《熱工基礎(chǔ)》題庫(kù)

一、判斷題（每題1分，共80分）：

1.表壓力和真空度都不能作為狀態(tài)參數(shù)。（V）

2.熱力學(xué)中，壓力、溫度和比容稱為基本狀態(tài)參數(shù)。（V）

3.容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)也絕對(duì)不會(huì)改變。（X）

4.可逆過(guò)程必定是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，而準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程并不一定是可逆過(guò)程。（V）

5.只有可逆過(guò)程p-v圖上過(guò)程線下的面積表示該過(guò)程與外界交換的容積功。（V）

6.若工質(zhì)吸熱，其熱力學(xué)能一定增加。（X）

7.工質(zhì)膨脹時(shí)必須對(duì)工質(zhì)加熱。（X）

8.系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)可逆定溫過(guò)程，由于溫度沒(méi)有變化，故與外界沒(méi)有熱量交換。（X）

9.對(duì)可逆與不可逆絕熱過(guò)程，都有w=一/M和電=—ZVz,說(shuō)明可逆和不可逆絕熱過(guò)程的

功量相等。（X）

10.不管過(guò)程是否可逆，開(kāi)口絕熱穩(wěn)流系統(tǒng)的技術(shù)功總是等于初、終態(tài)的焰差。（V）

II.沒(méi)有容積變化的系統(tǒng)一定與外界沒(méi)有功量交換。（X）

12.理想氣體的比熱容一定是常數(shù)。（X）

13.氣體常數(shù)與氣體的種類及所處的狀態(tài)無(wú)關(guān)。（X）

14.理想氣體的熱力學(xué)能、燧、牖都是溫度的單值函數(shù)。（X）

15.功量可以轉(zhuǎn)換為熱量，但熱量不可以轉(zhuǎn)換為功量。（X）

16.機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)換為熱能，而熱能絕不可能全部轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。（V）

17.熱效率較高的發(fā)動(dòng)機(jī)，循環(huán)凈功也一定較大。（X）

18.在相同的初終態(tài)之間進(jìn)行可逆與不可逆過(guò)程，則不可逆過(guò)程中工質(zhì)牖的變化大于可逆過(guò)

程中工質(zhì)燧的變化。（X）

19.工質(zhì)完成一個(gè)不可逆循環(huán)后，其牖的變化大于零。（X）

20.牖減小的過(guò)程是不可能實(shí)現(xiàn)的。（X）

21.系統(tǒng)熠增大的過(guò)程必為吸熱過(guò)程。（X）

22.理想氣體多變過(guò)程的技術(shù)功是膨脹功的〃倍。（V）

23.理想氣體在定牖膨脹過(guò)程中，其技術(shù)功為膨脹功的K倍。（V）

24.絕熱過(guò)程牖變?yōu)榱?。（X）

25.可逆絕熱過(guò)程牖變?yōu)榱?。（V）

26.單獨(dú)能量品質(zhì)升高的過(guò)程是不可能發(fā)生的。（V）

27.等量的高溫?zé)崃颗c低溫?zé)崃烤哂邢嗤钠焚|(zhì)。（X）

28.自發(fā)過(guò)程是不可逆過(guò)程，但非自發(fā)過(guò)程是可逆過(guò)程。（X）

29.牖產(chǎn)是否為零是判斷過(guò)程是否可逆的判據(jù)。（V）

30.因?yàn)殡皇菭顟B(tài)參數(shù)，所以牖流和牖產(chǎn)也都是狀態(tài)參數(shù)。（X）

31.牖產(chǎn)是由不可逆因素引起的牖增。（V）

32.孤立系統(tǒng)牖增原理表明：孤立系統(tǒng)內(nèi)各部分的牖都是增加的。（X）

33.蒸氣的壓力越大，對(duì)應(yīng)的飽和溫度越高。（V）

34.水的汽化潛熱在任何情況下都相等。（X）

35.在水蒸氣的定壓汽化過(guò)程中，溫度保持為飽和溫度不變，因此其烯也不變。（X）

36.熠變計(jì)算公式///=%/T適用于理想氣體和蒸氣。（X）

37.在濕蒸氣區(qū)，定壓線與定溫線重合。（V）

38.水蒸氣的過(guò)熱度越高，其性質(zhì)越接近理想氣體。（V）

39.可通過(guò)等壓降溫或等溫升壓的方式將未飽和濕空氣變成飽和濕空氣。（V）

40.若濕空氣的比濕度（含濕量）不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，其吸濕能力增強(qiáng)。（V）

