热工复习题答案.docx

一、 判断题（错打×，对打√）
遮热板是通过增加辐射换热热阻从而削弱辐射换热量（√）
任何没有体积变化的过程就一定不对外做功（×）
自然界的过程都是朝着熵增加的方向进行，因此熵减小的过程不可能实现（×）
在相同的温度及压力下，湿空气比干空气的密度大（×）
热能可以自发转变为机械能（×）
同一温度场中两条等温线可以相交（×）
在辐射换热中，只有高温物体向低温物体辐射能量（×）

二、 选择题
1．公式=常数，适用于 C
（A）一切绝热过程 （B）理想气体的绝热过程
（C）理想气体的可逆绝热过程 （D）一切气体的可逆绝热过程
2．气体工质状态为1，绝热节流后变化到2，下列说法正确的是 C
（A）， （B），
（C）， （D），
3．工质经过某一热力过程熵增加，则工质与外界交换的热量 D
（A） (B) (C) (D)不一定
4．热力系统的总储存能为 C
（A） （B） （C） (D)
5．测量刚性容器中气体压力的压力表读数发生变化，原因是 D
（A）有气体泄漏 （B）气体热力状态发生变化
（C）大气压力发生变化 （D）以上情况都有可能

三、 填空题
1.水在汽化过程中经历了未饱和水、_饱和水_、湿饱和蒸汽 、干饱和蒸汽 和过热蒸汽5个状态。
2.在朗肯循环的基础上形成的新的蒸汽动力循环主要有_再热循环_、_回热循环 和热电联供循环。
四、简答题
1．写出闭口系统热力学第一定律表达式，并说明热量和功量正负确定原则。
（1）△U=Q-W
（2）系统吸收热量，热量值为正；系统放出热量，热量值为负；
系统对外界作功的值为正；外界对系统作功的值为负

2．什么是集总参数法，采用此方法求解问题的判断依据是什么？
（1）当Bi≤0.1时，物体内部的导热热阻远小于其表面的对流换热热阻，可以忽略，物体内部各点的温度在任一时刻都趋于均匀，物体的温度只是时间的函数，与坐标无关。这种忽略物体内部导热热阻的简化分析方法称为集总参数法。
（2）对于形状如平板、柱体或球这样的物体，只要满足Biv<0.1M，物体内各点过余温度之间的偏差就小于5%，就可以使用集总参数法。

3．试写出朗肯循环的循环过程，并画出其T-s图。
（1）水由给水泵加压送入锅炉，在锅炉中加热汽化形成高温高压的过热蒸汽，过热蒸汽在汽轮机中膨胀作功，作功后的低压蒸汽（乏汽）在冷凝器中被冷凝成水后送往给水泵，完成一个工作循环。
①水在给水泵中的可逆绝热压缩过程3-4
②水与水蒸气在锅炉中的可逆定压加热过程4-5-6-1
③水蒸气在汽轮机中的可逆绝热膨胀过程1-2
④乏汽在冷凝器中的定压放热过程2-3
（2）

4.常见的边界条件有三类：（1）第一类边界条件给出物体边界上的温度分布及随时间的变化规律（2）第二类边界条件给出物体边界上的热流密度分布及随时间的变化规律（3）第三类边界条件给出了与物体表面进行对流换热的物体温度t1及表面传热系数h

五、计算题
4-12 空气稳定地流过压气机，从p1=0.1MPa、t1=17 ℃被绝热压缩到0.4 MPa。如忽略进出口动能和位能的变化，压缩过程所耗轴功为180 kJ/kg，环境温度为17 ℃，试计算1 kg空气在压气过程中作功能力的损失。
解：根据温度流动的过程方程有：

所以

空气在压缩过程中的熵变为：

所以做功能力的损失为：

热点填空：
1.热力学第一定律可表述为：（1）在热能与其他形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变；（2）不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的
2.热力学第二定律：（1）不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其他变化（2）不可能从单一热源取热，并使之完全转变为功而不产生其他影响（3）第二类永动机是不可能制造成功的
3.热量传递有三种基本方式：热传导、热对流和热辐射
4.水在汽化过程中经历了未饱和水、_饱和水_、湿饱和蒸汽 、干饱和蒸汽 和过热蒸汽5个状态。
5.在朗肯循环的基础上形成的新的蒸汽动力循环主要有_再热循环_、_回热循环 和热电联供循环。
6.常见的边界条件有三类：（1）第一类边界条件给出物体边界上的温度分布及随时间的变化规律（2）第二类边界条件给出物体边界上的热流密度分布及随时间的变化规律（3）第三类边界条件给出了与物体表面进行对流换热的物体温度t1及表面传热系数h
7.换热器的种类繁多，按照其工作原理，可分为：混合式、蓄热式和间壁式
8.理想气体的基本热力过程：定容过程、定温过程、定压过程、定熵过程
9.可逆过程就是无耗散效应的准平衡过程
10.技术功的表达式，技术功包括：动能差、位能差、轴功
11.理想气体的熵变完全取决于初态和终态
12.卡诺循环的热效率只取决于高温热源的温度T1和低温热源的温度T2，而与工质的性质无关
13.蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响：蒸汽初温、蒸汽初压、乏汽压力
14.热对流是指由于流体的宏观动力使温度不同的流体相对位移而产生的热量传递现象
14.导热单值性条件：几何条件、物理条件、时间条件、边界条件
计算：
12-9 有一套管式换热器，热流体流量qm1=0.125kg/s，比定压热容CP1=2100J/(kg·K)，进口温度t1’=200℃；冷流体流量qm2=0.25kg/s，比定压热容Cp2=4200 J/(kg·K)，进口温度t2’=20℃，出口温度t2’’=40℃。换热器的总传热系数K=500W/(m2·K)，试求：
（1） 换热器的换热量
（2） 热流体的出口温度
（3） 冷、热流体顺流时所需的换热面积
（4） 冷、热流体逆流时所需的换热面积
解：(1)Φ= Cp2·qm2·(t2’’- t2’)=4200×0.25×(40-20)=21000W
(2)Φ= CP1·qm1·(t1’- t1’’)=21000W
则t1’’=120℃
(3)

(4)

9-2炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为250 mm，热导率分别为0.6 W/(m×K)和0.4 W/(m×K)，炉墙内外壁面温度分别维持700 °C和80 °C不变。（1）试求通过炉墙的热流密度；（2）如果用热导率为0.076 W/(m×K)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变，试确定该保温层的厚度。
解：根据多层复壁导热计算公式:

由得到：