热工基础测试题含答案

热工基础测试题含答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.在热力学系统中，下列参数中属于状态参数的是（）。A.热量QB.功WC.熵SD.热效率η2.理想气体状态方程pVA.通用气体常数B.气体常数C.比热容D.压缩因子3.热力学第一定律的实质是（）。A.能量守恒与转换定律B.热力学第二定律的补充C.卡诺定理的推论D.能量贬值原理4.工质进行一个可逆绝热过程，其熵的变化量为（）。A.大于0B.小于0C.等于0D.不确定5.下列关于准平衡过程的描述，正确的是（）。A.过程中处处不存在不平衡势差B.过程中存在不平衡势差，但无限小C.过程一定是可逆过程D.过程中工质内部无摩擦6.在朗肯循环中，提高蒸汽初温，其他条件不变，则循环热效率（）。A.降低B.提高C.不变D.先提高后降低7.逆卡诺循环的制冷系数仅取决于（）。A.制冷剂的性质B.冷源温度和热源温度C.循环的不可逆程度D.制冷量的大小8.根据热力学第二定律，热机循环的热效率（）。A.总是小于1B.总是等于1C.可以大于1D.总是等于09.某绝热刚性容器内充有理想气体，若对外界做功，则气体的内能变化（）。A.增加B.减小C.不变D.无法确定10.导热基本定律（傅里叶定律）的表达式为（）。A.qB.qC.QD.N11.在对流换热过程中，普朗特数PrA.惯性力与粘性力的比值B.动量扩散能力与热量扩散能力的比值C.浮升力与粘性力的比值D.流速与温度场的比值12.管内湍流强制对流换热，常采用的关联式为（）。A.NB.NC.ND.N13.黑体是指（）。A.温度最高的物体B.颜色为黑色的物体C.吸收率等于1的物体D.辐射率等于0的物体14.灰体是指（）。A.吸收率不随波长变化的物体B.吸收率不随温度变化的物体C.表面颜色为灰色的物体D.单色吸收率等于1的物体15.换热器的效能-传热单元数法（ε-NTU法）中，NTU的定义是（）。A.B.C.D.16.两个物体之间的辐射换热，若在它们之间放置一块遮热板，且遮热板的发射率与原物体相同，则换热量将（）。A.增大B.减小C.不变D.不确定17.凝结换热中，珠状凝结的换热系数通常（）膜状凝结的换热系数。A.大于B.小于C.等于D.接近18.大空间自然对流换热的准则关联式中，格拉晓夫数GrA.流速对换热的影响B.浮升力与粘性力的相对大小C.温差对换热的影响D.物性对换热的影响19.下列材料中，导热系数最大的是（）。A.纯铜B.碳钢C.不锈钢D.玻璃棉20.肋片效率的定义是（）。A.肋片实际散热量/肋片假设整个表面处于肋基温度时的散热量B.肋片实际散热量/无肋片时的散热量C.肋片表面积/光管表面积D.肋片温度/流体温度二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。全部选对得3分，选错得0分，少选得1分）1.下列属于强度性参数的是（）。A.压力B.温度C.比体积D.密度2.下列关于不可逆过程的说法，正确的有（）。A.自然界实际发生的过程都是不可逆过程B.不可逆过程总是导致孤立系统熵增C.有摩擦的过程一定是不可逆过程D.不可逆过程无法在状态图上表示3.提高朗肯循环热效率的途径包括（）。A.提高蒸汽初压力B.提高蒸汽初温度C.降低乏汽压力（背压）D.采用回热循环4.影响对流换热系数大小的因素有（）。A.流体的物性（如ρ,B.流动的状态（层流或湍流）C.换热表面的几何形状和尺寸D.流体有无相变5.传热系数K的大小取决于（）。A.对流换热系数和B.间壁的导热系数λ和壁厚δC.污垢热阻D.辐射换热系数6.下列关于黑体辐射定律的描述，正确的有（）。A.普朗克定律描述了黑体辐射能按波长的分布规律B.