41.若濕空氣中水蒸氣的分壓力不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，其相對(duì)濕度降低。（V）

42.氣體流經(jīng)漸縮噴管，其出口截面的壓力一定等于背壓。（X）

43.氣體流經(jīng)漸縮噴管，其出口截面的流速不可能超過(guò)當(dāng)?shù)匾羲佟＃╒）

44.漸縮噴管出口截面的壓力為臨界壓力時(shí)，其流量等于最大流量。（V）

45.氣體流經(jīng)縮放噴管，其出口截面的壓力恒等于背壓。（V）

46.氣體流經(jīng)縮放噴管，其流量恒等于最大流量。（V）

47.絕熱節(jié)流前后焰不變，因此絕熱節(jié)流過(guò)程是等焰過(guò)程。（X）

48.壓氣機(jī)定溫壓縮過(guò)程耗功最小，定牖壓縮過(guò)程耗功最大。（V）

49.活塞式壓氣機(jī)的余隙容積越大，產(chǎn)氣量越少，但單位工質(zhì)的理論耗功量不變。（V）

50.壓氣機(jī)的壓力比越大，容積效率越低。（V）

51.當(dāng)需要壓氣機(jī)壓力比較大時(shí)，應(yīng)采取多級(jí)壓縮。（V）

52.多級(jí)壓縮時(shí)，最佳分級(jí)壓力（最佳壓力比）是按照耗功最小的原則確定的。（V）

53.增大內(nèi)燃機(jī)的壓縮比和定容升壓比都有利于提高循環(huán)的熱效率。（V）

54.增大內(nèi)燃機(jī)的定壓預(yù)脹比有利于提高循環(huán)的熱效率。（X）

55.蒸氣壓縮制冷循環(huán)中用干壓縮代替濕壓縮是為了避免壓縮機(jī)穴蝕。（V）

56.不同溫度的等溫線絕不會(huì)相交。（V）

57.熱流線不一定總與等溫線垂直相交。（X）

58.熱流密度的方向始終與溫度梯度的方向相反。（V）

59.熱對(duì)流和對(duì)流換熱描述的是相同的概念。（X）

60.雷諾數(shù)表示流體的慣性力和浮升力的比值。（X）

61.雷諾數(shù)表示流體的慣性力和粘性力的比值。（V）

62.同樣的對(duì)流換熱現(xiàn)象，也可能有不完全相同的準(zhǔn)則式。（V）

63.任何物體，只要其溫度高于0K,該物體就具有熱輻射的能力。（V）

64.在真空中不能進(jìn)行輻射換熱。（X）

65.兩物體輻射換熱時(shí)，只是高溫物體向低溫物體放熱。（X）

66.兩物體的輻射換熱量為零，就表示兩物體沒(méi)有輻射換熱。（X）

67.輻射換熱時(shí)，能量的形式會(huì)發(fā)生變化。（V）

68.黑體的吸收比（率）和反射比（率）都是最大的。（X）

69.一定溫度下，黑體的輻射力最大。（V）

70.輻射表面的溫度越高，輻射能量中可見(jiàn)光的份額越大。（V）

71.角系數(shù)是一個(gè)純幾何參數(shù)。（V）

72.輻射表面的溫度越高，角系數(shù)越大。（X）

73.黑體和灰體的表面熱阻均為零。（X）

74.角系數(shù)越大，輻射換熱的空間熱阻越小。（V）

75.在兩個(gè)輻射換熱表面間插入遮熱板，原來(lái)兩表面間的輻射換熱量減少。（V）

76.遮熱板的表面發(fā)射率（黑度）越低，遮熱效果越差。（X）

77.對(duì)流換熱系數(shù)人較小的情況下，可采用表面加肋的方式強(qiáng)化換熱。（V）

78.在管道外表面包裹保溫層總能起到削弱傳熱的作用。（X）

79.在管徑較小的情況下，需要考慮臨界熱絕緣直徑的問(wèn)題。（V）

80.在冷、熱流體進(jìn)出口溫度相同、傳熱系數(shù)左、及換熱面積都相同的條件下，換熱器順流

布置和逆流布置的傳熱效果相同。（X）

二、選擇題（每題2分，共80分）:

