热工参考资料流体基础-18学时复习题

1、热工流体基础复习题（18学时）一、简答题部分1、需要几个参数才能确泄汽轮机或锅炉中水蒸气的状态？两个独立的状态参数2、二回路中水蒸气总能量由几部分构成？内部储存能与外部储存能3、炳的泄义是什么？系统爛变意味着什么？换热传热与不可逆4、可逆过程的功和热量如何计算？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？5、什么是卡诺循环？（T-S）卡诺循环给我们什么样的启示？（温差、效率小于1、第 二类永动机不可能）什么是卡诺左理？为什么今天我们还要讨论卡诺循环、卡诺泄理？6、热力学第一定律的实质是什么？请举核工程和生活中各2例说明。能量守恒与转换7、自发过程方向性的实质是什

2、么？自发过程的逆过程能否进行？使自发过程的逆过程 能进行的热力学本质是什么？8、热力学第二立律的本质是什么？请举工程和生活中各2例说明。过程方向条件9、什么是孤立系统的炳增原理？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炳变的关系。10、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？动态的平衡状态，两相不变。不能。保持压力，提高温度；保持温度，降低压力。斯 堡和蒸汽中干蒸汽的含量。广延量如函桑与干度有关。压力最高的饱和状态。2

3、2.12MPA 371.1511、水的左压加热汽化分几个阶段？各阶段的热量如何汁算？水蒸气的汽化潜热是常数 吗？随压力升髙如何变化？加热预热过热。不是随压力与温度的升高而降低12、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有什么特点？提髙压力，干度降低，再热降低干度，还可以提高循环效率。干饱和蒸汽，湿度很大， 以新蒸汽问热源，汽水分离13、什么是抽汽回热？抽汽回热提高热效率的本质何在？在汽轮机中不同的点抽气加热冷凝水。使得循环的不可逆程度降低14、理想流体的伯努利方程的物理意义及几何意义怎样理解？伯努利方程与稳左流动流体的能疑方程有什么关系？总流伯努利方程、黏性流体的伯努利方程与理想

4、流体伯努利方程差异在哪里？机械能守恒；总水头保持常数。稳定流动流体方程的特例。15、层流和紊流各有什么特征？如何判别？层流分层流动紊流有无规律的杂乱运动。雷诺数16、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？层流还是紊流，达西公式：相对粗超度，墨翟图，换算直径17、传热的基本型式有哪几种？热传导热对流热辐射18、物质导热系数的变化特征是什么？金属大于非金属同材料固大于也大于气电热导体19、对流换热的表面传热系数受那些因素的影响？对流换热的基本讣算式是什么？影响反应堆内燃料棒与一回路冷却剂的换热的因素有哪些？起因，形态，流体的性质，流道的形状，有

5、无相变。20、什么是传热过程和传热系数？21、一维稳态导热（平壁、圆筒壁）如何计算？22、影响冷凝表面传热系数的因素有哪些？举例几何形状对冷凝表面传热系数的影响？不凝性气体，形状23、大容器沸腾换热有几个阶段？为什么要设置DNB?自然对流，核态沸腾，过度沸腾，膜态沸腾24、增强传热的原则有哪些？在平壁增设保温层是否一泄削弱传热？在圆管增设保温层 是否一左削弱传热？在冷凝器内管外侧加肋对增强冷凝器内的传热是否有实质的意义，为什 么？25、换热器的温差如何确定？二、计算题部分稳定流动能量方程1-20某蒸汽动力厂中，锅炉以质流40 000 kg/h向汽轮机供汽。汽轮机进口处压力 表的读数是& 9 M

6、Pa,蒸汽的熔是3 441 kJ/kg 0汽轮机出口处真空表的读数是 730.6 mmHg ,出口蒸汽的焙是2248 kJ /kg ,汽轮机向环境散热为6.81xlO5kJ/h o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、岀口动能差和位 能差时汽轮机的功率：（3）若进、出口处蒸汽的速度分别为70m/s和140m/s时对汽轮机 的功率有多大的影响？（4）若汽轮机进、出口的髙度差为1.6 m时对汽轮机的功率又有多大的影响?1-22向大厦供水的主管线埋在地下5 m处，管内压力600 kPa ,由水泵加压，把水送 到大厦并层。经水泵加压，在距地面150 m髙处的

