热工期末试卷 (6).doc

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西南交通大学热工基础期末试卷3参考答案
课程代码 2030600 课程名称 热工基础 考试时间 120分钟
题号
一
二
三
四
总成绩
得分

阅卷教师签字：
一、 判断下列说法是否正确（每题1分，共10分）：
1、气体流经渐缩喷管，其出口截面的流速不可能超过当地音速。 （ √）
2、使系统熵增大的过程必为不可逆过程。 （ ×）
3、理想气体的热力学能、焓和熵都是温度的单值函数。 （ ×）
4、无耗散效应的准静态过程为可逆过程。 （ √）
5、热效率较高的发动机，循环净功也一定较大。 （ ×）
6、等量的高温热量与低温热量具有相同的品质。 （ ×）
7、因为熵是状态参数，所以熵流和熵产也都是状态参数。 （ ×）
8、热力学中作为状态参数的压力是绝对压力。 （ √）
9、若湿空气的含湿量不变，当温度升高时，其吸湿能力增强。 （ √）
10、气体经绝热节流后，焓不变，因此绝热节流的整个过程是等焓过程。 （ ×）

二、 填空（每题3分，共15分）：
1、某理想气体经历一不可逆吸热过程后，其熵流ΔSf ＞0 ，熵产ΔSg ＞0 ，总熵ΔS ＞ 0 。
2、柴油机混合加热理想循环的压缩比ε ↑ 、升压比λ ↑ 、预胀比 ρ ↓ 、热效率ηt增加。
3、气体经历一可逆定容过程，w = 0 ；经历一可逆定压过程，wt = 0 。
4、气体流经一喷管后，压力 ↓ 、流速 ↑ 、流量 不变 。
5、紊流受迫对流换热的机理是：在壁面及层流边界层区域为 热导热 ，而在其它区域主要为 热对流 。

三、简答题（每题5分，共20分）：
1、说明非稳态导热计算中什么条件下可以采用集总参数法？
答：当物体表面的对流换热热阻远大于内部导热热阻时，可将物体看作一个质点，即近似认为物体内部温度处处相等。用毕渥准则判断，即当Bi≤0.1或BiV≤0.1M 时可以采用集总参数法。

2、某理想气体经历可逆等温吸热过程1-2，可逆多变膨胀过程2-3（1＜n＜κ），可逆等温放热过程3-4，等熵压缩过程4-1。请画出该循环的p-v图和T-s图。

3、在lg p—h图上画出蒸气压缩制冷的理论循环图，并用线段分别标出单位质量制冷剂的制冷量q2和压缩机的耗功量w0。

4、如图所示，1、2表面在同一平面上，均垂直于表面3，A1 = 3 m2，A2 = 4 m2 ，A3 = 6 m2, 现已求得X3,2 = 0.16，X3，1+2 = 0.18，求X1，3

解：利用角系数的可加性，有：X3，1+2 = X3，1 + X3,2
求得：X3,1= X3，1+2－X3,2=0.18－0.16=0.02
再利用角系数的相对性，有：A1 X1，3=A 3 X3,1
所以 X1，3= A3 X3,1/ A1=6×0.02/3=0.04

四、计算题（共55分）
1、在一具有可移动活塞的封闭气缸中，储有温度t1=45℃、表压力pg1 =80 kPa 的氧气1kg 。先在定压下对氧气加热至状态2，加热量为40 kJ；然后又经n =1.2的多变过程膨胀到初温，即t3=45℃，此时表压力pg3 =18 kPa。设氧气的定压比热cp= 909.3 J/（kg· K），Rg=259.8 J/（kg·K），大气压力为0.1MPa。试计算：（1）该过程中焓及熵的变化量；（2）系统对外所作的膨胀功。 （15分）
解：（1）该过程中焓及熵的变化量
已知：t1= t3=45℃，所以
p1 =pg1 + pb =80 +100=180 kPa
p3 =pg3 + pb =18 +100=118 kPa

（2）系统对外所作的膨胀功

利用理想气体状态方程可求得：

1-2定压加热量：

2、用平底锅烧开水，锅底有一层3mm厚的水垢，水垢导热系数为1 W/（m·K),当热流密度为4.24×104 W/m2时，与水接触的锅垢表面温度为110℃，试问此时锅底与水垢接触面的温度为多少？ （13分）

解：设锅底与水垢接触面的温度为t1，与水接触的锅垢表面温度为t2，通过水垢层的热流密度为

3、如图所示，三个无限大的平行平板，平板1的温度为1200 K，平板2的温度为600 K，且ε1 =0.2，ε2=0.8，ε3 =0.5，求平板3 的温度，并画出热路图、标出热阻（平板3 的导热热阻不计）。 （15分）

解：对无限大平行平板，A1＝A2＝A3＝A，各板之间的角系数均为1，故可由辐射换热的基本公式

导得
3个平行平板的辐射换热热路为串联热路，1、3 板和3、2板之间的热流密度相等，由于板面积相等，所以辐射换热量相等。即

代入求解，得

热路图如下（各热阻已标出）：

4、在一换热器中，热流体的进出口温度分别为300℃和200℃，冷流体的进出口温度分别为40℃和150℃，流动方式为逆流，换热器的散热面积为30 m2，传热系数k为100 W/（m2·℃），求换热器的传热量。（12分）
解：逆流时的对数平均温差为

换热器的传热量

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