1、開(kāi)口系統(tǒng)是指D的熱力系統(tǒng)。

A、具有活動(dòng)邊界B、與外界有功量交換

C、與外界有熱量交換D、與外界有物質(zhì)交換

2、絕熱系統(tǒng)是指C的熱力系統(tǒng)。

A、狀態(tài)參數(shù)不變B、熱力學(xué)能不變

C、與外界沒(méi)有熱量交換D、與外界沒(méi)有功量和熱量交換

3、孤立系統(tǒng)是|D|的熱力系統(tǒng)。

A、與外界無(wú)熱量交換B、與外界無(wú)功量交換

C、與外界無(wú)質(zhì)量交換D、與外界無(wú)任何相互作用

4、下列說(shuō)法中正確的是|Ao

A、平衡狀態(tài)一定是穩(wěn)定狀態(tài)B、穩(wěn)定狀態(tài)一定是平衡狀態(tài)

C、平衡狀態(tài)一定是均勻狀態(tài)D、平衡狀態(tài)是不存在內(nèi)部勢(shì)差的狀態(tài)

5、系統(tǒng)中工質(zhì)的真實(shí)壓力是指Do

A、pgB、pbC、pvD、Pb+Pg或Pb-P\，

6、在p—v圖上，B所包圍的面積代表單位質(zhì)量的工質(zhì)完成一個(gè)循環(huán)時(shí)與外界交換

的凈功量。

A、任意循環(huán)B、可逆循環(huán)C、正向循環(huán)D、逆向循環(huán)