7、大厦顶层水压仍有200 kPa ,假定水温 为10 C,流量为10 kg/s,忽略水热力学能差和动能差，假设水的比体积为0.001 m7kg, 求水泵消耗的功率。循环热效率7-14某太阳能动力装置利用水为工质，从太阳能集热器出来rl的是175 C的饱和水蒸气，在汽轮机内等爛膨胀后排向7.5冷凝器，求循环的热效率。7-15核电站蒸汽动力装置的构成与工作过程与一般的蒸汽动力装巻比较，主要区别就是用反应堆和蒸汽发生器取代了蒸汽锅炉。二回路的工作介质在蒸汽发生器中从反应堆冷却剂吸收热量，成为具有作功能力的水蒸气， 然后膨胀、排热、压缩，进行循环。由于冷却剂为液态水，进、岀蒸汽发生器的平均温度约 300

8、C左右，故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，求二回路循环理论热效率。3单层及多层平壁、圆筒壁稳态导热；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42mm ,导热系数 入=32.6W/(m K)，过热器钢管内、外壁面温度分别为人=560 C、/, = 580 C。试求：(1) 不积灰时每米管长的热流量q：(2 )倘若管外积有1mm厚的烟臭，其导热系数 /U = 0.06W/(m - K)，如总温压保持不变，求此时每米管长的热流量/。8-9 一单层玻璃窗，高1.2m,宽lm玻璃厚0.003m,玻璃导热系数A

9、g = 1.05W/(m K), 室内、外的空气温度分别为20C和-5C,室内、外空气与窗玻璃之间对流传热的表而传热系 数分别为 = 5W/(m2 K)、h, = 20W/(nr - K),试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、 两侧的对流传热热阻。若其它天件不变，改用双层玻璃窗，双层玻隅间的空气夹层厚度为 3mm,夹层中的空气完全静止，空气的导热系数人=0.025W/(m K) o再求玻璃窗散热损失。8-10有一厚度J = 300 nun的房屋外墙，热导率人=0.5W/(mK)。冬季，室内空气温 度人=20 C ,与墙内壁而之间对流传热的表而传热系数 = 4W/(nr - K)室外空气温度。

10、3 C与外墙之间对流传热的表面传热系数= 8W/(nr - K) o如果不考虑热辐射，(1)试求通过墙壁的传热系数、单位面积的传热量和内外壁而温度：(2)若内墙表而增设厚10nun, 2w=0.35W/(m K)的护墙板，其它条件不变，再求通过墙壁的传热系数、单位而 积的传热量和内外壁而温度。管内单相流体对流换热特征数方程应用92给水流过锅炉省煤器时，从/1=170 C被加热到= 230 C 若管子的内径 = 30mm水在管内的平均流速/=0.5nVs管壁的平均温度/ =250 Co试确左该省煤W器水侧的表面传热系数“。黏性流体能量方程1C#1如图示吹风装置，cfl= Cf2求风扇前后压强与“

11、2。已知：出口处风速q,=40m/s,空气密度p = 1.293kg/m3,当地大气压仇=98 060 Pa。三、选择题部分热能动力装置中热能通过才能源源不断转变成机械能。A工质从高温热源吸热；B工质从高温热源吸热，向低温热源放热;C工质膨胀；D “B” + “C”。热能工程中工质必须具备A良好的膨胀性；B良好的流动性；C安全、环保、价廉：D “A” + “B” + “C”。就是孤立系统。A与外界没有质量交换的系统：B与外界没有功交换的系统：C系统与外界构成的复合系统；D与外界没有质量和功交换的简单可压缩系统。下述说法错误的是A功和热戢都是越过边界传递的能量，所以它们是等价的：B功和热量都是越

12、过边界传递的能量，所以它们是过程量；C系统作功的标志是比体积变化，传热的标志是比爛变化；D功转变为热量是无条件的，热量转变为功是有条件、有限度的。下列说法中，正确的是A孤立系统内工质的状态不能发生变化：B系统在相同的初、终状态之间的可逆过程中作功相同；C经过一个不可逆过程后，工质可以回复到原来的状态；D质量相同的物体A和因TAJ,所物体A具有的热量较物体B为多。经过一个不可逆循环，工质不能恢复原来状态A这种说法是错的：B这种说法是正确的；C这种说法在一定条件是正确的：D无法判断。下列说法错误的是A动力循环在p-v图上顺时针进行：B动力循环在T-s图上逆时针进行：Cv图上动力循环的膨胀线在压缩线

