热工期末试卷-(3)

1西南交通大学《热工基础》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、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、填空（每题3分，共18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=500kPa，流速c1≈0，背压pb=100kPa，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，其最佳压力比按照耗功最小原则确定，最佳压力比为初终ppz。4、提高柴油机混合加热理想循环的定容升压比λ，增大定压预胀比ρ，其热效率ηt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、出口班级学号姓名密封装订线密封装订线密封装订线2温度分别为10℃和50℃，其对数平均温差为24.663℃。三、选择题（每题2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）：12345678910CBCCCABBCB1、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＜1B：1＜n＜κC：n＞κ3、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dSf=δQ／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310、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、3kg温度为80℃的热水在绝热容器中与5kg温度为20℃的冷水等压混合，水的比热为4.187kJ/(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=c00,0UWQWUQ由闭口系能量方程：K5.315532935353300CHC1C1HH2C12CH12HCHmmTmTmTTTcmTTcmUUVV）（）（即固体或液体cp=cV=c，熵变的计算公式为：1221lndddTTmcTTmcSTTmcSC12C1H2HCHisolnlnTTcmTTcmSSSkJ/K1382.02935.315ln53535.315ln3187.4该闭口绝热系的熵增相当于孤立系熵增，0isoS，故该混合过程为不可逆过程。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100kPa、20℃，经压气机压缩到500kPa，空气流量为4kg/s。燃气轮机入口处的燃气温度为900℃。试在p-v图、T-s4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=1.03kJ/(kg·K)，且为常量]。（14分）解：已知：kPa1001p；K293273201T；kPa5002p；K11732739003T；kg/s4m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K4641005002934.14.011212ppTTkW8.704)()(12m12mcTTcqhhqwp；3～4为定熵过程K74150010011734.14.013434ppTTkW4.1781)()(43m43mtTTcqhhqwp%56.39528.2:14.1781/8.704/tcww%9.364642931121tTT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ρc=3721kJ/（m3·K），导热系数λ=35W/（m·K），试问10min后钢球的温度。（12分）解：1.0＜017.03510250243hRBi可用集总参数法56285.0601010501037216246033eeecdhcVhA6285.0f0f0tttt℃97.29330)30450(6285.0)(6285.0ff0tttt4、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：∵A1A2∴)(4w41b111TTAΦ热电偶与烟气之间对流换热：)(1f12TThAΦ在稳态下：21ΦΦ∴℃02.576K02.849)(4w41b11fTThTT为减少测量误差，可采取以下措施：①减少1（采用磨光热电偶表面的方法，但往往由于生锈和污染而降低效果）；②提高接点处的h值（可采用抽气装置来加大流速）；③管外敷以绝热层，使Tw↑；④加设遮热罩（如图遮热罩两端是空的，烟气能与接点接触）。