7、公式q=w適用于閉口系中C0

A、理想氣體的可逆過(guò)程B、實(shí)際氣體的任意過(guò)程；

C、理想氣體的任意過(guò)程D、任何工質(zhì)的可逆過(guò)程

8、氣體吸熱后熱力學(xué)能|Do

A、一定增加B、一定減少C、不變D、可能增加、減少或不變

9、在相同的溫度變化區(qū)間內(nèi)，理想氣體定容過(guò)程焰的變化量與定壓過(guò)程相比|Bo

A、較大；B、大小相等；C、較??；D、大或小不確定

10、對(duì)于閉口系，當(dāng)過(guò)程的始態(tài)與終態(tài)確定后，下列各項(xiàng)目中哪一個(gè)值無(wú)法確定A

A、QB、Q-WC、W（當(dāng)Q=0時(shí)）D、Q（當(dāng)W=0時(shí)）

11、理想氣體向真空膨脹，該過(guò)程所做的膨脹功。

A、W>0B、W=0C、W<0D、無(wú)法確定

12、理想氣體向真空膨脹，當(dāng)一部分氣體進(jìn)入真空容器后，余下的氣體繼續(xù)膨脹。該過(guò)程

所做的膨脹功A

A、W>0B、W=0C、W<0D、無(wú)法確定

13、理想氣體的匚C口是兩個(gè)相互獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)。

A、溫度與熱力學(xué)能B、溫度與焰C、溫度與牖D、熱力學(xué)能與焰

14、如圖理想氣體的ab和cb過(guò)程，下列關(guān)系成立的為A

A、AUab=AUcb

B、AUab=AUcbAS?！?lt;AS訪

C、MJab>AUcbASab=AScb

D、Bb=Kcb

15、在相同的恒溫?zé)嵩撮g工作的其他可逆循環(huán)的熱效率匚卡諾循環(huán)的熱效率。

A、大于B、小于C、等于D、小于或等于

16、在兩恒溫?zé)嵩粗g工作的可逆熱機(jī)，其熱效率的高低取決于D

A、熱力循環(huán)包圍的面積大?。籅、高溫?zé)嵩礈囟龋?/p>

C、低溫?zé)嵩礈囟?；D、高溫?zé)嵩醇暗蜏責(zé)嵩礈囟?/p>

17、如果熱機(jī)從熱源吸熱100kJ,對(duì)外做功100kJ,則B

A、違反熱力學(xué)第一定律B、違反熱力學(xué)第二定律

C、不違反第一、第二定律D、A和B

18、下列說(shuō)法正確的是|C

A、系統(tǒng)吸熱后總是溫度升高B、熱量絕不能從低溫傳向高溫

C、只要過(guò)程的初終態(tài)相同，狀態(tài)參數(shù)的變化就相同

D、只要過(guò)程的初終態(tài)相同，過(guò)程中交換的功量就相同

19、熱牖流的計(jì)算式dS尸dQ/T適用于c

A、理想氣體任意過(guò)程B、理想氣體可逆過(guò)程

C、任何工質(zhì)任意過(guò)程D、任何工質(zhì)可逆過(guò)程

20、系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)不可逆過(guò)程后，其燧變化|Do

A、必定增加B、必定減少C、保持不變D、可能增加、減少或不變

21、系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)不可逆絕熱過(guò)程后，其牖變化|A。

A、必定增加B、必定減少C、保持不變D、可能增加、減少或不變

22、在水蒸氣的汽化過(guò)程中，其汽化潛熱為|Ao

A、該階段的熔增B、該階段的膨脹功

C、該階段的熔增和膨脹功之和D、該階段的焰增和熱力學(xué)能增量之和

23、飽和濕空氣具有下列關(guān)系|C|（/—干球溫度、篇一濕球溫度、不一露點(diǎn)溫度）

A、t>tw>tDB、t>tD>twC、tD=twD、tw=tD>t

24、漸縮噴管在設(shè)計(jì)工況下工作（p2=Pb），如果噴管進(jìn)口截面參數(shù)及背壓保持不變，那么

將此噴管截掉一段，其出口流速和流量將按|C|變化。

A、流速減小，流量增加B、流速、流量都減小

C、流速不變，流量增加D、流速減小，流量不變

25、空氣流在定牖滯止后Co

A、溫度升高、壓力降低B、溫度降低、壓力升高

C、溫度、壓力均升高；D、溫度、壓力均降低

26、理想氣體經(jīng)過(guò)絕熱節(jié)流后，其溫度|Co

A、升高B、降低C、不變D、可能升高、降低或不變

27、壓縮比較高時(shí)，采用多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻的好處是|Co

A、減少耗功量，降低出口溫度，降低容積效率；

B、增加耗功量，提高出口溫度，增大容積效率；

C、減少耗功量，降低出口溫度，增大容積效率；

D、增加耗功量，提高出口溫度，增大容積效率。

28、活塞式壓氣機(jī)的余隙容積越大，容積效率〃v越低，對(duì)壓氣機(jī)的理論耗功量和產(chǎn)氣量影

響為Do

A、理論耗功量增加，產(chǎn)氣量減小B、理論耗功量減小，產(chǎn)氣量減小

C、理論耗功量減小，產(chǎn)氣量不變D、理論耗功量不變，產(chǎn)氣量減小

29、柴油機(jī)混合加熱循環(huán)，若要提高其熱效率，應(yīng)在一定范圍內(nèi)適當(dāng)采用措施|B。

A、增加壓縮比，減小升壓比和預(yù)脹比B、增加壓縮比和升壓比，減小預(yù)脹比

C、增加升壓比，減小壓縮比和預(yù)脹比D、增加壓縮比和預(yù)脹比，減小升壓比

30、對(duì)壓縮蒸氣制冷循環(huán)，如果提高蒸發(fā)溫度、降低冷凝溫度，其|Bo

A、耗功量增加、制冷系數(shù)降低B、耗功量減小、制冷系數(shù)增大

C、耗功量和制冷系數(shù)均降低D、耗功量和制冷系數(shù)均增大

31、導(dǎo)熱系數(shù)是衡量物質(zhì)導(dǎo)熱能力的重要指標(biāo)，其大小除與材料的成分、分子結(jié)構(gòu)、密度

有關(guān)外，還與|B。

A、物體的幾何形狀有關(guān)B、物體的溫度和含水率有關(guān)

C、物體的溫度有關(guān)，但與含水率無(wú)關(guān)D、物體的含水率有關(guān)，但與溫度無(wú)關(guān)

32、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的|D|o

A、溫度場(chǎng)和熱流密度都不隨時(shí)間變化B、溫度場(chǎng)不變，熱流密度隨時(shí)間變化

C、熱流密度不變，溫度場(chǎng)隨時(shí)間變化D、溫度場(chǎng)和熱流密度都隨時(shí)間變化

33、集總參數(shù)法的適用條件是：Bi<0.1(或BivWO.lM),意味著|C―o

A、該物體的體積很小B、該物體的導(dǎo)熱系數(shù)很大

C、該物體表面的對(duì)流換熱熱阻遠(yuǎn)大于內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻

D、該物體表面的對(duì)流換熱熱阻遠(yuǎn)小于內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻

34、關(guān)于對(duì)流換熱系數(shù)，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是|D。

A、液體的對(duì)流換熱系數(shù)大于氣體的對(duì)流換熱系數(shù)

B、有相變的對(duì)流換熱系數(shù)大于無(wú)相變的對(duì)流換熱系數(shù)

