)+pt-(由-4)=-6.8 IxlO5 kJ/h-40 x 103kg/h x(3441-2248)kJ/kg=4.704 xlO7 kJ/h=13066.7 kW(3)计及动能差，qQ=qm(h2-hi)+P+-(c-2-c)弓=-q,”(H-4)-:付2 -4)=-6.81x10,kj/h-40 x103kg/hx(34

6、41-2248)kJ/kg-小 冬 也x(140m)2-(70m)2xlO-3=12985 kW一4=13066.7kW-1 2985kW=81.7 kW481.7kW13066.7kW=0.63%。(4)计及位能差，qQ=qm 仇-4)+qmg(Z2-Z,)-心 仇 一 九)一心g 02-4)=一q,“g(Z2-Z,)=13066.7kW-Ml *力 x 9-81mzs2 xl.6mx 103=13066.5 kW3600p,_ 13066.7kW 13066.5kW 013066.7kW 5-2有一循环发动机，工作于热源7；=1 000 K及冷源7；=400 K之间，若该热机从热源吸热1

7、360 kJ作功833 kJ 问该热机循环是可逆还是不可逆？或是根本不能实现的？解：据卡诺定理，在两个热源之间可逆循环的热效率最高T,400K,7 7 =1-=1-=0.67；1000K该热机W,833kJ 八 7 7,=-=0.6132 1360kJ%小,所以，不可能实现。5-7有1 kg饱和水蒸汽在100 C下等压凝结为饱和水，凝结过程中放出热量2 260 kJ并为环境所吸收，若环境温度为30 C，求：（1）工质燧变；（2）由工质和环境大气组成的孤立系统的懒变。解:M=必w Ji 丁=g =_ 2260kJ/kg j g k J/g K)T(100+273)K册=,2 的q一下2260kJ

8、/kg.-=-7.459kJ/(kg-K)(273+30)KAsw=斗 +Sg,Sg=Asw 一4=(-6.059+7.459)kJ/(kg-K)=1.40kJ/(kg K)瓜 =及+国=-6.059kJ/(kg-K)+2、触7 k.=1.40kJ/(kg K)，s0 303K2.循环热效率5-1 一卡诺热机在温度为873 K和313 K的两个热源之间，若该热机每小时从高温热源吸热36x10 k J,试求：（1）热机的热效率；（2）热机产生的功率；（3）热机每小时排向冷源的热量。解:ZL=l./=6 4-T 873K360000kJP=rtqm=0.641 x-=64.1kW 3600s=%p

9、 =3 6 0 .-64.1U/S=35.9kW=129240 kJ/h 3600s7-14某太阳能动力装置利用水为工质，从太阳能集热器出来的是175 C 的饱和水蒸 =168.65 kJ/kg、=2573.85 kJ/kg；s =0.576 0 kJ/(kg-K)、s=8.249 3 kJ/(kg-K)；v=0.001 01 mVkg.图 7-2 循环T-s 图据,v,=4 ,s Y ,v2 s，所以状态2 为饱和湿蒸汽状态s,-s 6.625 3 kJ/(kg-K)-0.576 0 kJ/(kg-K)人x,=-=-=0.788 s-s 8.249 3 kJ/(kg-K)-0.576 0 k

10、J/(kg-K)h2=h+x2(h h)=168.65kJ/kg+0.788x(2 573.85-168.65)kJ/kg=2 063.95kJ/kg状态 3：4=/?=168.65 kJ/kg,v3=v=0.001 01 m3/kg.状态 4：s=s4%a 4 +匕(凡-2)=168.65 kJ/kg+0.001 01 mVkg x(891.8-7.5)kPa=169.54 kJ/kg汽轮机输出功：=九一4=2 773.23 kJ/kg-2 063.95 kJ/kg=709.28 kJ/kg水泵耗功：绦=%一八=169.54 kJ/kg-168.65 kJ/kg=0.89 kJ/kg从集热器

11、吸热量：=%一 九=2 773.23 kJ/kg-169.54 kJ/kg=2 603.69 kJ/kg冷凝器中放热量：q2=h2-h3=2 063.95 kJ/kg-168.65 kJ/kg=1 895.3 kJ/kg循环热效率：-4=4=709.28 kJ/kg-。&kJ/kg _0 2 7 2q、q、2 603.69 kJ/kg2 609.69 kJ/kg7-15核电站蒸汽发生器产生的蒸汽是约6.54MPa的饱和水蒸气，在汽轮机内膨胀后排向7 kPa的冷凝器，求二回路循环(图2)理论热效率。解：由6.54MPa查水蒸气图表，得=1242.9kJ/kg，r|”=2777.6kJ/k g;s

