工程热力学与传热学-试题011

姓名：班级：学号：工程热力学传热学总分题号一二三四五得分AlltheanswersbewrittenontheanswersheetThermodynamics一.PROBLEMS(30pointsfortotal)1Considerawellinsulatedrigidtankthatisdividedintotwocompartmentsbyapartition.Initially,onesideholdsair,whiletheothersideisevacuated.ThepartitionIsnowremoved,andtheairfillstheentiretank.Analysis:(1)thechangeofinternalenergyoftheair;(2)Istheworkdonebyair?（6points）2Writetheapplicableconditionsoftheexpressions.（8points）.(1))(12TTchp;(2)21vdpwt;(3)hwt;(4)])(1[11121kkgtppTRkkw3Describethechangeofenthalpy（焓）ofidealgasduringaprocessfromaninitialstate1toafinalstate2inT-sdiagram.（4points）4Asystemundergoesaprocessbetweentwofixedstatesfirstinareversiblemannerandtheninanirreversiblemanner.Forwhichcaseistheentropychangegreater?Why?（4points）5AccordingtotheT-sfigureofanidealregenerativeranklecycle（回热循环）,describethethermalprocessesinvolvedinthecycle.Writetheexpressionofthermalefficiency.（8points）二.CALCULATION（30pointsfortotal）1ConsiderawellinsulatedhorizontalrigidcylinderthatisdividedintotwocompartmentsbyapistonthatisfreetomovebutdoesnotalloweithergassT185109462730T-s图１kgαkg(1-α)kgsT185109462730T-s图sT185109462730T-s图１kgαkg(1-α)kgtoleakintotheotherside.Initially,onesideholds0.5kgoftheidealgasat30ºC,and0.4MPa,whiletheothersideholds0.5kgofthesameidealgasat30ºC,and0.12MPa.Nowthermalequilibriumisestablishedinthecylinderasaresultofheattransferthroughthepiston.（1）FindexpressionsfortheequilibriumtemperatureTandpressurePreached.（2）CalculatetheentropychangesforAandBandthetotalentropychangeofthecylinder.AssumethatCv,misconstant,Rg=0.287kJ/(kg.K).（15points）2Aninventorclaimstohavedevisedaheatpumpwhichexchangesheatwithreservoirsat393Kand300K,theworkisprovidedbyaheatenginewhichexchangesheatwithtwoconstanttemperaturereservoirsat1200Kand300K.TheheatengineabsorbsheatQH=1100kJ,producesworkWnet=742.5kJDetermine：(1)Cantheheatenginework?reversibleorirreversible?(2)IftheheatpumprejectsheatQ1=2400kJ，cantheheatpumpwork?reversibleorirreversible?(3)ThemaximumamountofheatthatheatpumpproducesQ1,max.（15points）HeatTransfer三.PROBLEMS(24pointsfortotal)1Describetheexpressions(1)Fourier’slaw;(2)Finefficiency;(3)Thesurfaceresistancetoradiation（表面辐射热阻）;(4)Thespaceresistancetoradiation（空间辐射热阻）.（6points）2Thenondimensionalizedequationoflaminarboundarylayeronaflatplateofconstanttemperatureis3/12/1PrRe664.0Nu.WritethedefinitionsandmeaningsofNu,Re,Pr.（6points）3Describethecharacteristicsofthevelocityandthermalboundarylayer.