武汉理工大学 工程热力学和传热学往年试卷(含答案)

13、当黑体表面温度为27℃时计算得辐射力。

A 解得辐射力E01=549W/M2;
B 解得辐射力E01=954W/M2;
C 解得辐射力E01=459W/M2 ;
D 解得辐射力E01=659W/M2。

14、换热器加肋片的作用是。

A 增大对流换热系数α以增强传热；
B 增大面积A以增强传热；
C 增大黑度ε以增强传热；
D 增大温差⊿t以增强传热。

15、Re的物理意义是。

二、简答题（每题5分，共30分）
1、对刚性容器中的空气缓慢加热，使其从50℃升温到100℃，请判断该过程是否可逆，并扼要说明原因。

2、有一台可逆机经历了定容加热1→2、等熵膨胀2→3和等压放热3→1之后完
成一个循环。

设工质为理想气体，其等熵指数为k，循环点的温度T
1、T
2
和T
3
已
知，试在P-V图和T-S图上表示出该循环，并写出循环的热效率计算式。

3、用喷水方式冷却湿空气，能否把此湿空气的温度降至原先湿空气状态下的露点温度，为什么？
4、用平底铝锅烧水，铝锅厚1mm，导热系数为200 W/（m·k），如果锅底结了厚为0.1mm的水垢，水垢的导热系数为2 W/（m·k），且锅两边的温差不变，那么有水垢和无水垢的导热量之比为多少？
5、对管内强制对流换热，为何采用弯管可以强化流体的换热？
6、地球和火星同太阳的距离相差不大，但为什么火星表面温度昼夜变化却比地球大得多？
三、计算题（每题10分，共40分）
1、空气在压缩机中被压缩。

压缩前空气的参数是p
1=0.1Mpa,u
1
=0.845m3/kg, 压
缩后空气的参数是p
2=0.8Mpa,u
2
=0.175m3/kg。

设在压缩过程中，1kg空气的热力
学能增加146kJ，同时向外放出热量50kJ,压缩机每分钟生产压缩空气10kg。

求
①压缩过程中对1kg气体所作的功；
②每生产1kg的压缩气体所需的功；
③带动此压缩机的电动机的功率。

2、温度为800k，压力为5.5Mpa的燃气进入燃气轮机，在燃气轮机内绝热膨胀后流出燃气轮机。

①在燃气轮机出口处检测废气的压力和温度，现在有两组值：一组压力为1.0Mpa，温度为485k，另一组压力为0.7Mpa，温度为495k，试判断这两组值谁是正确的？②此过程是否可逆？（燃气的性质按空气处理，Cp=1.004kJ/kg·k,Rg=0.287kJ/kg·k,环境温度T
=300k）
3、有一平底铝制水壶，壶底直径24cm，铝底厚2mm，内装20℃的水，置于电炉上。

已知：铝的导热系数210 W/（m·k），传热量Q=388W，壶内壁对水的换热系
数465W/（m 2·k ）。

问：快速把壶从电炉上取下，并立即用手贴在壶底上，能否把手烫坏(即求壶底温度)？
4、在换热器中，重油从300℃被冷却到200℃，而石油从25℃ 被加热到175℃。

如果换热器设计成（1）顺流式：（2）逆流式，并假定这两种情况的传热系数和所传递的热量完全一样，试确定换热器的对数平均温差，并比较逆流方式与顺流方式的经济性。

（提示：比较所需的换热面积。

）
武汉理工大学教务处
试题标准答案及评分标准用纸
课程名称 ：工程热力学和传热学 （A 卷）
一、选择题、填空题（每题2分，共30分,）
１C 2 A 3D 4C 5B 6A 7 29℃，16℃ 8升高压缩 9流量大，气体能无间歇地连续流进流出 10定压预热阶段 11C 12D 13C 14B 15惯性力与粘性力之比
二、简答题（每题5分，共30分）
1．答：可以是可逆的，也可以是不可逆的，取决于热源温度与空气温度是否随时相等或随时保持无限小的温差。

2．答：
3．答：不能。

因为喷水冷却湿空气的过程近似一定焓过程，由焓湿图上可知，此时处理后湿空气的温度永远大于原先状态下的露点温度。

4．答： ()
()()
1
2131121
3112
1T T T T k T T V C T T p C q q t
---
=---
=-=η11
/1//////,/=+===∆∆=q q Rd R R R q q ，
t R t q d d
d d d 代入计算得而故不变由于λδλδλδ
5．答：流体流经弯管时，由于离心力作用，在横截面上产生二次环流，增加了扰动，从而强化了换热。

6．答：由于地球表面有大气层（主要成分为co2和水蒸气），白天大气层会吸收一部分来自太阳的辐射能量，而在夜间，因天空温度比太空温度（接近于绝对零度）高得多，由于大气层的辐射作用，故地球表面温度昼夜温差较小。

三、计算题（每题10分，共40分）
1.解：①
②
③2.解：①
kg
kJ
u
q
，
/
196
146
50-
=
-
-
=
∆
-
=
ω
由闭口系能量方程得
系
取气缸中的气体为热力
()
()
kg
kJ
pu
u
q
h
q
，
t
/
5.
251
845
.0
10
1.0
175
.0
10
8.0
146
503
3
-
=
⨯
⨯
-
⨯
⨯
-
-
-
=
∆
-
∆
-
=
∆
-
=
ω
由开口系能量方程得
的气体为热力系
取气缸进出口和气缸中
()。

S
，
k
kg
J
P
P
Rg
T
T
c
s
S
，
g
p
g
故该组数据不正确
因为一切过程
显然这是不可能的
则过程的熵产为
若出口状态是第一组值
,0
20
.
13
5.5
1
ln
287
800
485
ln
1004
ln
ln
1
2
1
2
≥
∆
〈
⋅
-
=
-
=
-
⋅
=
∆
=
∆
kw
w
q
P
t
m
9.
41
5.
251
60
10
=
⨯
=
⋅
=
电动机的功率
②
3.解：
4.解：
可见，逆流布置时△t m 比顺流时大44%，即在相同的条件下，只要将顺流改成
逆流布置，就可以减少44%的换热面积。

()。

，Sg 。

k kg J
P P
Rg T T c S ，p g 的绝热膨胀过程是不可逆故工质在燃气轮机内的因为故第二组数据是正确的则过程的熵产
若出口状态是第二组值00
7.1095
.57.0ln 287800495ln 1004ln ln 1/
2
1/2〉∆〉⋅=-=-=∆()()
C
t A Q t t t t A Q t t A Q ，t t f f 53.38212/,1122121=⎪⎭
⎫ ⎝⎛++
=-=-=代入数据计算得联立求得根据内壁温度为设壶底外壁温度为λδδλC m t c
t C t ， 2.10425/275ln 2527525175200min
,27525300max =-=∆=-=∆=-=∆顺流时C
m t c
t C t ， 1502125175125175300min ,17525200max =+=∆=-=∆=-=∆逆流时。