2008熱工學考試標準答案僅供參考1216

1、08/09 學年熱工學期末考試一、填空題（每空 1 分,合計 30 分）:1.理想氣體在一熱力過程中，其熱力學能增加 50J 同時外界對系統(tǒng)做功為 100J。則該熱力系統(tǒng)傳給外界的熱量為-50 J。2.熵增加的過程不一定（填一定或不一定）就是不可逆過程。3.已知當地大氣壓為 0、1Mpa，壓力容器中被測工質的壓力為0、05 MPa，此時該工質壓力的測量應選用真空計（真空計或壓力表）測壓計。4.卡諾循環(huán)熱機，從 200C熱源吸熱，向 30C冷源放熱，若吸熱功率就是 10kW,則輸出功率 為_ 8、5kW _。5.某雙原子理想氣體的定壓比熱為 14、32kJ/（kg K），則其定容比熱可近似認為等

2、于 10、23kJ/（kg K）。6.水蒸汽的汽化潛熱在低溫時較大，在高溫時較小，在臨界溫度為零。7.卡諾循環(huán)分別由兩個等溫過程與兩個絕熱過程組成。8.在熱傳導過程中，熱流密度指向溫度降低（升高或降低）的方向，因此與該處溫度梯度方向相反。9.理想氣體在一剛性絕熱容器中自由膨脹，則該氣體做功為零，其溫度將不變。10.在蒸汽動力循環(huán)中，提高汽輪機入口蒸汽的壓力將使循環(huán)熱效率增大；而提高出口蒸汽的壓力將使循環(huán)熱效率減小。11.同一理想氣體從同一初態(tài)分別經定溫壓縮、絕熱壓縮與多變壓縮（1 n0。13.理想氣體多變指數 n=0,系統(tǒng)與外界傳熱量 q=_h2-bj一;多變指數 n =，系統(tǒng)與外界 傳熱量

3、q=_U2-U1一。班級:姓名：學號:時間:100 分鐘考試形式：開卷得分:14.某蒸汽動力廠，鍋爐的蒸汽產量D=180X103kg/h,輸出功率 P=55000kW,全廠耗煤G=19、5t/h 煤的發(fā)熱值為 QH=30X03kJ/kg。蒸汽在鍋爐中的吸熱量 q=2680kJ/kg。則 該動力廠的熱效率為41、04% ,鍋爐的效率為 82、5%。15.在三種基本傳熱方式中，必須依靠宏觀運動實現的傳遞方式就是熱對流，通過微觀粒子熱運動傳遞熱量的方式稱為熱傳導，在真空中亦可實現的傳熱方式就是熱輻射。16.在 p-v 圖上,n=0、6 的氣體膨脹過程線位于定壓線與定溫線之間，該過程與外界的換熱情況為

4、吸熱。二、 判斷正誤（每題 1 分,合計 10 分）:1.氣體邊膨脹邊放熱就是可能的。（V）2.由理想氣體組成的封閉系統(tǒng)吸熱后其溫度必定增加。（X）3.比熱就是過程量，適用于一切氣體,它的大小與過程有關。（X）4.物體等溫面之間距離越小，表示該處溫度變化越劇烈。（V）5.自然界的過程都就是朝著熵增的方向進行的，因此熵減小的過程不可能實現。（X）6.在一維穩(wěn)態(tài)導熱的前提下，平板內部溫度分布將呈線性關系。（X）7.卡諾循環(huán)的熱效率永遠小于 1。（V）8.對于過熱水蒸氣汗度X1。（X）9.膨脹功、流動功與技術功都就是與過程的路徑有關的過程量。（X）10.在水的定壓加熱過程中，飽與水向干飽與蒸汽的轉變

5、階段，由于溫度為定值，因此其熱 力學能與焓值均保持不變。（X）三、 名詞解釋（每題 3 分，合計 15 分）1.卡諾定理第一種表述:在相同的高溫熱源與低溫熱源間工作的一切可逆熱機具有相同的熱效 率,與工質的性質無關。第二種表述:在相同高溫熱源與低溫熱源間工作的任何不可逆熱機的熱效率，都小于可逆熱機的熱效率。本題回答上述兩者之一均可。2.孤立系統(tǒng)與外界既無能量（功、熱量）交換又無物質交換的系統(tǒng)。3.流動功對于開口系統(tǒng)而言，當工質流過熱工設備時,推動其流動而作的功稱為流動功。4.溫度梯度在同一時刻，溫度場中溫度相同的點所連成的線或面稱為等溫線或等溫面，而等溫面 法線方向的溫度變化率稱為溫度梯度。5

