安全工程热力学与传热学复习题

-4-（黑科技安全工程热力学与传热学复习题）一填空1．工程热力学是从工程应用的角度研究（热能）和（机械能）的转换规律和工质的性质，找出能量利用经济性的最有效途径。2．包括热源、冷源和功的接受装置在内的整套蒸汽动力装置属于（孤立）系统。3．实现准静态过程的充分和必要条件是（过程进行的时间比弛豫时间大的多）。4．如下图所示，一刚性容器被分成两部分。外界环境压力为0.1MPa，压力表B的读数为40kPa，真空计C的读数30kPa，则容器两部分内气体绝对压力P1=(30)，P2=(70)。（以kPa表示）（4题图）5．由两个过程：（1）对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发。（2）对刚性容器内的水做功，使其在恒温下蒸发。这两个过程，（（1））过程可以是可逆的。6．稳定流动能量方程的表达式（）；应用于锅炉时的表达式为（q=h2-h1）。7．某热机中工质先从T1=1000K的热源吸热150kJ/kg，再从T2=1500K的热源吸热450kJ/kg，向T3=500K的热源放热360kJ/kg，该循环（能）（能、不能）实现；是（不可逆）（可逆、不可逆）循环。8．某地区当地的音速为400m/s，空气的流速为20m/s，则当地的马赫数Ma等于（0.05），该地区空气流动为（亚音速流动）（亚音速流动、超音速流动、临界流动）。9．黑体辐射能量按波长分布服从（普朗克定律）定律，按空间分布服从（兰贝特定律）定律，辐射力大小由（斯蒂芬－波尔兹曼定律）定律确定。10.工作在高温热源T1和T2之间的逆向卡诺循环，用于制冷时的性能系数可表示为（T2/（T1—T2））；用于供暖时的性能系数可表示为（T1/（T1—T2））。（用状态参数T1和T2表示）（11题图）如上图所示空腔内辐射换热系统，则X1，2（1），X2,1（0～1）。（0、1、0～1）12．影响膜状凝结换热的主要因素是（蒸汽流速）和（蒸汽中不凝结气体的含量）。13．若所有落在物体上的辐射能全部被该物体吸收，则这一类物体叫做（黑体或绝对黑体），如果全部被反射，则这一类物体被叫做（白体或绝对白体）。14．一黑体温度为1000K，则该黑体的辐射力为（5.669×104W/m2）。15．某气轮机的喷管入口处蒸汽的比焓h1=2780kJ/kg，出口处的比焓h2=2340kJ/kg，不考虑蒸汽的入口流速，则蒸汽的出口流速为（938.1m/s）。16．单位质量的工质流入膨胀阀时的比焓为438kJ/kg，那么离开膨胀阀时工质的比焓为（438kJ/kg）。17.肋片效率是（实际肋片的换热量/整个肋片壁面的温度等于肋根温度时的换热量）。18.黑体辐射的角系数具有三个性质，它们是：（1）（相对性），数学表达式为（）；（2）完整性，数学表达式为；（3）可加性，数学表达式为19．传热学就是研究由（温差）引起的（热能）传递规律的科学。20．稳定运行中的蒸汽锅炉属于（开口）系统。21．某油船蒸汽锅炉的表压力为1.3Mpa，冷凝器的真空度为0.094Mpa，当地大气压力为0.1Mpa。则锅炉的绝对压力为（1.4Mpa），冷凝器的绝对压力为（0.006Mpa）。（以Mpa表示）22．有一封闭系统沿过程a从状态1变化到状态2，然后又分别沿过程b、c又回到状态1。这些过程中的Q和W列于下表中，试按热力学第一定律填写表中空白处的数值。过程QWabc1→22→12→115-8（Q=-3）（W=2）51023．在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作的热机循环，以（卡诺循环）热效率为最高。25．有一n级压缩机，要使该压缩机所消耗的机械功达到最小值，则应使（每级的增压比均相等）。26．热传递的三种基本方式：（热传导）、（热对流）、（热辐射）。27．将尺寸一样的铜棒和橡木棒插入沸水中，持铜棒的手已感到很烫，而持橡木棒的手还没有感到温度上升，原因是（导温系数大的物体，各处温度能较快地趋于均匀一致或铜棒比木棒的导温系数大）。28．流体受加热或冷却引起的自然对流换热与（由温度差异所形成的浮升力）有关。29.绝热系与外界没有（热量）的交换。30.参看下图，回答问题：11234mQW第30题图1+2是（闭口系）系统，1+2+3+4是（孤立系）系统。可以让制冷工质在低压下蒸发，使其饱和温度低于低温区的温度，而能从低温区吸收汽化潜热；再让制冷工质在高压下凝结，使其饱和温度高于高温区的温度，能把凝结潜热在较高温度下释放出去。这样就完成了把热量从低温区向高温区的转移。黑体辐射的三个基本定律？.答：（1）普朗克定律（2）斯特潘—波尔兹曼定律（3）兰贝特定律按热量交换的原理和方式，换热器分为几种？答：（1）混合式（2）蓄热式（3）间壁式三判断题1、气体常数Rg与气体种类无关，与状态无关。（×）2、工质经过不可逆过程的熵变必然大于经历可逆过程的熵变。（×）3、理想气体的热力学能和焓都仅仅是温度的单值函数。（√）4、任何气体经过绝热节流后，温度必然降低。（×）5、沸腾状态的水总是烫手的（×）。 6、活塞式空气压缩机可以采用多级压缩的方法提高它的容积效率（√）。