C、紊流的對(duì)流換熱系數(shù)大于層流的對(duì)流換熱系數(shù)

D、光滑表面的對(duì)流換熱系數(shù)大于粗糙表面的對(duì)流換熱系數(shù)

35、一般情況下，強(qiáng)迫對(duì)流換熱系數(shù)C自然對(duì)流換熱系數(shù)。

A、小于B、等于C、大于D、無(wú)法比較

半

半

球

36、如圖所示，兩半球內(nèi)表面之間的輻射角系數(shù)Xi,2為B球

面

面

12

A、1B、1/2C、1/3D、兀/2。

37、削弱輻射換熱的有效方法是加遮熱板，遮熱板的表面發(fā)射率（黑度）越大，削弱輻射

換熱的效果|B。

A、越好B、越差C、沒(méi)有影響D、視遮熱板的表面溫度而定

38、將熱電偶置于煙道中測(cè)煙氣溫度（煙氣溫度高于環(huán)境溫度），在有、無(wú)遮熱套筒條件下

測(cè)得的溫度分別為Ti和公，判斷下列四種情況中正確的是|Do

A、八=72〈煙氣真實(shí)溫度B、八="＞煙氣真實(shí)溫度

C、「＞72＞煙氣真實(shí)溫度D、72＜/＜煙氣真實(shí)溫度

39、為強(qiáng)化傳熱采用的錯(cuò)誤措施是|D。

A、提高流體的流速B、在對(duì)流換熱系數(shù)較小的一側(cè)壁面加肋

C、改良流體的物性D、在對(duì)流換熱系數(shù)較大的一側(cè)壁面加肋

40、下列說(shuō)法正確的是|Co

A、平板和圓管加厚都能強(qiáng)化傳熱B、平板和圓管加厚都定能削弱傳熱。

C、平板加厚定能削弱傳熱，而圓管加厚不一定

D、平板加厚定能強(qiáng)化傳熱，而圓管加厚不一定。

三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共50分）

1、某定量工質(zhì)經(jīng)歷了1-2-3-4-1循環(huán)，試填充下表所缺的數(shù)據(jù)（蘭色）：

過(guò)程0/kJW/kJ△U/kJ

1-2139001390

2-30395-395

3-4-10000-1000

4-10-55

2、如圖所示，b、c兩狀態(tài)點(diǎn)在同一條等溫線上，試判斷：與△“就誰(shuí)大？△金。與△兒,

大？合：△"“0一△"公；XSab<~XS僅

3、有一循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，工作于熱源Tl=1000K和冷源T2=400K之間，若該熱機(jī)從熱源吸熱1360

kJ,對(duì)外作功833kJ。問(wèn)該熱機(jī)循環(huán)是可逆的？不可逆的？還是根本不能實(shí)現(xiàn)的？

解：Jji=_833_=6125%

'/1360

1%1400

r)-1——--------=60%

tcr￡1000

違背了卡諾定理

結(jié)論：該循環(huán)根本不可能實(shí)現(xiàn)。

（也可用克勞修斯積分不等式或孤立系牖增原理求解）

4、壓力pi=0.3MPa、溫度力=24℃的空氣，經(jīng)噴管射入壓力為0.1MPa的大氣中，問(wèn)應(yīng)采用何

種噴管？

答：對(duì)于空氣K=1.4,臨界壓力比v=0.528

由題意知：入口處％很小，I.可認(rèn)為PiqPo=0.3MPa

p=0.1MPapJp=—<0.528

bx0.3

???應(yīng)選擇縮放型噴管。

5、在lgp—/7圖上畫出蒸氣壓縮制冷的理論循環(huán)圖，并用線段分別標(biāo)出單位質(zhì)量制冷劑的制

冷量qi和壓縮機(jī)的耗功量Wo0（答案見(jiàn)下圖）

6、對(duì)流換熱計(jì)算中，定型尺寸是對(duì)對(duì)換熱過(guò)程有明顯影響或起主要作用的尺寸。試寫出矩形

槽道（設(shè)槽寬為B、流體深度為H）和同心套管環(huán)狀通道（設(shè)環(huán)狀通道內(nèi)徑為由，外徑為d2）

的當(dāng)量直徑計(jì)算式。

解：矩形槽道當(dāng)量直徑：4=44/。=4BH/（2H+B）

同心套管環(huán)狀通道當(dāng)量直徑：de=4A/U=4x^———（小_4）

7i\d2+4）

7、用比較法測(cè)得某一表面在800K時(shí)的輻射力恰等于黑體400K時(shí)的輻射力，試求該表面的黑

度。

4

解：黑體的輻射力：Eh=aT

灰體的輻射力:E=saT4

rj-r4rji4

由題意，有OTj=aji2

_T"(400

該表面的黑度:I=0.54=0.0625

4800

222

8、如圖所示，1、2表面在同一平面上，均垂直于表面3,Fi=2m,F2=4m,F3=6m,現(xiàn)