维恩位移定律指出峰值波长与温度成反比C.斯蒂芬-玻尔兹曼定律指出黑体辐射力与温度的四次方成正比D.基尔霍夫定律表明在热平衡条件下，吸收率等于发射率7.导热微分方程中，包含的非稳态项涉及到（）。A.时间τB.密度ρC.比热容cD.内热源Φ8.沸腾换热中，核态沸腾区的特点有（）。A.气泡在加热面个别点上产生B.换热系数高C.壁面温度低于饱和温度D.随着温差增加，热流密度迅速增加9.下列属于强化传热技术的的是（）。A.增加换热面积（如加装肋片）B.提高流体流速C.改变流体物性D.使用扰流元件10.热电联产循环的主要优点包括（）。A.提高了燃料的热利用率B.同时提供电能和热能C.减少了冷源损失D.降低了发电设备的初投资三、填空题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。请将答案写在横线上）1.热力学温标的单位是________，符号是________。2.理想气体的比热容比γ（绝热指数）等于________与________之比。3.在p−4.卡诺循环由两个________过程和两个________过程组成。5.热力学第二定律的开尔文表述为：不可能从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生________。6.水蒸气的定压发生过程包括预热、汽化和________三个阶段。7.压缩因子Z的定义式为________，对于理想气体，Z的值为________。8.傅里叶定律中的负号表示热流方向与温度梯度的方向________。9.毕奥数Bi10.努塞尔数Nu11.大空间自然对流换热的准则方程通常表示为Nu=C12.角系数表示表面1发出的辐射能中________落到表面2上的百分数。13.灰体的吸收率α与发射率ε之间的关系是________。14.在顺流布置的换热器中，冷流体的出口温度________（填“可以”或“不可以”）超过热流体的出口温度。15.导热系数λ的单位是________（用SI基本单位表示）。四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）1.简述热力学系统与外界进行能量传递的两种基本方式及其区别。2.什么是热力学第三定律？它对熵的计算有何意义？3.写出努塞尔数、雷诺数和普朗特数的定义式，并说明各自的物理意义。4.简述膜状凝结和珠状凝结的机理区别，并说明哪种换热效果更好。5.试分析为什么逆流换热器比顺流换热器的传热效率更高（在相同的冷热流体进出口温度及传热系数下）。五、计算分析题（本大题共4小题，共70分。要求写出必要的公式、计算过程和结果，只写出结果不得分）1.（15分）1kg空气（视为理想气体）初始状态为=0.5MPa，=500K，经历一个可逆绝热膨胀过程至=0.1(1)求膨胀终了温度；(2)求过程中气体对外所做的技术功；(3)求过程中气体内能的变化量Δu2.（15分）一墙壁由三层材料组成，内层为红砖=0.7W/(m·K)，厚度=240mm；中间层为保温层=0.05W(1)通过墙壁的稳态导热热流密度q；(2)红砖与保温层交界面处的温度。3.（20分）温度为C、流速为1.5m/s的空气，横掠直径为20mm的圆管。管壁温度保持在C。空气在膜温度=C下的物性参数为：λ=横掠单管对流换热的实验关联式为：Nu=CRP。当R(1)计算雷诺数Re(2)计算对流换热系数h；(3)若管长为1m4.（20分）两块无限大平行平板，表面发射率分别为=0.5和=0.8，温度分别为=800K和(1)推导两灰体平板间的辐射换热网络模型及辐射换热量计算公式；(2)计算两板间的辐射换热量（单位面积）；(3)若在两板之间放置一块发射率=0.1的遮热板，且遮热板两侧发射率相同，求此时的辐射换热量，并比较换热量减少的比例。