7、湿空气的相对湿度越大，其中水蒸气的分压力也越大。（√）8、任意循环的热效率都是。（×）9、绝热闭口系就是孤立系。（×）10、热力系是人们研究问题而指定的热力学的研究对象。（√）11、热量传递的原因是由于物质不能储存热能。（×）12、传热问题的数学描述包括传热方程和单值性条件。（√）13、实际热机效率比卡诺热机效率小。（×）14、对流换热系数和导热系数一样，都是物质的物性参数。（×）15、热阻叠加原则适用的前提是串联路上各处热量传递相等。（√）16、稳态传热中，圆筒管壁沿半径方向的每一个壁面热流密度都相等。（×）17、黑色物体的吸收能力很强，而辐射能力很弱。（×）18、北方深秋季节，树叶容易结霜，结霜的部位是树叶的上面。（√）19、温度不同的等温面或等温线可以相交。（×）20、二维、稳态、常物性有内热源的导热微分方程式为。（√）21、通用气体常数对理想气体都是一个不变的常数。（√）22、理想气体绝热节流后温度不变。（√）23、在T—S图上，理想气体的定压线比定容线陡。（×）24、卡诺循环的热效率是。（√）25、空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的含量就越大。（×）26、任何动力循环，循环净功总等于循环净热量.（√）27、热力系是指所有参与热力过程的物体群。（×）28、绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增。（√）29、在导热能力方面，金属小于非金属，固态小于液态，但液态大于气态。（×）30、热扩散率反映了导热过程中材料的导热能力与沿途物质储热能力之间的关系。（√）31、常物性、稳态导热方程是（√）32、白体的反射能力强，吸收能力弱。（√）33、若速度边界层与热边界层同一厚度，普朗特数等于1。（√）四、计算题1．一封闭系统沿acb途径从状态a变化到状态b时，吸入热量80kJ/kg，并对外界做功30kJ/kg。若过程沿adb进行，系统做功10kJ/kg，问系统吸热多少？（2）当系统沿曲线从b返回到初态a，外界对系统做功20kJ/kg，则系统与外界交换热量的方向及大小如何？（3）若，求过程ad和db的吸热量？解：(1)对过程adb，由封闭系统热力学第一定律得：（2）对b-a过程，同样由封闭系统热力学第一定律得：即系统从b到a时，系统向外界放热70kJ/kg。（3）(定容过程膨胀功为0)对ad过程由封闭系统热力学第一定律得：对db过程由封闭系统热力学第一定律得：设一可逆卡诺热机中工作于1600℃和300℃的两个热源之间，工质从高温热源吸热400KJ，试求：（1）循环热效率；（2）工质对外作的净功；（3）工质向低温热源放出的热量。解：卡诺循环的热效率可表示为：所以一蒸汽管道，内外直径分别为90㎜、100㎜，管壁导热系数。在管道外壁面上覆盖两层隔热保温材料，内层厚度，导热系数；外层厚度，。蒸汽管道的内侧表面温度℃，保温材料外表面温度为50℃。试求：（1）各层单位管长热阻；（2）每米蒸汽管道的热损失；（3）各层接触面上的温度、。解：（1）各层单位管长热阻：管壁内保温层外保温层（2）单位管长热损失（3）、内燃机的气缸中有0.5kg空气，燃油由喷油嘴喷入，燃烧后产生的热量有84kJ为燃气所吸收，同时空气对外界做功为78kJ，试求空气（燃气）比热力学能的变化量。解：已知Q=84KJ，W=78KJ，所以由热力学第一定律可知：Q=△U+W所以△U=Q-W=84-78=6KJ。所以燃气比热力学能的变化量为6/0.5=12KJ。有一锅炉炉墙由三层组成，内层是厚的耐火砖层，导热系数=1.10W/m·℃；，外层是厚的红砖层，W/m·℃；两层中间填以，W/m·℃的石棉隔热层。已知炉墙内、外两表面温度℃和℃，试求通过炉墙的导热热流密度及红砖层的最高温度。解：（1）求热流密度，先计算各层单位面积的导热热阻㎡·℃/W㎡·℃/W㎡·℃/WW/㎡（2）求红砖层的最高温度红砖层的最高温度是红砖层与石棉之间的接触面积温度，所以℃6、如下图所示，一个电熨斗，电功率为1200W，底面竖直于环境温度为25℃的房间中，金属底板厚5mm，导热系数，面积A=300cm2。考虑辐射作用在内的表面传热系数h=80W/(㎡.K),确定稳态条件下底板两表面的温度。解：上述方程的通解为由左侧条件得：由右侧条件得：代入通解得：代入给定的数值后可得：=25+40000×=538℃=25+40000×=525℃如果有一台热效率为30%的热机，用来带动制冷系数为2.5的制冷机，求制冷机每从冷物体带走1kJ的热量，热机需要输入多少热量？解：8、可逆卡诺循环1-2-3-4-1如图所示。已知T1=600℃，T2=300℃，Q=3000kJ，试求：（1）循环做功量；（2）冷源吸热量及冷源熵增量；（3）如果由于不可逆使系统的熵增0.2kJ/K，求冷源多吸收多少热？循环少做多少功？解：将一个黑体表面的温度由27℃增加到810℃，求该表面的辐射力增加了多少倍？解：10、一块混凝土空心砖，结构尺寸如图所示，单位为mm。炉渣混凝土的热导率，空心部分的表观热导率。若左、右两侧温度差为30℃，分析该过程的热路形式，并求一块砖的导热量。解：该砖由上下可划分为7个从左到右的平行热流通道。