2008-2009 工程热力学与传热学试卷

29．（1）列平衡式：
金属球的能量增加＝金属球对四壁的辐射散热＋金属球对空气的对流散热
（5分）
其中，
（2分）
（1分）
（2）
（2分）
（1分）
积分：Байду номын сангаас
（2分）
按初始条件：
（1分）
（2分）
…………………………密……………………………… 封………………………………线…………………………
若Ua = 0，Ud = 40kJ时，过程ad和db中与外界交换多少热量？（14分）
27．由闭口系热力学第一定律 可知：
（1分）
（1）当工质沿acb变化时，
，， （2分）
当沿adb变化时， (2分)
即进入热力系的热量为。
（2）当工质沿直线从b返回a时，， （2分） 此时热力系是放热，放出热量为。（2分） （3），（1分） ，，（1分） 故， （1分） 所以 （1分） 。（1分）
25. 边界层逐渐增厚，到一定位置时，周边的边界层在轴心处汇合；此后，边界层不再增厚， 称为充分发展区。由于入口处边界层厚度比充分发展区的薄，故换热较强。
26．
26．对于通过平壁的传热过程，两侧流体的温度分别为、（），画出下
述两种情况下温度由变化到的示意图:
(a) ； (b)
Tf1 Tf2 δ Tf1 Tf2 δ Tw
由于（ ）
（A）被子蓄热，晚上放出来 （B） 被子厚度增加 （C）被子 导热系数增大了
分数 10 二、填空题（本题共10分，每小题2分）
得分 6．理想气体经一绝热自由膨胀过程至终态，系统内能
，系统温度 。（填增大，减小或不变）。 7．卡诺机A工作在927℃和T的两个热源间，卡诺机B工作在T和27℃的两 个热源间。当此两个热机的热效率相等时，T热源的温度为 K。 8．压气机的实际工作过程包括四个过程，分别 ， ， ， 。 8．物体能全部吸收外来射线，这种物体称为 ，物体的单色黑度不随 波长而变化的物体称为 。 9．在换热器中，冷热流体沿热表面不断地吸收和放出热量，故温度沿 整个热表面是不断变化的，常采用 表示其平均温度，它的表达式为 。
9. 黑体，灰体
10. 对数平均温度，
12
三、 （标分标准：每小题1分）
11．× 12. × 13. √ 14. × 15. × 16. × 17. √ 18. × 19. √ 20. × 21. × 22. ×
分数 24 得分
四、 （标分标准：每小题6分）
23．传热三种基本方式：传导、对流、辐射
（5分） 其中，
（2分）
（1分）
（2）
（2分） （1分）
积分： 按初始条件：
（2分）
（2分） （1分）
一、 （标分标准：每小题2分）
分数 10分
得分
1．C 2.B 3.C 4.B 5.B
分数 10 得分
二、 （标分标准：每小题2分）
分数 得分
6．不变，不变 7. 600 8. 压缩过程，排气过程，膨胀过程，吸气过程
24．试将满足以下要求的理想气体多变过程在图上表示出来：
（1）工质又膨胀、又降温；
（2）工质又膨胀、又
升压；
（3）工质又膨胀、又升温，又降压。
24．
` o p
v （1） o p
v （2） o p
v （3）
n=1 n=0
n=1 n=0
n=1 n=0
25．分析下图所示的水平管槽内对流换热沿流动方向的变化规律。
传导——主要应用于固体或静止的流体，遵循傅立叶导热定律（）
对流——主要是由于流体流动而引起的传热现象，遵循牛顿冷却定律（）
辐射——所有物体都具有热辐射效应，但主要适用于温度相差较大的物体之间，遵循 Stefan-Boltzmann定律（） 24．
` o p
v （1） o p
v （2） o p
v
n=1 n=0
分数 44
得分
五、分析计算题（本题共44分）
27．闭口热力系统中工质沿acb途径有状态a变到状态b时吸收热量80kJ,
并对外作功30kJ，如图所示。问：（1）如果沿途径adb变化时，对外做
功10kJ，则进入热力系的热量是多少？（2）当工质沿直线途径从b返回a
时外界对热力系作功20kJ，此时热力系是吸热还是放热？是多少？（3）
分数 24
得分
四、简答题（本题共24分，每小题6分）
23． 描述传热的三种基本方式、基本规律与应用范围。
23．传热三种基本方式：传导、对流、辐射 传导——主要应用于固体或静止的流体，遵循傅立叶导热定律（） 对流——主要是由于流体流动而引起的传热现象，遵循牛顿冷却定律（） 辐射——所有物体都具有热辐射效应，但主要适用于温度相差较大的物体之间，遵循 Stefan-Boltzmann定律（）
