中国石油大学(北京)工程热力学与传热学-试题04
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中国石油大学（北京）2006-2007学年度第一学期
石工2004《工程热力学与传热学》期末试卷——B卷（闭卷）
工程热力学部分
一.判断对错（每题1分，共计6分）
1孤立系统就是绝热闭口系统；（）
2只有加热，才能使气体的温度升高；（）
3不可逆热机的热效率一定小于可逆热机的热效率；（）
4如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程的熵变等于可逆过程的熵变；（）
5水蒸气的定温膨胀过程满足Q=W；（）
6湿空气的相对湿度为100%时，表示空气中全部都是水蒸气。（）
二.问答题（共计20分）
1将满足空气下列要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上
（1）理想气体的定温，定压，定容和定熵过程；
（2）n=1.3的压缩过程，并判断q,w, u的正负。（6分）
2写出两个与热力学第二定律相对应的数学表达式，并对表达式进行简单说明。（4分）
3解释湿空气的露点温度，说明将未饱和湿空气转变为饱和湿空气的方法。（4分）
4分析提高朗肯循环热效率的方法有哪些，解释回热循环的目的。（6分）
三.计算题（共计29分）
1有两个容器，A容器的体积V1=3m3，内有压力为0.7MPa，温度为17℃的空气。B容器的体积V2=1 m3，为真空。现将两容器连通，让A容器的空气流入B容器直至两容器压力相同。若整个过程中空气与外界无热交换。试计算过程前后：
（1）空气的温度变化为多少？
（2）空气的压力变化为多少？
（3）空气的熵变值为多少？（14分）
2图示为一烟气余热回收方案。设烟气比热容Cp = 1.4
kJ/(kg.K)，Cv = 1.0 kJ/(kg.K)。
试计算：
（1）烟气流经换热器时传给热机工质的热量；（2）热机放给大气的最小热量Q2；
（3）热机输出的最大功W。（本题15分）
t
t t
热机
大气
=27℃
p
=0.1MPa
Ｑ
１
Ｑ
２
Ｗ
1
=527℃
p
1
=0.1MPa
m=6kg
2
=37℃
p
2
=0.1MPa
传热学部分
四.回答问题（共计17分）
1比较下列三种物质：空气，金属，水导热系数的大小。（2分）
2写出Nu,Pr, Bi准则的表达形式及物理意义。（6分）
3说明影响对流换热的因素有哪些，分析在相同的流动和换热壁面条件下，ρc p大的流体，表面传热系数是大还是小。（2分）
4对管内强制对流换热，为何采用弯管可以强化流体的换热？（3分）
5分析组成辐射换热网络的热阻有哪两类，如何表示，当辐射表面为黑体时，热阻如何表示。（4分）
五.计算题（共计28分）
1蒸汽管道的外直径d1=30mm，准备包扎两层厚度都是15mm的不同材料的热绝缘层。a种材料的导热系数λ a = 0.04 W/(m.K)，b种材料的导热系数λ b = 0.1W/(m.K)。若温差一定，试问从减少热损失的观点看下列两种方案：
（1）a在里层，b在外层
（2）b在里层，a在外层，哪一种好，为什么？（本题12分）
2发射率分别为0.2和0.8的两个大平行平板，其温度分别维持在1200K和60K，在它们之间放置一个两面发射率均为0. 5的辐射遮热板。试计算：
（1）没有辐射遮热板时，单位面积的辐射换热量是多少？
（2）有辐射遮热板时，单位面积的辐射换热量是多少？
（3）辐射遮热板的温度。
（4）绘制无，有遮热板的辐射网络图。（本题16分）
中国石油大学（北京）2006-2007学年度第一学期
石工2004《工程热力学与传热学》期末试卷——B卷答案
工程热力学部分
一.判断对错（每题1分，共计6分）
1X；2 X；3 X；4 √； 5 X；6 X 。
二.问答题（共计20分）
1（6分）
Q<
0 放热
；
W<0被压缩，外界对气体作功；∆U>0 热力学能增加。 2 （4分）
答：（1）克劳修斯积分式：⎰
≤0T
Q
δ。用于判断一个循环是否可能，是否可逆。式中等号用于
可逆循环，不等号用于不可逆循环。 （2）热力过程熵的变化：⎰
≥
∆2
1
T
Q
S δ。用于判断过程能否进行，是否可逆。等号适用于
可逆过程，不等号适用于不可逆过程。
（3）孤立系统熵增原理：0≥∆iso S 。孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小。
等号用于可逆过程，不等号用于不可逆过程。 （4）卡诺循环热效率：1
21T T c -
=η。根据卡诺定理一：在相同的高温热源和低温热源间工
作的一切可逆热机具有相同的热效率，与工质的性质无关；
定理二：在相同的高温热源和低温热源间工作的任何不可逆热机的热效率，都小于可逆热机的热效率。
以上相应数学表达式写出任意两个即可。 3 （4分）
答：湿空气中水蒸气分压力v p 所对应的饱和温度，称为露点温度。 将未饱和湿空气转变为饱和湿空气的方法有两种：
法1：湿空气温度T 一定时，增加水蒸气分压力 )(max T p p p s v v ==, 法2：保持水蒸气含量v p 不变，降低湿空气温度)(v s p T T =。 4 （6分）
答：提高朗肯循环热效率的方法有：
（1）保持蒸汽的初压1p ，终压2p 不变，提高蒸汽的初温1T ； （2）保持蒸汽的初温1T ，终压2p 不变，提高蒸汽的初压1p ；
n=1.3.
p
v
T s v
p
压缩过程
1
2
压缩过程
T
2
s
.
p
v
1
T
s
n=1.3