（6points）TH=1200K热机TL=300KT1=393K热泵TL=300KQH=1100kJWnet=742.5kJ=WPQLQ2Q1TH=1200K热机TL=300KT1=393K热泵TL=300KQH=1100kJWnet=742.5kJ=WPQLQ2Q14Thefigureshowsaidealgraydiffusesurface.Trytowritetheradiationenergyinvolvedwiththesurface.Writetheexpressionsofradiosity（有效辐射）andnetradiationheattransfer（净辐射热流）ofthesurface.（6points）四.CALCULATION（16pointsfortotal）ASteampipewithanoutsideradiusof4cmiscoveredwithalayerofasbestos（石棉）insulation[λ=0.15W/(m.℃)]1cmthick,whichisinturncoveredwithfiberglass（玻璃纤维）insulation[λ=0.05W/(m.℃)]3cmthick.Theoutsidesurfaceofthesteampipeisatatemperatureof330℃,andtheoutsidesurfaceofthefiberglassinsulationisat30℃.Determine(1)theheattransferratepermeterlengthofthepipeand;(2)theinterfacetemperaturebetweentheasbestosandthefiberglassinsulation.中国石油大学（北京）2006-2007学年度第一学期储运2004《工程热力学与传热学》期末试卷——A卷（闭卷）工程热力学部分五.判断对错（每题1分，共计5分）1气体被压缩时一定消耗外功；（）2理想混合气体中，各组元的体积分数等于其摩尔分数；（）3不可逆过程的熵变无法计算；（）4当m公斤的河水与G公斤的沸水具有相同的热力学能时，它们的可用能一定相同；（）5湿空气的含湿量d一定时，温度越高，其吸湿能力越强；（）六.问答题（共计18分）1.将满足以下要求的理想气体多变过程表示在同一个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)工质又膨胀，又降温，又放热的多变过程。（5分）2.欲设计一台热机，使之能从温度为973K的高温热源吸热2000kJ，并向温度为303K的低温热源放热800kJ，问此循环能否实现？（4分）有效辐射法有效辐射法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.如图为蒸汽一次回热循环的T-s图，指出各相应过程的特点，并写出热效率的计算公式。（5分）七.计算题（共计30分）1有一汽缸和活塞组成的系统，汽缸壁和活塞均由绝热材料制成，活塞可在汽缸中无摩擦地自由移动。初始时活塞位于汽缸中间，A，B两侧各有1kg空气，两边的压力、温度都相同,并有PA1=PB1=0.45MPa，TA1=TB1=900K。现对A侧冷却水管通水冷却，A侧压力逐渐降低，直至压力降低到PA2=PB2=0.3MPa时。试计算：（1）A，B两侧的体积，温度是多少？（2）冷却水从系统带走的热量是多少？（3）A，B腔内气体的熵变及整个气体组成的系统熵变是多少？按定值比热容计算。且k=1.4,cV=0.717kJ/(kg·K)。（15分）2将1kmol理想气体在400K下从0.1MPa缓慢地定温压缩到1.0MPa，试计算下列三种情况下此过程气体的熵变，热源的熵变和总熵变。（1）过程无摩擦，热源温度为400K；（2）过程无摩擦，热源温度为300K；（3）过程有摩擦，比可逆压缩多消耗20%的功，热源温度为300K。（15分）传热学部分四.回答问题（共计21分）5一个具体导热问题的完整数学描述应包括哪些方面？写出直角坐标系，无内热源，常物性，非稳态三维导热的微分方程。（4分）6写出如图角部边界节点温度的有限差分方程式。（2分）7流体自然对流换热特征数关联式包括哪些准则，写出各准则的表达形式及物理意义。（6分）8以流体外掠平板时流动边界层为例，分析说明边界层内热量交换的特点。（5分）9如图，两表面组成一封闭系统，试确定角系数2,21,22,11,1,,XXXX的值。已知两表面面积A1，A2。（4分）sT185109462730T-s图１kgαkg(1-α)kgsT185109462730T-s图sT185109462730T-s图１kgαkg(1-α)kgABQABQji,ji,11,jiyxhtwsji,ji,11,jiyxhtws凸面12凸面12五.计算题（共计26分）1用热电偶测量气体的温度。热电偶近似为球形，直径为0.5mm，初始温度为25℃，被突然放于表面传热系数为95W/(m2.K)，温度为120℃的气流中。试计算：（1）热电偶的过余温度为初始过余温度的1%时需要多少时间？（2）这时热电偶指示的温度是多少？已知热电偶材料的=67W/(m.K)，ρ=8930kg/m3,比热c=400J/(kg.K)。（12分）2两块平行放置的钢板之间的距离与其长和宽相比，可以忽略不计，已知它们的温度分别为t1=527℃，t2=27℃，发射率为ε1=ε2=0.8。试计算：（1）板1的自身辐射；（2）板1的有效辐射；（3）板1的投入辐射；（4）板1的反射辐射；（5）板1，2的净辐射换热量。（14分）中国石油大学（北京）2006-2007学年度第一学期储运2004《工程热力学与传热学期末试卷》——A卷答案工程热力学部分一.判断对错（每题1分，共计5分）1√；2√；3X；4X；5√。二.问答题（共计18分）1（5分）2（4分）答：法1：利用克劳修斯积分式判断循环是否可行：.p0vTTssvvpp工质膨胀，降温，放热过程T0s.ppTTssvv工质膨胀，降温，放热过程0/585.030380097420002211Kk