河南理工大學(xué)-2008-2009--學(xué)年第-2-學(xué)期-《工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)》期末試卷(A卷)(共5頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 密封線(xiàn)河南理工大學(xué) 2008-2009 學(xué)年第 2 學(xué)期專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 密封線(xiàn)工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)試卷（A卷）總得分閱卷人復(fù)查人考試方式本試卷考試分?jǐn)?shù)占學(xué)生總評(píng)成績(jī)比例 閉卷 70 %一、填空題 分?jǐn)?shù)10得分1卡諾機(jī)A工作在927和T的兩個(gè)熱源間，卡諾機(jī)B工作在T和27的兩個(gè)熱源間。當(dāng)此兩個(gè)熱機(jī)的熱效率相等時(shí)，T熱源的溫度為 K。2物體能全部吸收外來(lái)射線(xiàn)，這種物體稱(chēng)為 ，物體的單色黑度不隨波長(zhǎng)而變化的物體稱(chēng)為 。3在換熱器中，冷熱流體沿?zé)岜砻娌粩嗟匚蘸头懦鰺崃?，故溫度沿整個(gè)熱表面是不斷變化的，常采用 表示其平均溫度，它的表達(dá)式為

2、 。4熱量傳遞的推動(dòng)力是 ，質(zhì)量傳遞的推動(dòng)力是 。5理想氣體經(jīng)一絕熱自由膨脹過(guò)程至終態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)能 ，系統(tǒng)溫度 。（填增大，減小或不變）。二、名詞解釋 分?jǐn)?shù)12得分1. 平衡狀態(tài)2. 第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)3.露點(diǎn)溫度4. 第二類(lèi)邊界條件5. 對(duì)流換熱6. 熱輻射1平衡狀態(tài)：熱力系在無(wú)外界的影響下，宏觀(guān)性質(zhì)不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。2第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)：從單一熱源取得熱量并使之完全變?yōu)闄C(jī)械能而不引起其它變化的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。3露點(diǎn)溫度：未飽和濕空氣在水蒸汽分壓力不變的情況下，冷卻至飽和濕空氣時(shí)的溫度。4第二類(lèi)邊界條件：給定物體表面上的熱流密度分布隨時(shí)間的變化關(guān)系。5對(duì)流換熱：流體與固體壁面直接接觸而發(fā)生的熱量傳遞。6熱

3、輻射：由于自身溫度或熱運(yùn)動(dòng)的原因而激發(fā)的電磁波傳播。三、 （評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每小題5分） 分?jǐn)?shù)30得分分?jǐn)?shù)30得分三、 簡(jiǎn)答題 1試將滿(mǎn)足以下要求的理想氣體多變過(guò)程在圖上表示出來(lái)：1.將卡諾循環(huán)在圖和上表示出來(lái)，并在圖中用面積表示做功大小。2.為什么余隙容積又叫有害容積？3簡(jiǎn)述水的相變過(guò)程在上的規(guī)律。4電影泰坦尼克號(hào)里，男主人公杰克在海水里被凍死而女主人公羅絲卻因躺在筏上而幸存下來(lái)。試從傳熱學(xué)的觀(guān)點(diǎn)解釋這一現(xiàn)象密封線(xiàn)5.下圖為一組電子元件的散熱，試分析：（1）為增強(qiáng)散熱，這些元件是集中還是分散放置？（2）如果某一元件對(duì)溫度要求較高或不能承受較高溫度，則應(yīng)放在什么位置，為什么？6有一臺(tái)鋼管換熱器，熱水

4、在管內(nèi)流動(dòng),空氣在管束間作多次折流橫向沖刷管束以冷卻管內(nèi)熱水。有人提出,為提高冷卻效果,采用管外加裝肋片并將鋼管換成銅管。請(qǐng)你評(píng)價(jià)這一方案的合理性。三、 （評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每小題5分） 分?jǐn)?shù)30得分oTsopv12.(1)余隙容積使氣缸吸氣容積減小，使壓氣機(jī)生產(chǎn)量減?。?（2）排氣壓力越高，有效容積減小，當(dāng)排氣壓力高到一定程度，壓氣機(jī)無(wú)法吸氣。3水的相變過(guò)程可以歸納為一點(diǎn)（臨界點(diǎn)）、兩線(xiàn)（飽和液態(tài)線(xiàn)，飽和汽態(tài)線(xiàn)）、三區(qū)（液相區(qū)，汽液兩相共存區(qū)，汽相區(qū)）、五態(tài)（未飽和態(tài)，飽和水態(tài)，濕飽和蒸汽態(tài)，干飽和蒸汽態(tài)和過(guò)熱蒸汽態(tài)）。4. 杰克在海水里其身體與海水間由于自然對(duì)流交換熱量，而羅絲在筏上其身體與空氣之