13、上方：D T-s图上动力循环的吸热线在放热线上方。两个容器内分別储有mkg20*C的冷水和80C的热水，则A冷水的热量小于热水的热量：B冷水的热力学能小于热水的热力学能：C冷水的热力学能小于热水的热力学能，且冷水的热量小于热水的热量：D冷水的能量小于热水的能量，且冷水的热量小于热水的热量。在密闭门窗的房间内，启动一台打开的冰箱，经一段时间运行，则室温将A降低：B升髙：C不变：D不能确定。当设备内工质的温度等于该压力对应饱和温度时，该工质可能为A饱和水蒸气：B饱和水：C湿蒸汽：DA、B、C都可能。液态水温度为65C （其饱和压力为0.025MPa）,可以判泄英压力A大于O.O25MPa； B等于

14、O.O25MPa； C大于或等于0.025MPa： D无法确泄。下列说法正确的是A临界状态是水特有的状态；B临界状态是汗力最髙和温度报髙的饱和状态；C 一般认为压力高于临界压力的液态是不存在的；D一般认为气体的温度不能髙于临界温度。水蒸气的汽化潜热随压力升高而 -A降低：B增大：C不变：D不定。若水蒸气的$,则水蒸气处于状态。A过热蒸汽；B湿饱和蒸汽；C饱和液：D无法确定。将未饱和水（7；）左压加热到过热蒸汽（耳），加热量为A q = cf（Ts-Ti） + / + cp（T2-Ts） :B q = h2-hC q = Cp（7； 7；）D q = h2 -/?）+/有位发明家声称他设讣了一种

15、机器，当这台机器完成一个循环时，可以从单一热源 吸收了 1000RJ的热，并输出1200kJ的功，这台热机A违反了第一定律；B违反了第二定律：C违反了第一上律和第二左律；D既不违反第一妃律也不违反第二泄律。如果热源温度不变增大卡诺循环净功，则卡诺循环的热效率将A增大B不变C减小D不泄卡诺定理指出：A相同温限内一切可逆循环的热效率相等：B相同温限内可逆循环的热效率必大于不可逆循环的热效率：C相同温度的两个恒温热源间工作的一切可逆循环的热效率相等；D相同温度的两个恒温热源间工作的一切循环的热效率相等。下列说法错误的是如图所示典型压水堆核电厂二回路蒸汽循环中A 循环放热量 q2 = hy -hs =

16、TS （s3 -5,）；B h =x h +（l-x ）h :fi h （h h ）C循环净功 =人一九一仇一人）；D循环热效率7,=-一一 。/ji -曾抽汽回热循环是从汽轮机的适当部位抽岀尚未完全膨胀的，压力、温度相对较高的 少量蒸汽，去加热低温凝结水的一种蒸汽动力循环，它A消除朗肯循环中水在较低温度下吸热的不利影响，提高了循环热效率：B使部分水蒸气作功减少，耗汽率增大；C使循环中增加了回热器、管道、阀门及水泵等设备，造成系统更加复杂；D A+B+C热工流体基础复习题（18学时）计算题参考解1-20某蒸汽动力厂中，锅炉以质流40 000 kg/h向汽轮机供汽。汽轮机进口处压力 表的读数是&

17、 9 MPa,蒸汽的熔是3 441 kJ/kg 0汽轮机岀口处真空表的读数是 730.6 mmHg ,出口蒸汽的焙是2248 kJ /kg ,汽轮机向环境散热为6.81xlO5kJ/h o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、岀口动能差和位 能差时汽轮机的功率:（3）若进、岀口处蒸汽的速度分别为70m/s和140 m/s时对汽轮机 的功率有多大的影响？（4）若汽轮机进、出口的髙度差为1.6 m时对汽轮机的功率又有多大 的彫响？解：（1） 戸=/厲 + 几1 =（76Oxl33.3 + 9OxlO）Pa = 9.1O13xIO Pap2 = pb -

18、px = （760 - 730.6） x 133.3Pa = 3919 Pa（2）廿弘仇一力J + *R = Qq - Qm (“2 J=-6.81X105 kJ/h - 40X10- kg/h x (3441 - 2248)kJ/kg = 4.704x 107 kJ/h = 13066.7 kW(3)计及动能差，qQ =qm (h2-h) + Pt+ (c；2 -P：=qQ- Qm (,l2 -力1) -牛 9：2 - C；J= -6.81xl05kJ/h-40 x10kg/h x(3441-2248)kJ/kg-“小 *(140m)2-(70m)2xl0-3 = 12985 kW斥一尺=1