12、 =3.079kJ/(kg-K)，s”=5.847kJ/(kg-K);7 kPa 时/7=163.4kJ/kg，Z?n=2571.6kJ/kg;L Ls=0.559kJ/(kg K)，s”=8.274kJ/(kg-K)。据题意九=2777.6kJ/kg,占=5.847kJ/(kg-K),h2,=163.4kJ/k g。%s不 一 s 5.847kJ/(kg K)-0.559kJ/(kg K)_ s _ s _ s.8.274kJ/(kg-K)-0.559kJ/(kg K)生=花 +h)=163.4kJ/kg+0.6854 x(2571.6-163.4)kJ/kg=1814.0kJ/kg忽略水泵

13、功2777.6kJ/kg-1814.0kJ/kg 八-=-E-=0.369八 一 h2.2777.6kJ/kg-163.4kJ/kg3.单层及多层平壁、圆筒壁稳态导热和通过平壁、圆筒壁的传热8-8 锅 炉 过 热 器 合 金 钢 管 的 内、外 直 径 分 别 为 32mm和 4 2 m m,导 热 系 数4=32.6W/(m.K),过热器钢管内、外壁面温度分别为4=560 C、q=580 C。试求：(1)不 积 灰 时 每 米 管 长 的 热 流 量 外;(2)倘 若 管 外 积 有 1mm厚 的 烟 莫，其导热系数%=0.06W/(m-K)，如总温压保持不变，求此时每米管长的热流量q。2

14、码 4 2%x32.6W/(m-K)0.032maf _ _ _ _ _ _ _ _九3 _ wl_-In 4 H-i-I1n 一7f=0.912xl0-4kg/(ms)ud匕器T 9375。旺盛湍流液体被加热，忽略入口段效应，选用Nu(=0.023Re，P染/?=0.023-/?,8P 4=0.023 x 0$4W/(m-K)“9375O Oo.s x O 9 7o.4=4 9oi4W/(m2-K)0.015mq =h(Q -%)q=300 C+1.75xl06kW49014W/(m2-K)=303.6 C因4 和 4 温度相差不大，故不用温度修正系数q 修正是合适的。5.黏性流体的伯努利方

15、程应用#1 如图示吹风装置，Cfi=Cf2求风扇前后压强P1与 02。已知：出口处风速7 =40m/s,空 气 密 度 P=1.293kg/m3,当 地 大 气 压pb=98 060 Pa o解：由连续方程q“&2 4 4/34 4cn=j x40m/s=lOm/s I Im J在 1“截面与装置入口处之间应用伯努利方程了 P l,Cfl 7 Pb 盆Z.H-1-=Z.H-1-y 2 g 2 g因 Ctb=，Z=Z 口 =几 一;p c i =98060Pa-1 x 1.293kg/m3 x(l()m/s)2=97995.35Pa在截面2-2与装置出口处之间应用伯努利方程=A+y(4-cfi)

16、=98 060 Pa1.293 kg/m?x(402-102)m2/s2=99 029.75 Pa#2 已知普通镀锌钢管长15 m,直径为140 m m,管内水的流量为550 m 3/h,水的运动粘度=1.14x10-6 m 2/s,镀锌钢管的绝对粗糙度为0.39 m m,试求能量损失高度。解(1)求管流平均速度-4 型=9 9 2 mz s7Td2 4(0.1 4)2 3 6 0 0(2)求管内流动雷诺数 求4/d(4)求阻力系数Re上V9.9 2 x0.1 41.1 4 x1 0 A 0.0 0 0 3 9d 0.1 4=1.2 1 8 x1()6 0.0 0 3据 9=0.0 0 3,/

17、?=1.2 1 8 xio6,查莫迪线图；1 =0.0 2 6d(5)计算损失高度/c 1 5 9.9 2h=A-=0.0 2 6 x-x-=1 3.9 8 m HQd 2g 0.1 4 2 x9.8三、选择题部分1.压水堆核电厂反应堆内运行压力为15.5MPa(饱和温度3 4 4.7 C),因此一回路冷却剂温度 344.7.A大于；B小于；C等于；D 大于、小于等于都可能。答 B。2.压水堆核电厂二回路汽轮机高压缸排汽压力为0.783MPa(饱和温度169.5C),干度85.8%,所以其排汽温度 169.5。A 大 于 169.5C；B 小 于 169.5C；C 等 于 I69.5C；D 都