n=1 n=0
n=1 n=0
（3）
25. 边界层逐渐增厚，到一定位置时，周边的边界层在轴心处汇合；此后，边界层不再增厚，
称为充分发展区。由于入口处边界层厚度比充分发展区的薄，故换热较强。 27．
Tf1 Tf2 δ Tf1 Tf2 δ Tw Tf1 Tf2 δ Tf1 Tf2 δ Tw 五、
（标分标准：每小题12分，具体步骤分如下所示）
（B）等于零
（C）小于零
3．对于未饱和湿空气，露点为（ ）
（A）干球温度
（B）湿球温度
（C）水蒸汽分压力对
应的水的饱和温度
4．物体1为无限长的圆柱表面，物体2为无限大平面，则表面1对表面2
的角系数为（ ）
（A）X1,2=0.2
（B）X1,2=0.5
（C）X1,2=1
5．冬天时节，如白天晒被子，晚上人盖着睡觉会感到暖和一些，这是
总得分
阅卷人
复查人
考试方式 闭卷
本试卷考试 分数占学生 总评成绩比
例
70 %
分数 10
得分
一、选择题（本题共10分，每题2分）
1．绝热中空刚性容器内充入理想气体后，容器内气体的温度比充气前
气体的温度（ ）
（A）升高
（B）降低
（C）不能确定
2．工质经历了一不可逆的热力循环，则工质熵的变化（ ）
（A）大于零
分数 44
得分
27．由闭口系热力学第一定律 可知：
（1分）
（1）当工质沿acb变化时，
，， （2分）
当沿adb变化时， (2分)
即进入热力系的热量为。
（2）当工质沿直线从b返回a时，，，
（2分）
此时热力系是放热，放出热量为。（2分）
（3），（1分）
，，（1分）
故， （1分）
所以 （1分）
。（1分）
28．由能量平衡，
分数 12 三、判断题（是画√，非画×，本题共12分，每小题1
得分 分）
11. 容器中气体的压力没有变化，则安装在容器上的压力表读数也不会 变化。（ ） 12. 如果工质的所有状态参数都不随时间变化，则工质就处于平衡状 态。（ ） 13. 定质量的空气在无磨檫、不导热的气缸和活塞中被慢慢压缩，此过 程是可逆的。（ ） 14. 卡诺循环是理想循环，一切循环的热效率都比卡诺循环的热效率 低。（ ） 15. 根据热力学第二定律，功可以全部变为热，而要将热量全部变为功
是不可能的。（ ） 16. 只要存在不可逆性就会有熵产，故工质完成一个不可逆循环，其熵 的变化量必大于零。（ ） 17．压气机采用多级压缩中间冷却的主要目的是为了少消耗压缩功。（ ） 18. 沸腾状态的水总是很烫手的。（ ） 19. 一圆筒壁用两层保温材料保温，两种材料的导热系数为，若将的材 料放在炉墙内侧，则保温效果要好一些。（ ） 20.在相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热 系数就较小。（ ） 21.流体在无扰动情况下纵掠平板，层流边界层中垂直于流动方向流体 的分速度为零。（ ） 22.黑体的绝对温度增加1倍，总辐射力增加16倍，而特定波长的单色辐 射力也增加16倍。（ ）
河南理工大学 2007 - 2008 学年第 2 学期
专业班级：
姓名：
学号：
…………………………密………………………………
封………………………………线…………………………
《工程热力学与传热学》试卷（B卷）
专业班级：
姓名：
学号：
…………………………密………………………………
封………………………………线…………………………
28． 一根直径为3mm的铜导线，每米长的电阻为2.22×Ω。导线外
包有厚1mm 导热系数为0.15 W/（m·k）的绝缘层。限定绝缘层
的最高温度为65℃,环境温度为0℃,空气与绝缘层外表面的表 面传热系数为20 W/（m2·k），试确定在这种条件下导线中允
许通过的最大电流。（14分）
28．由能量平衡，
29． 把一个直径为D，处于均匀温度T0的金属球从炉中突然移出。 并用一根细丝悬挂在大房间中，房间的空气为均匀温度T∞， 四壁温度为Ts。
a) 忽略球内温度梯度，试推导球内的温度随时间变化的微分方程。
（8分）
b) 忽略辐射换热，试推导出球冷却至某个温度T时所需要的时间。
（8分）
．（1）列平衡式：
金属球的能量增加＝金属球对四壁的辐射散热＋金属球对空气的对流散热