19、3066.7kW 一 12985RW = 81.7 kW81.7kW13066.7RW= 0.63%o(4)计及位能差，仅=弘-心 + 人+Q朋(厶-ZJP：=4q - Clm (力2 -勺)一 4”g (Z2_Zl) = /?_ %g (Z2_Z1)=13066.7kW一4xl()kg/h x9 glni/sixj 6mxl0-3=i3066.5 kW 3600P-P,r 13066.7kW 一 13066.5kW nP、13066.7kW1-22向大厦供水的主管线埋在地下5 m处，管内压力600 kPa ,由水泵加压，把水送到大厦各层。经水泵加压，在距地而150 m髙处的大厦顶层水压仍有2

20、00 kPa ,假泄水温 为10 C,流量为10 kg/s，忽略水热力学能差和动能差，假设水的比体积为O.OOlmTkg,求水泵消耗的功率。解：整个水管系统标髙从-5m到150nu据稳上流动能量方程q十 代+*+g召_人+号+g _呎=0据题意,q = 0、片=2 、“严 、(c：-c；J#O,所以叫=4(/AV2-pIvI) + gAz=一 (200kPa x 0.00 lm3/kg 一 600kPa x 0.00 lm 7kg) 一9.8 lm/s2 x (150m + 5m) x 10 =-1.12kJ/kgP = qmwt = 一 1 Okg/s xl.l 2kJ/kg = -H .2

21、kW7-14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的饱和水蒸气,在汽轮机内等爛膨胀后排向7.5 kPa的冷凝器，求循坏的热效率。解：循环T-s如图7-2。状态1：由175C,查饱和水蒸气表化=891.8 kPa、 h =2 773.23 kJ/kg、片=6.625 3 kJ/(kg K) 由 7.5kPa,查饱和水蒸气表，/*=168.65 kJ/kg . /zM = 2573.85 kJ/kg :图 7-2 循环T_s 图s1 =0.576 0 kJ/(kg K)、5n = 8.249 3 kJ/(kg K) ： v* = 0.001 01 m7kg。据51=52t所

22、以状态2为饱和湿蒸汽状态= 0.788一厂 _ 6.625 3 kJ/(kg K) - 0.576 0 kJ/(kg K)s 一 &249 3 kJ/(kg K)-0.576 0 kJ/(kgK)状态3：人=/+“ (/-/】)= 168.65kJ/kg +0.788x(2 573.85-168.65)kJ/kg = 2 063.95kJ/kg圮68.65 kJ/kg , v3=v = 0.001 01 m/kg状态 4： S = .v4九怎人+召(巴一几)=168.65 kJ/kg+ 0.001 01 m3/kgx(891.8-7.5)kPa =169.54 kJ/kg汽轮机输出功：叫=人一

23、h2 = 2 773.23 kJ/kg 一2 063.95 kJ/kg = 709.28 kJ/kg水泵耗功：气=h4 一仏=169.54 kJ/kg-168.65 kJ/kg = 0.89 kJ/kg从集热器吸热量:q、=九一九=2 773.23 kJ/kg-169.54 kJ/kg = 2 603.69 kJ/kg冷凝器中放热量:q严人一人=2 063.95 kJ/kg-168.65 kJ/kg = 1 895.3 kJ/kg循环热效率:或z _ % _ 叫一 _ 709.28 kJ/kg089 kJ/kg _回21_石_2 603.69 kJ/kg _，旦亠,95.3呱 空2731 q

24、2 609.69 kJ/kg715核电站蒸汽动力装置的构成与工作过程与一般的蒸汽动力装置比较，主要区别就是用反应堆和蒸汽发生器取代了蒸汽锅炉，如图7-3所示。二回路的工作介质在蒸汽发生器中从反应堆冷却剂吸收热量，成为具有作功能力 的水蒸气，然后膨胀、排热、压缩，进行循环。1由于冷却剂为液态水，进、岀蒸汽发生器的平均温度约300C左右，故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，求二回路循环理 论热效率。图7-3核电站蒸汽动力装習示总图解：由 6.54MPa 查水蒸气图表，得，= 1242.9kJ/kg，/ = 27力.6kJ/kg ：51 =