18、不对答:C o3.水的临界状态是一种平衡状态，电力工业中超临界意味着 临界状态的值A温度；B燃；C压力；D 埔。答：C o4.水的临界状态是一种平衡状态，当温度高于临界温度时水以 存在。A；气态 B；液态 C；固态 D 三种都可能。答：A o5.水的汽化潜热是A常数；B随温度升高而升高；C随饱和压力升高而升高；D 随饱和压力升高而降低。答：D.6.水和水蒸气的给只是 的函数。A温度；B压力；C体积；D 温度和压力答:Do7.湿饱和水蒸气的端只是 的函数。A 温度；B 压力；C温度和压力；D 都不全对。答：D8.压水堆核电厂二回路新蒸汽一般为饱和蒸汽，故在汽轮机内膨胀后成A 液态水；B 过热蒸汽

19、；C 湿饱和蒸汽；D 液态水和过热蒸汽的混合物。答：C。9.水和水蒸气的朗肯循环热效率 相同温限内的卡诺循环热效率。A 大于；B 小于；C 等于；D 都有可能。答 B。10.提高压水堆核电厂二回路新蒸汽的温度,A 提高；B 降低；C 不改变；答：Ao11.提高压水堆核电厂二回路新蒸汽的压力,A 提高；B 降低；C 不改变；答：Ao12.提高压水堆核电厂二回路汽轮机的背压,A 提高；B 降低；C 不改变；可 二回路循环的热效率。D 都有可能。可 二回路循环的热效率。D 都有可能。可 二回路循环热效率的压力D 都有可能。答 B。13.压 水 堆 核 电 厂 二 回 路 循 环 采 用 汽 水 分

20、离 再 热 首 要 目 的 是。A 提高循环热效率；B 提高汽轮机末级蒸汽干度；C 降低汽耗率；D 提高汽轮机功率。答 B。14.压 水 堆 核 电 厂 二 回 路 循 环 采 用 抽 汽 回 热 目 的 是。A 提高循环热效率；B 提高汽轮机末级蒸汽干度；C 降低汽耗率；D 提高汽轮机功率。答：Ao15.压水堆核电厂二回路循环热效率不高，主要原因是.A 乏汽在冷凝器内放热量太大；B 汽轮机末级蒸汽干度太大；C 水泵耗功太大；D 新蒸汽温度和压力较低。答：D.16.流 体 流 动 的 形 态 一 一 层 流 还 是 紊 流 主 要 取 决 于.A 流体的流速；B 流体的物性；C 流体流动相关的

21、几何形状；D A+B+Co答 D。17.判别层流还是紊流的无量数是A 雷诺数：B 努塞尔数；C 普朗特数；D 都不对。答 A。18.理想流体是 oA 理想气体；B 温度不变的流体；C 不可压缩的流体；D 没有粘性的流体。答 D。19.流体的伯努利方程的指出流体流动过程_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _oA 压力不变；B 始不变；C 机械能守恒；D 温度不变。答 C。20.流 体 流 动 过 程 的 阻 力 损 失 可 表 达 成-A 与速度成正比；B与速度成反比；C 与速度平方成正比；D与速度平方成反比。答答21.若流体在边长为a 正方形直管内流动速度和温度与在直径为d

22、(=d)的圆管内流动速度和温度分别相同，则方形管内流动阻力 圆管内流动阻力。A 大于；B 等于；C 小于；D 都有可能。答 B。22.铁的导热系数 铁基不锈钢合金的导热系数。A 大于；B 等于；C 小于；D 都有可能。答答23.液态水的导热系数 同温度的水蒸气的导热系数。A 大于；B 等于；C 小于；D 都有可能。答：A。24.气体的导热系数随温度升高而 oA 提高；B 降低；C 不改变；D 都有可能。答 A。25.冷 凝 器 管 内 冷 却 水 与 管 壁 面 的 对 流 换 热 表 面 传 热 系 数 主 要 取 决 于。A 冷却水的流速；B 冷却水的平均温度；C 管子的直径；D A+B+

23、C。答答26.冷凝过程的表面传热系数与_ _ _ _ _A 蒸汽是否含有杂质气体；C 冷凝表面的几何形状和尺寸；答 D。27.沸腾过程的表面传热系数与_ _ _ _ _A 蒸汽是否含有杂质气体；C 沸腾表面的几何形状和平整度；答 B。28.通常膜态沸腾的表面传热系数_ _ _ _ _因素有关。B 蒸汽的流速和流向；D A+B+Co_ _ _ _ _因素无关。B水的质量大小；D 加热面的温度。核态沸腾的表面传热系数。A 大于；B 等于；C 小于；D 都有可能。答：Co29.在直径很大的管外包裹保温材料，可使传热系数。A 提高；B 降低；C 不改变；D 都有可能。答 B。30.在计算机CPU上加装肋片，强化了散热，因为。A 提高温差；B 降低温差；C 增加了散热面积；D A4Co答 C