热工期末试卷-(6)

1西南交通大学热工基础期末试卷3参考答案课程代码2030600课程名称热工基础考试时间120分钟题号一二三四总成绩得分阅卷教师签字：一、判断下列说法是否正确（每题1分，共10分）：1、气体流经渐缩喷管，其出口截面的流速不可能超过当地音速。（√）2、使系统熵增大的过程必为不可逆过程。（×）3、理想气体的热力学能、焓和熵都是温度的单值函数。（×）4、无耗散效应的准静态过程为可逆过程。（√）5、热效率较高的发动机，循环净功也一定较大。（×）6、等量的高温热量与低温热量具有相同的品质。（×）7、因为熵是状态参数，所以熵流和熵产也都是状态参数。（×）8、热力学中作为状态参数的压力是绝对压力。（√）9、若湿空气的含湿量不变，当温度升高时，其吸湿能力增强。（√）10、气体经绝热节流后，焓不变，因此绝热节流的整个过程是等焓过程。（×）二、填空（每题3分，共15分）：1、某理想气体经历一不可逆吸热过程后，其熵流ΔSf＞0，熵产ΔSg＞0，总熵ΔS＞0。2、柴油机混合加热理想循环的压缩比ε↑、升压比λ↑、预胀比ρ↓、热效率ηt增加。3、气体经历一可逆定容过程，w=0；经历一可逆定压过程，wt=0。4、气体流经一喷管后，压力↓、流速↑、流量不变。5、紊流受迫对流换热的机理是：在壁面及层流边界层区域为热导热，而在其它区域主要为热对流。班级学号姓名密封装订线密封装订线密封装订线2三、简答题（每题5分，共20分）：1、说明非稳态导热计算中什么条件下可以采用集总参数法？答：当物体表面的对流换热热阻远大于内部导热热阻时，可将物体看作一个质点，即近似认为物体内部温度处处相等。用毕渥准则判断，即当Bi≤0.1或BiV≤0.1M时可以采用集总参数法。2、某理想气体经历可逆等温吸热过程1-2，可逆多变膨胀过程2-3（1＜n＜κ），可逆等温放热过程3-4，等熵压缩过程4-1。请画出该循环的p-v图和T-s图。3、在lgp—h图上画出蒸气压缩制冷的理论循环图，并用线段分别标出单位质量制冷剂的制冷量q2和压缩机的耗功量w0。4、如图所示，1、2表面在同一平面上，均垂直于表面3，A1=3m2，A2=4m2，A3=6m2,现已求得X3,2=0.16，X3，1+2=0.18，求X1，33解：利用角系数的可加性，有：X3，1+2=X3，1+X3,2求得：X3,1=X3，1+2－X3,2=0.18－0.16=0.02再利用角系数的相对性，有：A1X1，3=A3X3,1所以X1，3=A3X3,1/A1=6×0.02/3=0.04四、计算题（共55分）1、在一具有可移动活塞的封闭气缸中，储有温度t1=45℃、表压力pg1=80kPa的氧气1kg。先在定压下对氧气加热至状态2，加热量为40kJ；然后又经n=1.2的多变过程膨胀到初温，即t3=45℃，此时表压力pg3=18kPa。设氧气的定压比热cp=909.3J/（kg·K），Rg=259.8J/（kg·K），大气压力为0.1MPa。试计算：（1）该过程中焓及熵的变化量；（2）系统对外所作的膨胀功。（15分）解：（1）该过程中焓及熵的变化量已知：t1=t3=45℃，所以0hp1=pg1+pb=80+100=180kPap3=pg3+pb=18+100=118kPa)KJ/(kg(706.109180118ln8.259lnln13g13ppRTTcsp（2）系统对外所作的膨胀功)(1)(32g1213221TTnRvvp利用理想气体状态方程可求得：4/kg)m(459.0101803188.2593311g1pTRv1-2定压加热量：)(12TTcqpK99.3613183.9091040312TcqTp/kgm522.01018099.3618.2593322g2pTRvkJ483.6810143.571034.11)31899.361(12.18.259)459.0522.0(10180)(1)(33332g121TTnRvvpw2、用平底锅烧开水，锅底有一层3mm厚的水垢，水垢导热系数为1W/（m·K),当热流密度为4.24×104W/m2时，与水接触的锅垢表面温度为110℃，试问此时锅底与水垢接触面的温度为多少？（13分）解：设锅底与水垢接触面的温度为t1，与水接触的锅垢表面温度为t2，通过水垢层的热流密度为/21ttrtq℃2.2371101003.01024.4421tqt53、如图所示，三个无限大的平行平板，平板1的温度为1200K，平板2的温度为600K，且ε1=0.2，ε2=0.8，ε3=0.5，求平板3的温度，并画出热路图、标出热阻（平板3的导热热阻不计）。（15分）解：对无限大平行平板，A1＝A2＝A3＝A，各板之间的角系数均为1，故可由辐射换热的基本公式111111113311113b1b3333,111113b1b3,1AAAEEAXAAEEΦ导得11110010067.53143413,1TTAΦ3个平行平板的辐射换热热路为串联热路，1、3板和3、2板之间的热流密度相等，由于板面积相等，所以辐射换热量相等。即2,32342433143413,111110010067.511110010067.5ΦTTATTAΦ424331434123100100111100100111TTTT25.211123611131代入求解，得K26.9012T6热路图如下（各热阻已标出）：4、在一换热器中，热流体的进出口温度分别为300℃和200℃，冷流体的进出口温度分别为40℃和150℃，流动方式为逆流，换热器的散热面积为30m2，传热系数k为100W/（m2·℃），求换热器的传热量。（12分）解：逆流时的对数平均温差为℃95.154160150ln)40200()150300(lnminmaxminmaxmttttt换热器的传热量kW84.46495.15430100mtkAQ