热工期末试卷 (3)

1 西南交通大学西南交通大学 热工基础热工基础 期末考试试卷题解答案期末考试试卷题解答案 课程代码 2030600 课程名称 热工基础 考试时间 120 分钟分钟 题号一二三四总成绩 得分 阅卷教师签字 一 一 判断下列说法是否正确 每题判断下列说法是否正确 每题 1 分 共分 共 10 分 分 1 通用气体常数与气体的种类及所处的状态无关 2 系统经历一个可逆定温过程 由于温度没有变化 故与外界没有热量交换 3 相同初终态之间不可逆过程工质熵的变化大于可逆过程工质熵的变化 4 孤立系统熵增原理表明 孤立系统内各子系统的熵都是增加的 5 压力升高时 水的汽化潜热减小 6 若湿空气中水蒸气的分压力不变 当温度升高时 其相对湿度降低 7 气体流经渐缩喷管 其出口截面的压力恒等于背压 8 两物体辐射换热时 只是高温物体向低温物体放热 9 任何情况下 在壁表面包裹附加层对削弱换热都是有利的 10 换热器各种流动方式中 逆流时的换热效率最高 二 二 填空 每题填空 每题 3 分 共分 共 18 分 分 1 一绝热容器被隔板分成两半 一半是真空 另一半是理想气体 若把隔板抽出 气体 将作自由膨胀达到平衡态 此时容器内理想气体的温度 不变 熵 增加 2 已知进入喷管的空气压力 p1 500 kPa 流速 c1 0 背压 pb 100 kPa 因此应选择 缩放 喷管 其出口压力 p2 pb 出口流速 c2 ccr 3 压气机的压力比越大 容积效率 越低 此时可采用多级压缩 若采用多级压缩 班班 级级 学学 号号 姓姓 名名 密封装订线密封装订线 密封装订线密封装订线 密封装订线密封装订线 2 其最佳压力比按照 耗功最小 原则确定 最佳压力比为 初 终 p p z 4 提高 柴油机混合加热理想循环的定容升压比 增大 定压预胀比 其热效 率 t将增大 5 为削弱辐射换热 应选黑度较 小 的遮热板 6 已知套管式换热器热流体的进 出口温度分别为 80 和 30 冷流体的进 出口 温度分别为 10 和 50 其对数平均温差为 24 663 三 三 选择题 每题选择题 每题 2 分 共分 共 20 分 请将你的选择填入下方的表中 其它位置处不得分 分 请将你的选择填入下方的表中 其它位置处不得分 12345678910 CBCCCABBCB 1 在相同的温度变化区间内 理想气体经历一个定容过程时 其焓值变化量与经历一 个定压过程相比 A 较大 B 较小 C 大小相等 2 理想气体经历了一个吸热 降温的多变过程 判断n值的范围为 A 0 n 1 B 1 n C n 3 下列说法正确的是 A 系统吸热后总是温度升高 B 热量绝不能从低温传向高温 C 只要过程的初终态相同 状态参数的变化就相同 D 只要过程的初终态相同 过程中交换的功量就相同 4 热熵流的计算式 dS f Q T 适用于 A 理想气体任意过程 B 理想气体可逆过程 C 任何工质任意过程 D 任何工质可逆过程 5 在饱和液体变为干饱和蒸气的气化阶段 A 温度升高 压力降低 B 温度升高 压力不变 C 温度压力都不变 6 设计工况下的渐缩喷管 若气流的初参数一定 那么随着出口压力 p2的降低 流量将 A 变大 B 变小 C 不变 7 为提高供热循环的经济性 应采用措施 A 提高高温热源的温度 降低低温热源 的温度 3 B 降低高温热源的温度 提高低温热源的温度 C 同时降低高 低温热源的温度 8 雷诺数表示流体 的比值 A 内部热阻和外部热阻 B 惯性力和粘性力 C 惯性力和浮升力 9 表面 1 发出的辐射能落在表面 2 上的百分数称为表面 1 对表面 2 的角系数 影响角 系数的因素有 A 表面黑度和表面温度 B 表面黑度和几何特性 C 几何特性 10 加热炉内部热气流与外界的热传递过程为 A 热对流 B 传热过程 C 对流换热 四 计算题 共 52 分 1 3 kg 温度为 80 的热水在绝热容器中与 5 kg 温度为 20 的冷水等压混合 水的 比热为 4 187 kJ kg K 求此混合过程的熵变 并根据熵变的计算结果说明为什么混合过 程是不可逆过程 提示 先由热力学第一定律求混合后水的状态 12 分 解 思路 利用孤立 绝热 系熵增原理进行判断 取该绝热容器为闭口系 设热水用角标 H 表示 冷水用角标 C 表示 并注意液体 cp cV c 0 0 0 U WQ WUQ 由闭口系能量方程 K5 315 53 29353533 00 CH C1C1HH 2 C12CH12HCH mm TmTm T TTcmTTcmUU VV 即 固体或液体cp cV c 熵变的计算公式为 1 2 2 1 ln d d d T T mc T Tmc S T Tmc S C1 2 C 1H 2 HCHiso lnln T T cm T T cmSSS 4 kJ K1382 0 293 5 315 ln5 353 5 315 ln3187 4 该闭口绝热系的熵增相当于孤立系熵增 故该混合过程为不可逆过程 0 iso S 2 在燃气轮机定压加热理想循环中 压气机入口空气状态为 100 kPa 20 经压气机 压缩到 500 kPa 空气流量为 4 kg s 燃气轮机入口处的燃气温度为 900 试在 p v 图 T s 图上绘出其理想循环图 并计算压气机的耗功量 燃气轮机的做功量 及循环的热效 率 将燃气近似看作空气 cp 1 03 kJ kg K 且为常量 14 分 解 已知 kPa100 1 pK29327320 1 T kPa500 2 pK1173273900 3 T kg s4 m q 燃气轮机定压加热理想循环的 p v 图 T s 图如下 循环 1 2 过程为定熵过程 K464 100 500 293 4 1 4 0 1 1 2 12 p p TT kW8 704 12m12mc TTcqhhqw p 3 4 为定熵过程 K741 500 100 1173 4 1 4 0 1 3 4 34 p p TT kW 4 1781 43m43mt TTcqhhqw p 56 39528 2 14 1781 8 704 tc ww 5 9 36 464 293 11 2 1 t T T 3 一直径为 50mm 的钢球具有均匀温度 450 突然放入恒温 30 的空气中冷却 已知钢 球表面与环境的表面传热系数 h 24W m2 K 钢球的热容量 c 3721 kJ m3 K 导热系数 35W m K 试问 10 min 后钢球的温度 12 分 解 可用集总参数法1 0 017 0 35 10 2 50 24 3 hR Bi 6285 0 6010 1050103721 6246 0 33 eee cd h cV hA 6285 0 f0 f 0 tt tt 97 29330 30450 6285 0 6285 0 ff0 tttt 4 用热电偶温度计测得管内烟气的温度为 500 管内壁温度为 450 若热电偶表面与烟气的 对流换热系数 h 50W m2 热电偶表面的发射率为 0 8 试求烟气的真实温度 并提出减少 测量误差的措施 15 分 解 本题可由热平衡法求解 热电偶与管内壁之间为热辐射 A1 A2 4 w 4 1b111 TTA 热电偶与烟气之间对流换热 1f12 TTh