6、.干度濕蒸汽中所含有的干飽與蒸汽的質量分數稱為濕蒸汽的干度。四、簡答題（每題 4 分,合計 20 分）:1.如圖所示，空氣工質（絕熱指數 k=1、4）的四類基本過程線已在圖中繪出，完成下列要求：（1）在圖中標示出四條線分屬的過程性質；（2）近似畫出 n=1、2 的膨脹過程 1-2 與 n=1、6 的壓縮過程 1-3（狀態(tài)點 1 為各過程線 交點位置）,并確定這兩個過程的功與熱量的正負號及熱力學能的變化情況（注意：給出必要說明）。VS答:基本過程線及多變過程線1-2、1-3如圖所示。其中, :代表定容線；:代表定壓線； :代表定溫線；根據多變過程性質， 匹 （糾n,E（也）n二若vT,則口若vJ

7、則TTop1v2T,v2對于膨脹過程1-2:TvT,Tj,.w0;u；;而T-s圖中，其過程線位于絕熱線右側，過程吸熱。對于壓縮過程1-3:TvjTT,.w TBT0)的熱 源接觸，達到平衡后再被冷卻到環(huán)境溫度 T。,其熵變?yōu)镾3；試說明這三個過程S,、S與S3的大小關系并予以解釋。答：3= S2=S3,熵就是狀態(tài)參數，只與首末狀態(tài)有關，由于三塊金屬的初溫、終溫 均相同，因此熵變相同。5.已知在定溫過程中，其熱量可用下式求解:q PiWIn也。眾所周知，理想氣體的任一Vi狀態(tài)參數都可表示為其她狀態(tài)參數的函數形式，據此就是否可以認為定溫過程中的熱 量就是一狀態(tài)量，而與途徑無關？為什么？答:熱量就

8、是過程量，雖然上式中q可以表示為p、v的函數形式,但式中q實際含有兩個狀態(tài)點的v值,因此不能認為q為狀態(tài)量。五、計算/說明題(合計 25 分):1.爐墻由一層耐火磚與一層紅磚構成，厚度都為 250mm,熱導率分別為 0、6W/(m K)與 0、4W/(m K),爐墻內、外壁面溫度分別維持 700C與 80C不變。(本題 6 分)(1) 試求通過爐墻的熱流密度；(2) 如果用熱導率為 0、076 W/(m K)的珍珠巖混凝土保溫層代替紅磚層，并保持通 過爐墻的熱流密度及其她條件不變，試確定該保溫層的厚度。解：(1)根據多層復壁導熱計算公式:8700 800.250 | 0.2500.60.459

9、5.2W/m2(2)若由珍珠巖混凝土保溫層代替紅磚層,則根據tW1tw2-1 +1 2700 800.250+20.60.076595.2可得:247.5mm2.如圖所示,T-s 圖上給出了兩個熱力循環(huán):1-2-5-6-1 為卡諾循環(huán),1-2-3-4-1 為不可逆循 環(huán)。其中 2-3 為不可逆絕熱膨脹過程,4-1 為不可逆絕熱壓縮過程。求：(1) 兩循環(huán)的凈功；(2) 兩循環(huán)的熱效率。(本題 6 分)2 000P3005.66,6解：對于循環(huán)1-2-5-6-1:凈功0= （2000-300）X（5、6-1、2） =7480kJ/kg熱效率n=7480/（5、6-1、2）X2000=85%對于循

10、環(huán)1-2-3-4-1:凈功W1=7480+0、5X（1、2-0、8）X1700 +0、5X（6、6-5、6）X1700=8670kJ/kg熱效率n=8670/ （6、6-0、8）X300+8670=83、3%3.柴油機氣缸中的燃氣，膨脹過程開始時的狀態(tài)為 p1=8MPa,t1=1300C,過程終了時的狀 態(tài)為 P2=0、4MPa,t2=400C,假定燃氣具有空氣性質，且過程可逆，試按平均比熱容計算 燃氣比熵的變化量，并判斷過程就是吸熱還就是放熱。(本題 6 分)已知:Cp1300 C0C1.117kJ/（kg K）,c400 Cp 0 C1.028kJ/ （kg K） CP：CP 0t2CP

11、|ot1t2t12dT.Cp1Tj28 400 1117 13001.157kJ/（kg.K）900.P2In 一P16731.157 In0.2871573T2CPln 一T1.0.4InRgInP1122.5J /kg8Vs4.一定量的空氣(k CpJCv=1、4),經過下列四個可逆過程組成的循環(huán)，填充下表所缺數據,并完成：(1) 計算循環(huán)功及熱效率。(2) 分析各個過程性質，并將該循環(huán)定性地表示在 p-v 與 T-s 圖上。(本題 7 分)過程Q/kJ U/kJW/kJ1-2210015006002-30-120012003-4-900-90004-10600-600解：(1)循環(huán)功W=600+1200-600=1200kJ;吸熱量Q1=2100kJ;熱效率 滬W