2011年热工学标准试卷A

重庆大学 热工学 课程试卷

juan

2011 ~2012

学年 第 一 学期 开课学院： 机械工程 课程号： 11001525

考试日期：2011-12-15

考试方式：

考试时间： 120 分钟

一、判断题（10分）

1．理想气体组成的闭口系统吸热后温度必定增加。这一论述正确吗？为什么？（5分）

2．封闭系统经历某过程，已知其终态的熵大于初态的熵，则该过程必为不可逆过程。这一论述正确吗？为什么？（5分）

二、证明题（10分）

试证明：对于活塞式内燃机理想循环，在具有相同的进气状态、最高压力和最高温度条件下，定压加热理想循环的热效率最高。（10分）

三、工程热力学计算题（30分）

1.初态为0.1MPa ，15℃的空气在压缩机中被绝热压缩到0.5MPa ，终温为217℃，问过程是否可行？是否可逆？空气的R g =287J/（kg ·K ），比热容为定值，c p =1.005kJ/(kg ·k)。（10分）

2.如下图所示的混合加热活塞式内燃机理想循环，工质为空气，比热容为定值并取c p =1004J/（kg ·K ），c v =718J/（kg ·K ），比热容比κ=1.4, R g =287J/(kg ·k)。已知压缩比ε=14.5，循环加热量q 1=900 kJ/kg ，初态p 1=0.17MPa ，t 1=60 ℃，气缸中气体最大压力p 3=10.3MPa ，试求循环各点的温度、压力、比体积，循环热效率。（20分）

四、传热学计算题（50分）

1．蒸汽管道的内径为160mm ，外径为170mm ，管外覆有两层保温材料，第一层的厚度δ1 = 30 mm ，第二层厚度

δ2 = 50 mm 。设钢管和两层保温材料的导热系数分别为λ 1 = 50 W/(m ·K)、λ2 = 0.15 W/(m ·K)和λ 3 = 0.08 W/(m ·K)。已知蒸汽管内表面温度t w1 = 300℃，第二层保温材料的外表面温度t w4 = 50℃。试求每米蒸汽管的散热损失和各层接触面上的温度。（10分）

2. 一直径为5cm 的钢球，初始温度为450℃，突然被置于温度为30℃的空气中。设钢球表面与周围环境间的表面传热系数为24W/(m 2·K)，试计算钢球冷却到300℃所需的时间。已知钢球的c = 0.48 kJ/(kg ·K),ρ= 7753 kg/m 3,λ= 33 W/(m ·K)（10分）

3．热电厂中有一水平放置的蒸汽管道，内径d 1=100mm ，壁厚δ1=4mm ，钢管材料的导热系数λ1=40W/（m .K ），外包厚度δ2=70mm 厚的保温层，保温材料的导热系数λ2=0.05W/（m .K ）。管内蒸汽温度t f1=300℃，管内表

面传热系数h 1=200W/（m 2

.K ），保温层外壁面复合换热表面传热系数h 2=8 W/

（m 2

.K ），周围空气的温度t ∞=20℃。试计算单位长度蒸汽管道的散热损失

命

题人：陈曦

组题

人：陈曦

审题人：

命

题时间：

2011-12-10

教务处制

学院 专业、班 年级 学号 姓名

公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊

封

线

密

Φl及管道外壁面与周围环境辐射换热的表面传热系数。（在定性温度下，查得空气的ν=15.8×10-6m2/s，λ=2.65×10-2W/（m.K），Pr=0.701，根据计算的Ra数，查得C=0.125，n=1/3）（15分）

4．两块尺寸均为1m×2m、间距为1m的平行平板置于大厂房内，大厂房的墙壁为重辐射表面，平板背面不参与换热。已知两板的温度和发射率分别为t1 =827℃、t2 =327℃、ε1=0.2、ε2=0.5，（由给定的几何特性，查得X1,2=X2,1=0.285）试计算温度较高表面的的净辐射散热量。（15分）