5、間產(chǎn)生自然對(duì)流。在其他條件相同時(shí)，水的自然對(duì)流強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于空氣，因此杰克身體由于自然對(duì)流散失能量的速度比羅絲快得多。因此杰克被凍死而羅絲卻幸免于難。5. (1)分散放置要好，能有效削弱邊界層。(2)應(yīng)將對(duì)溫度要求較高的電子元件放在前端，此時(shí)在電子元件表面形成的邊界層較薄。6該換熱器管內(nèi)為水的對(duì)流換熱，管外為空氣的對(duì)流換熱，主要熱阻在管外空氣側(cè)，因而在管外加裝肋片可強(qiáng)化傳熱。注意到鋼的導(dǎo)熱系數(shù)雖然小于銅的，但該換熱器中管壁導(dǎo)熱熱阻不是傳熱過(guò)程的主要熱阻，因而無(wú)需將鋼管換成銅管。四、 計(jì)算題 分?jǐn)?shù)48得分1.空氣在某壓氣機(jī)中被壓縮。壓縮前空氣的參數(shù)是p1=0.1MPa, v1=0.845m3/kg

6、; 壓縮后的參數(shù)是p2=0.8MPa, v2=0.175m3/kg。假定在壓縮的過(guò)程中，1kg空氣的熱力學(xué)能增加146kJ, 同時(shí)向外放出熱量50kJ,壓氣機(jī)每分鐘生產(chǎn)壓縮空氣10kg。求：（1）壓縮過(guò)程中對(duì)每公斤氣體所作的功；（2）每生產(chǎn)1kg的壓縮氣體所需的功；（3）帶動(dòng)此壓氣機(jī)至少要多大功率的電動(dòng)機(jī)？1（1）壓縮過(guò)程所作的功 分析可知，在壓縮過(guò)程中，進(jìn)、排氣閥均關(guān)閉，因此取汽缸中的氣體為熱力系，（1分）由閉口系能量方程得： （3分） （2）生產(chǎn)壓縮空氣所需的功 選氣體的進(jìn)出口、汽缸內(nèi)壁及活塞左端面所圍空間為熱力系，由開(kāi)口系能量方程得（1分） （ 4分）（3）電動(dòng)機(jī)的功率 （3分）2一可逆

7、熱機(jī)在質(zhì)量相同的熱物體和冷物體之間工作。熱物體的初溫為，冷物體的初溫為，兩物體始終保持壓力不變，且無(wú)相變，試求：（1）此系統(tǒng)最終達(dá)到平衡時(shí)的溫度；（2）該熱機(jī)總共輸出的功量；（3）如兩物體直接接觸進(jìn)行熱交換至溫度相等，求平衡溫度及兩物體總熵的變化。2（1）取熱物體、冷物體及熱機(jī)為孤立系，設(shè)系統(tǒng)平衡是的溫度為，則 （1分） 因，故 （2分）即 ，所以系統(tǒng)平衡時(shí)的溫度 。（2分） （2）熱物體為有限熱源，過(guò)程中放出熱量，冷物體為有限冷源，過(guò)程中吸收熱量 ， （1分） 熱機(jī)為可逆熱機(jī)時(shí)，作功量最大， （2分） （3）平衡溫度由能量平衡方程式求得，即 （1分） 故 （1分） 兩物體組成系統(tǒng)的熵的變化量

8、為 （2分） 3、由三層材料組成的加熱爐爐墻。第一層為耐火磚。第二層為硅藻土絕熱層，第三層為紅磚，各層的厚度及導(dǎo)熱系數(shù)分別為d1240mm，1=1.04W/(m·)， d250mm, 2=0.15W/(m·)，d3115mm, 3=0.63W/(m·)。爐墻內(nèi)側(cè)耐火磚的表面溫度為1000。爐墻外側(cè)紅磚的表面溫度為60。試計(jì)算硅藻土層的平均溫度及通過(guò)爐墻的導(dǎo)熱熱流密度。已知 d10.24m, l1=1.04W/(m×) d20.05m, l2=0.15W/(m×) d30.115m, l3=0.63W/(m×) t1=1000 t2=6

9、0 （2分）（4分）（2分）（2分）（2分） 4如果測(cè)得室內(nèi)外空氣的溫度分別為15、0，墻體厚度為20cm。已知墻體的導(dǎo)熱系數(shù)為0.5 W/mK，空氣與墻體內(nèi)表面對(duì)流傳熱系數(shù)為 h=5W/m2K，空氣與墻體外表面對(duì)流傳熱系數(shù)為 h=4W/m2K，求房間內(nèi)外墻表面的溫度及熱流大小。tw1tw2tair2tair1h2kh14.總的熱阻為 （3分）由已知得: ，得（1分） （1分）熱流： （3分）內(nèi)墻溫度： （2分）外墻溫度： （2專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 密封線(xiàn)河南理工大學(xué) 2008-2009 學(xué)年第 1 學(xué)期專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 密封線(xiàn)工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)（A卷）標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)總得分