25、3.079kJ/(kg - K) 5H = 5.847kJ/(kg K): 7 kPa 时川=1634kJ/kg，/M = 2571.6kJ/kg ;51 = 0.559kJ/(kg K)，列=&274kJ/(kg K)。据题意片=2777.6kJ/kg， = 5.847kJ/(kg K)， hy = 163.4kJ/k g。55.847kJ/(kg K)一0.559kJ/(kg K)=0.6854/ 一 f 8.274kJ/(kg K) 一 0.559kJ/(kg K)h2=hf + x2(hn-hf)=163.4kJ/kg + 0.6854 x (2571.6 - 163.4)kJ/kg

26、= 1814.0kJ/kg忽略水泵功2777.6kJ/kg-1814.0kJ/kg、=0.3692777.6kJ/kg-163.4kJ/kg10-3锅炉送来进入蒸汽轮机的蒸汽压力为15 MPa .温度600 C,在汽轮机中部抽出2MPa. 350 C的蒸汽，余下的蒸汽膨胀到75 kPa ,干度0.95,从汽轮机排出。若进入汽轮机的蒸汽流量是100 kg/s,抽汽呈为20 kg/s,假怎膨胀过程为绝热过程，求汽轮机功 率。解由 15 MPa. 600 C和 2 MPa、350 C查水和水蒸气表：勺=3 581.5 kJ/kg、h2 = 3 136.6 kJ/kg :由 75 kPa 査水和水蒸气

27、表:2 = 2 662.5 kJ/kg、 /f =384.3 kJ/kg /l = h + xhH- h *) = 384.3kJ/kg + 0.95 x (2662.5 一384.3) kJ/kg = 2548.6 kJ/kg= 100 kg/sx3 581.5 kJ/kg-20kg/sx3 136.6 kJ/kg-80 kg/sx2 548.6 kJ/kg=91 530 kW8-8锅炉过热器合金钢管的内、外直径分别为32mm和42mm，导热系数 人=326W/(m K)，过热器钢管内、外壁而温度分别为= 560 C = 580 C 试求：(1)不积灰时每米管长的热流:(2)倘若管外积有lm

28、m厚的烟臭，其导热系数=0.06W/(nvK),如总温压保持不变，求此时每米管长的热流量彳卜解:2叭4580 C-560 C1t 0.042mx In2兀 x32.6W/(mK) 0.032m=15064.9W/mq；=In +In 2 衣|2 加2d、2x(580 C-560 C)=1f 0.042m1t 0.044mx In+xln32.6W/(m K) 0.032m0.060W/(m - K) 0.042m=160.4 W/m8-9 一单层玻璃窗，髙l2m,宽lm玻璃厚0.003m,玻璃导热系数2g = 1.05W/(m-K) t 室内、外的空气温度分别为20C和-5弋,室内、外空气与窗

29、玻璃之间对流传热的表而传热系 数分别为勺=5W/(nr K)、人=20W/(nr - K),试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、 两侧的对流传热热阻。若其它天件不变，改用双层玻璃窗，双层玻璃间的空气夹层厚度为 3mm,夹层中的空气完全静止，空气的导热系数& = 0.025W/(m K)。再求玻璃窗散热损失。解2 h2lmxl.2mx20 C (一5 C)J1 丄 0.003m 丄 15W/(nr - K) 1.05W/(m K) 20W/(nr - K)= 118.6W丄+ 3 +丄A 人 h2lmxl.2mx20 C-(5 C)J=10.003m0.003m1:+；5W/(m2 K) 1.

30、05W/(m K) 0.025W/(m K) 20W/(nr K) = 80.5W8-10有一厚度J = 300 nun的房屋外墙，热导率人=0.5W/(m K)。冬季，室内空气温度人=20 C,与墙内壁而之间对流传热的表而传热系数 = 4W/(nr -K)室外空气温度 =-3 C与外墙之间对流传热的表面传热系数h2 = 8W/(nr K) o如果不考虑热辐射，(1)试求通过墙壁的传热系数、单位面积的传热量和内外壁而温度：(2)若内墙表面增设厚10mm, Aw=O.35W/(m-K)的护墙板，其它条件不变，再求通过墙壁的传热系数、单位而积的传热量和内外壁面温度。解：(1) = Akg-fJ1 11 =103m1H + :+:/?,人 h2 4W/(nr K) 0.5W/(m K) 8W/(m2 K)= 1.026W/(nr-K) = = k(tn -Zo) = 1.026W/(m2 - K)x20 C (一3 C)J = 23