工程热力学与传热学模拟试卷

中南大学考试试卷（A ）
2008 -- 2009 学年 第一 学期 时间110分钟
工程热力学与传热学 课程 48 学时 3 学分 考试形式： 闭 卷
专业年级： 安全07级 总分100分，占总评成绩 70% 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上
一、 判断题（本题10分，每小题1分）
1. 热力学第一定律解析式可表述为⎰+
∆=v p u q d
2. 经过一个不可逆循环后，工质的0>∆S 。

3. 可逆过程一定是准平衡过程。

4. 理想混合气体依然遵循迈耶公式g v p R c c =-。

5. 工质由初态经过一不可逆绝热过程膨胀到终态，则不可能再通过一个绝热过程使工质回复到初态。

6. 由热力学第二定律可知不可能从单一热源吸收热量使之完全变为有用功。

7. 导热系数与表面传热系数均为物性参数。

8. 当Pr=1时，动量微分方程与能量微分方程形式完全一致，故动量传递与热量传递现象相似。

9. 角系数的可加性可表述为3231321X X X ，，），（+=+。

10. 颜色越黑的物体发射率越大。

二、 选择题（本题21分，每题3分）
1. 下面说法正确的是（ ）
A 熵增大的过程为不可逆过程；
B 工质吸热熵一定增加；
C 绝热过程即定熵过程；
D 多变过程即任意过程。

2. 可逆过程一定是 （ ） A 非平衡过程
B 存在着损耗的准静态过程
C 工质能回复到初态的过程
D 准静态过程
3. 等量空气从相同的初态出发分别经过不可逆绝热过程A 和任意可逆过程B 到达相同的终态，若空气的热力学能变化分别用A U ∆和B U ∆表示，则 （ ）
A B A U U ∆=∆ B B A U U ∆>∆ C B A U U ∆<∆ D 不确定
4. 理想气体工质压缩、升温又放热，则（ ）
A k n <<1
B 1<n
C k n >
D 0<n
5. 理想气体热力过程如图1所示。

b a -为可逆定容过程；c a -为可逆定压过程。

当b 点与c 点在同一条定温线上时，有（ ） A ac ab q q >
B ac ab q q =
C ac ab q q <
D 不能确定
v
图1
6.卡诺定理指出：( )
A 相同温限内一切可逆循环的热效率相等；
B 相同温限内可逆循环的热效率必大于不可逆循环的热效率；
C 相同的两个恒温热源间工作的一切可逆循环的热效率相等;
D 相同的两个恒温热源间工作的一切循环的热效率相等。

7. 下述说法正确的是： （ ）
（1） 雷诺数表征了给定流场的惯性力与粘性力的对比关系；
（2） 雷诺数反映了给定流场的热对流能力与其热传导能力的对比关系； （3） 雷诺数反映了流体的动量扩散能力与其能量扩散能力的对比关系； （4） 雷诺数是给定流场稳定性的判别依据。

A (1) (2)；
B (2) (3)
C (3) (4)
D (1) (4)
三、综合分析题（本题35分）
1. 某可逆热机工作于K T H 1000=的高温热源及C T L ︒=27的低温热源之间。

若每个循环中热机从高温热源吸取5000kJ 的热量，则其向低温热源放热量为 ，热机作功量为
net W = ；高温热源及低温热源的熵的变化量为=∆H S ，=∆L S ；两个
热源和热机组成的系统的总熵变化量为sys S ∆= 。

(本小题5分) 2. 非稳态导热的集总参数法的使用条件为 。

（本小题2分）
3. 用特征长度为原型4/1的模型来模拟原型中速度为16m/s 的空气强迫对流换热，测得模型中对流换热的平均表面传热系数为120(
)
K m W/2
⋅。

假设空气的各物性参数均为常数，则模型中空气的速度应为 ；原型中平均表面传热系数为 。

（6分）
4. 秋天的夜晚，天空晴朗，室外空气温度为2℃，太空背景辐射温度为3K 。

有一块钢板面
向太空，下面绝热。

如果板面和空气间的对流换热的表面传热系数为h 12
K m
W --⋅⋅，板面
黑度为ε，试列出稳定传热状态下，单位钢板表面积上的能量平衡方程式（令板面温度为T （K ）） 。

（5分）
5. 如图2所示，半球内表面与上底面间的角系数X 1,2= ； X 2,1= 。

（4分）
6. 一炉膛火焰的平均温度为1500K ，炉墙上有一看火孔，该小孔具有黑体辐射特性。

则波长为 时，光谱辐射力具有最大值。

（3分）
7. 有一套管式换热器，热流体的进出口温度为200℃和150℃，冷流体的进出口温度为100℃和170℃，则对数平均温差m t ∆为 。

（4分）
8. 如图3所示热机循环，试判断下列情况那些是可逆的？哪些是不可逆的？哪些是不可能的？并通过计算说明原因。

（6分）
1) ;250kJ ,000kJ 12==W Q 2) 2400kJ;,2000kJ 12==Q Q 3) 250kJ ,3000kJ 1==W Q 。

四、计算题（本题34分）
1. 某理想气体，比热容比为，气体常数R g =(kg ·K),
压力为×105
Pa,温度为25℃；经历一压缩过程后压力为×105
Pa ，温度为200℃。

求每千克气体热力学能、焓、熵的变化。

（本题12分）
图3
2．有一厚度mm 400=δ的房屋外墙，其热导率5.0=λW/（m ·K ）。

冬季室内空气温度201=t ℃，与墙内壁面之间的对流换热的表面传热系数h 1=4 W/(m 2
·K)；室外空气温度102-=t ℃，与外墙之间的对流换热的表面传热系数h 2=10 W/(m 2
·K)。

如果不考虑热辐射，试求通过墙壁的传热系数、单位面积的传热热阻、传热量和内外壁面温度。

（12分）
3.一外径为100mm 的钢管横穿过室温为27℃的房间，管外壁温度为100℃，表面发射率为。

试计算单位管长上的辐射热损失。

（10分）。