10、閱卷人復(fù)查人考試方式本試卷考試分?jǐn)?shù)占學(xué)生總評(píng)成績(jī)比例 閉卷70% 分?jǐn)?shù)10得分一、 （評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每小題2分） 1600 2. 黑體，灰體 3. 對(duì)數(shù)平均溫度， 4. 溫度差，濃度差 5不變，不變 分?jǐn)?shù)12得分二、 （評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每小題2分） 1平衡狀態(tài)：熱力系在無(wú)外界的影響下，宏觀(guān)性質(zhì)不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。2第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)：從單一熱源取得熱量并使之完全變?yōu)闄C(jī)械能而不引起其它變化的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。3露點(diǎn)溫度：未飽和濕空氣在水蒸汽分壓力不變的情況下，冷卻至飽和濕空氣時(shí)的溫度。4第二類(lèi)邊界條件：給定物體表面上的熱流密度分布隨時(shí)間的變化關(guān)系。5對(duì)流換熱：流體與固體壁面直接接觸而發(fā)生的熱量傳遞。6熱輻射：由于自

11、身溫度或熱運(yùn)動(dòng)的原因而激發(fā)的電磁波傳播。三、 （評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每小題5分） 分?jǐn)?shù)30得分oTsopv12.(1)余隙容積使氣缸吸氣容積減小，使壓氣機(jī)生產(chǎn)量減??； （2）排氣壓力越高，有效容積減小，當(dāng)排氣壓力高到一定程度，壓氣機(jī)無(wú)法吸氣。3水的相變過(guò)程可以歸納為一點(diǎn)（臨界點(diǎn)）、兩線(xiàn)（飽和液態(tài)線(xiàn)，飽和汽態(tài)線(xiàn)）、三區(qū)（液相區(qū)，汽液兩相共存區(qū)，汽相區(qū)）、五態(tài)（未飽和態(tài)，飽和水態(tài)，濕飽和蒸汽態(tài)，干飽和蒸汽態(tài)和過(guò)熱蒸汽態(tài)）。4. 杰克在海水里其身體與海水間由于自然對(duì)流交換熱量，而羅絲在筏上其身體與空氣之間產(chǎn)生自然對(duì)流。在其他條件相同時(shí)，水的自然對(duì)流強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于空氣，因此杰克身體由于自然對(duì)流散失能量的速度比羅絲

12、快得多。因此杰克被凍死而羅絲卻幸免于難。5. (1)分散放置要好，能有效削弱邊界層。(2)應(yīng)將對(duì)溫度要求較高的電子元件放在前端，此時(shí)在電子元件表面形成的邊界層較薄。6該換熱器管內(nèi)為水的對(duì)流換熱，管外為空氣的對(duì)流換熱，主要熱阻在管外空氣側(cè)，因而在管外加裝肋片可強(qiáng)化傳熱。注意到鋼的導(dǎo)熱系數(shù)雖然小于銅的，但該換熱器中管壁導(dǎo)熱熱阻不是傳熱過(guò)程的主要熱阻，因而無(wú)需將鋼管換成銅管。四、 （評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每小題12分，具體步驟分如下所示） 分?jǐn)?shù)36得分1（1）壓縮過(guò)程所作的功 分析可知，在壓縮過(guò)程中，進(jìn)、排氣閥均關(guān)閉，因此取汽缸中的氣體為熱力系，（1分）由閉口系能量方程得： （3分） （2）生產(chǎn)壓縮空氣所需的功 選氣體的進(jìn)出口、汽缸內(nèi)壁及活塞左端面所圍空間為熱力系，由開(kāi)口系能量方程得（1分） （ 4分）（3）電動(dòng)機(jī)的功率 （3分）2（1）取熱物體、冷物體及熱機(jī)為孤立系，設(shè)系統(tǒng)平衡是的溫度為，則 （1分） 因，故 （2分）即 ，所以系統(tǒng)平衡時(shí)的溫度 。（2分） （2）熱物體為有限熱源，過(guò)程中放出熱量，冷物體為有限冷源，過(guò)程中吸收熱量 ， （1分） 熱機(jī)為可逆熱機(jī)時(shí)，作功量最大， （2分） （3）平衡溫度由能量平衡方程式求得，即 （1分） 故 （1分） 兩物體組成系統(tǒng)