工程热力学与传热学试卷

1/5河南理工大学2007-2008学年第2学期《工程热力学与传热学》试卷（A卷）总得分阅卷人复查人考试方式本试卷考试分数占学生总评成绩比例闭卷70%分数12得分1．在某一个过程中吸入了100kJ的热量，同时内能增加了150kJ，过程是（）（A）膨胀过程（B）压缩过程（C）定容过程2．一绝热刚性容器用隔板分成两部分。左边是盛有高压理想气体，右边为中空。抽去隔板后，容器内的气体温度将（）（A）升高（B）降低（C）不变3．湿空气的含湿量相同时，温度越高，则其吸湿能力（）（A）越强（B）越弱（C）相等4．有内热源的常物性无限大平壁，稳态导热时的温度分布为（）（A）（B）（C）5．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（B）等于零（C）小于零6．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1．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。2．冬季取暖，若不采取任何其它措施，室内温度将，室内相对湿度将。（填增大，减小或不变）。3．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。4．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。5．热量传递的推动力是，质量传递的推动力是。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）。1.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。（）2.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。（）3.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。（）4.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。（）5.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。（）6.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。（）7．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。（）8.一圆筒壁用两层保温材料保温，两种材料的导热系数为)(,2121，若将2的材料放在炉墙内侧，则保温效果要好一些。（）9.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。（）10.雪是一种近似白体的物质。（）1．试将满足以下要求的理想气体多变过程在vp图上表示出来：专业班级：姓名：学号：…………………………密………………………………封………………………………线…………………………专业班级：姓名：学号：…………………………密………………………………封………………………………线…………………………一、选择题分数12得分二、填空题三、判断题四、简答题分数30得分分数10得分2/51.试将满足以下要求的理想气体多变过程在vp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。2．为什么阴雨天晾衣服不容易干，而晴天就容易干3.电影《泰坦尼克号》里，男主人公杰克在海水里被冻死而女主人公罗丝却因躺在筏上而幸存下来。试从传热学的观点解释这一现象4.下图为一组电子元件的散热，试分析：（1）为增强散热，这些元件是集中还是分散放置？（2）如果某一元件对温度要求较高或不能承受较高温度，则应放在什么位置，为什么？5．下图为冷热水顺流、逆流两种换热情况，要求：（1）定性描述（作图）冷热水温度的变化；（2）根据能量守恒原理，建立冷热水进出口温度之间的关系。HOTCOLDHOTCOLD…………………………密………………………………封………………………………线…………………………五、计算题分数36得分3/51.空气在某压气机中被压缩。压缩前空气的参数是p1=0.1MPa,v1=0.845m3/kg。压缩后的参数是p2=0.8MPa,v2=0.175m3/kg。假定在压缩的过程中，1kg空气的热力学能增加146kJ,同时向外放出热量50kJ,压气机每分钟生产压缩空气10kg。求：（1）压缩过程中对每公斤气体所作的功；（2）每生产1kg的压缩气体所需的功；（3）带动此压气机至少要多大功率的电动机？2．一可逆热机在质量相同的热物体和冷物体之间工作。热物体的初温为1T，冷物体的初温为2T，两物体始终保持压力不变，且无相变，试求：（1）此系统最终达到平衡时的温度；（2）该热机总共输出的功量；（3）如两物体直接接触进行热交换至温度相等，求平衡温度及两物体总熵的变化。3．如果测得室内外空气的温度分别为15℃、0℃，墙体厚度为20cm。已知墙体的导热系数为0.5W/mK，空气与墙体内表面对流传热系数为h=5W/m2K，空气与墙体外表面对流传热系数为h=4W/m2K，求房间内外墙表面的温度及热流大小。tw1tw2dtair2tair1h2kh14/5河南理工大学2007-2008学年第2学期《工程热力学与传热学》（A卷）规范答案与评分规范总得分阅卷人复查人考试方式本试卷考试分数占学生总评成绩比例闭卷70%分数12分得分1．B2.C3.A4.B5.B6.B1．6002.增大，减小3.黑体，灰体4.对数平均温度，minmaxminmaxlntttttm5.温度差，浓度差6．不变，不变1．×2.×3.√4.×5.×6.×7.√8.√9.×10.×1．`2.阴天时，空气中相对湿度较大，即空气中水蒸汽含量较多，故此时的空气吸湿能力较差，因此湿衣服中的水分不容易被吸收，衣服不容易干；而晴天时，空气中相对湿度较小，湿衣服中的水分容易被吸收，衣服就容易干。3.杰克在海水里其身体与海水间由于自然对流交换热量，而罗丝在筏上其身体与空气之间产生自然对流。在其他条件相同时，水的自然对流强度要远大于空气，因此杰克身体由于自然对流散失能量的速度比罗丝快得多。因此杰克被冻死而罗丝却幸免于难。4.(1)分散放置要好，能有效削弱边界层。(2)应将对温度要求较高的电子元件放在前端，此时在电子元件表面形成的边界层较薄。5.热水的温度不断降低，冷水不断得到加热。温度变化如下图冷热水进出口温度之间的关系由能量守恒原理得：冷水冷水热水热水tcmtcm1．（1）压缩过程所作的功分析可知，在压缩过程中，进、排气阀均关闭，因此取汽缸中的气体为热力系，（1分）由闭口系能量方程得：kgkJkgkJkgkJuqw/196/146)/50(（3分）（2）生产压缩空气所需的功选气体的进出口、汽缸内壁及活塞左端面所围空间为热力系，由开口系能量方程得（1分）)/(5.251)/845.0101.0/175.0108.0()/146()/50()(3333kgkJkgmkPakgmkPakgkJkgkJpvuqhqwt（4分）（3）电动机的功率kWkgkJskJwqPtm9.41/5.251)60/10(（3分）2．（1）取热物体、冷物体及热机为孤立系，设系统平衡是的温度为mT，则（1分）,W21isoSSSS因0WS，故opn=1n=0nv（3）opn=1n=0nv（2）opn=1n=0nv（1）专业班级：姓名：学号：…………………………密………………………………封………………………………线…………………………专业班级：姓名：学号：…………………………密………………………………封………………………………线…………………………一、（标分规范：每小题2分）分数12得分二、（标分规范：每小题2分）三、（标分规范：每小题1分）四、（标分规范：每小题6分）分数30得分分数10得分分数36得分五、（标分规范：每小题12分，具体步骤分如下所示）5/5mmTTTmcTmcSSSTT21iso120TdTd（2分）即0lnln1BmmTTmcTTmc，所以系统平衡时的温度21TTTm。（2分）（2）热物体为有限热源，过程中放出热量1Q，冷物体为有限冷源，过程中吸收热量2Q)(11mTTmcQ，)(22TTmcQm（1分）热机为可逆热机时，作功量最大，)2(2121maxmTTTmcQQW（2分）（3）平衡温度由能量平衡方程式求得，即（1分）)()(21TTmcTTmcpp故221TTTp（1分）两物体组成系统的熵的变化量为ppTTTTTTmcTmcTmcSSSTT2122121124)(lnTdTd（2分）3.总的热阻为khhRt2111（3分）由已知得:K/W521mh，K/W422mh，K/W5.0mk，m2.0，得（1分）W/K85.02mRt（1分）热流：KW/m65.1785.0015q221tairairRtt（3分）内墙温度：Chqttairw47.115165.17151111（2分）外墙温度：Ckqttww41.45.02.065.1747.1112（2分）…………………………密………………………………封………………………………线…………………………