参考答案与评分标准一、单项选择题（每小题2分，共40分）1.C2.B3.A4.C5.B6.B7.B8.A9.B10.A11.B12.C13.C14.A15.A16.B17.A18.B19.A20.A二、多项选择题（每小题3分，共30分）1.ABCD2.ABC3.ABCD4.ABCD5.ABCD6.ABCD7.ABCD8.ABD9.ABCD10.ABC三、填空题（每小题2分，共30分）1.开尔文，K2.定压比热容（），定容比热容（）3.陡峭4.等温，绝热5.其他影响6.过热7.p/8.相反9.对流换热10.对流换热系数，导热系数11.格拉晓夫12.直接13.α14.不可以15.W四、简答题（每小题6分，共30分）1.答：两种基本方式是做功和传热。（2分）区别：(1)做功：通过宏观物体的有序运动（如活塞移动、轴转动）来传递能量，伴随着物体整体宏观位移或某种规则运动，其作用是将有序能量（如机械能）转化为内能或反之。（2分）(2)传热：通过微观粒子的无序运动（碰撞、扩散）来传递能量，不需要物体发生宏观位移，仅依靠温差驱动，是系统边界处微观相互作用的结果，直接传递的是内能。（2分）2.答：热力学第三定律表述为：不可能通过有限的过程使一个物体的温度降到热力学温标的零度。（或：绝对零度不能达到。）（2分）意义：它为熵的计算提供了一个基准点。根据热力学第三定律，在绝对零度时，纯物质完美晶体的熵为零。这使得我们可以计算物质在任意状态下的绝对熵值，而不仅仅是熵的变化量，对于化学反应等过程的熵变计算至关重要。（4分）3.答：定义式：努塞尔数Nu=；雷诺数Re物理意义：NuRePr4.答：机理区别：膜状凝结：凝结液能润湿壁面，在壁面上形成一层完整的液膜，凝结放出的潜热必须通过液膜传给壁面，液膜成为主要热阻。（3分）珠状凝结：凝结液不能润湿壁面，在壁面上形成一个个液珠，液珠长大后滚落，在此过程中液珠之间暴露出壁面，蒸汽直接与裸露的壁面接触换热。（1分）比较：珠状凝结的换热效果远好于膜状凝结。因为珠状凝结中，蒸汽直接与壁面换热，不存在液膜这一主要的导热热阻，且液珠的滚动具有冲刷和扰动作用，极大地强化了传热。（2分）5.答：在相同的冷热流体进出口温度及传热系数下，逆流换热器比顺流换热器的传热效率更高，主要原因是平均温差不同。（2分）(1)顺流布置时，冷热流体在同一端进入，随着换热进行，热流体温度下降，冷流体温度上升，两流体间的温差沿程迅速减小，导致对数平均温差（LMTD）较小。（2分）(2)逆流布置时，冷热流体从两端分别进入，热流体从高温端流向低温端，冷流体从低温端流向高温端。除了极小的区域外，冷热流体的温差在换热器各截面上都保持相对较高的水平，因此其对数平均温差（LMTD）大于顺流布置。（2分）根据传热方程Q=KAΔ，在K和A相同的情况下，五、计算分析题（共70分）1.（15分）解：(1)求膨胀终了温度对于理想气体可逆绝热过程，有=(代入数据：=500计算得：≈500(2)求技术功可逆绝热过程技术功等于焓降：=−=1005≈185(3)求内能变化ΔΔ其中==ΔuΔu（注：Δu2.（15分）解：(1)求热流密度q通过多层平壁的稳态导热热流密度公式为：q=单位换算：=计算总热阻：=+温差Δq=(2)求交界面温度根据热流密度相等原则：q===18=183.（20分）解：(1)计算雷诺数R定性尺寸为管外径d=0.02m，流速uReRe因为1671在40∼40000范围内，且小于临界值（通常外掠圆柱(2)计算对流换热系数h选用关联式：Nu代入数据：NuNu根据Nuh=h≈(3)计算单位管长散热量换热面积A=πdL，单位管长温差ΔΦ=Φ≈4.（20分）解：(1)辐射网络模型及公式推