已求得X3,2=016,X3,1+2=0.18,求Xi,3

解：利用角系數(shù)的可加性，有：X^,1+2=X3.1+%3,2

求得：X3,I=X3,I+2-X3,2=0.18-0.16=0.02

再利用角系數(shù)的相對(duì)性，有：FxXv3=F3X3,1

所以Xi,3=F3%3,1/^1=6x0.02/2=0.06

9、寫出冷熱流體通過(guò)單層平壁傳熱時(shí)單位面積傳熱量q的計(jì)算式。

答：

(%]—%2)(%1-'f2)

q--42)=

151

--1---1---

42%

10、對(duì)管徑較小的管道，在包裹附加層削弱傳熱時(shí)，為什么會(huì)出現(xiàn)包裹附加層后傳熱反而增強(qiáng)

的現(xiàn)象？什么情況下才能保證包裹附加層后總可以起到減少熱損失的作用。

答：管道包裹附加層雖在傳熱過(guò)程串聯(lián)熱路上增加了一個(gè)導(dǎo)熱熱阻，但同時(shí)增加了外表面

的對(duì)流換熱面積，使外表面的對(duì)流換熱熱阻減小。如果增加的導(dǎo)熱熱阻小于對(duì)流換熱熱阻的減

小量，包裹附加層后反而會(huì)強(qiáng)化傳熱。因此，只有在包裹層超過(guò)一定厚度的前提下，才能起到

削弱傳熱的作用。

四、計(jì)算題

1、氣球直徑為0.4m,球內(nèi)充有壓力為150kPa的空氣，由于太陽(yáng)輻射加熱，氣球直徑增大到

0.45m,若球內(nèi)氣體壓力正比于氣球的直徑，試求過(guò)程中氣體對(duì)外的做功量W。（10分）

解：已知。1=0.4m時(shí)，p\=150kPa,且氣球內(nèi)壓力正比于氣球直徑，即p二⑦，可求

得：k=375kPa/m

dW=pdV=kD-d（-D3）=-kIJ^dD

62

W=J：^klfdD=k（D：-D：）

=2.27kJ

答:過(guò)程中氣體對(duì)外作功量為2.27kJo

2、如圖所示的氣缸內(nèi)充以空氣，活塞面積A=100cm2,距底面高度10cm,活塞及其

上重物的總質(zhì)量加=195kg,當(dāng)?shù)卮髿鈮毫b=102kPa,環(huán)境溫度而=27。（2。當(dāng)氣缸內(nèi)的氣

體與外界處于熱平衡時(shí)，把活塞重物拿去100kg,活塞將會(huì)突然上升，最后達(dá)到新的熱力平衡。

假定活塞與氣缸壁之間無(wú)摩擦，氣缸壁為良導(dǎo)熱材料，求活塞上升的距離/〃和氣體的換熱量

Q。（取g=9.8m/s2）（15分）

111川jwiihiiII.__

解：（1）確定空氣的初始狀態(tài)參數(shù)

mg195x9.8x101八

0=外+Pgi=外+-}-=102+-------------------=293.1kPa

°AlOOxlO_4

%=A”=100x10-4x10x10-2=io-3m3

￡=(273+27)=300K

（2）確定拿去重物后，空氣的終了狀態(tài)參數(shù)

由于活塞無(wú)摩擦，又能與外界充分換熱，因此終了平衡狀態(tài)時(shí)缸內(nèi)空氣的壓力和溫度與外

界的壓力和溫度相等。則

3

1021(195-100)X9.8XIQ-

=+=195.1kPa

P2PbPg2=+~~100x10-4

心=%=300K

2931-3,

x—^=1.5023xlOm3

195.1

活塞上升距離

AH=乂）=（L5023l）：103=005023m=5.023cm

A100xIO-4

對(duì)外做功量

33

W=/72AV=195.1xl0x（1.5023-l）xl0=97.999J

由閉口系能量方程，Q=〃U+W,因72=乃，故/。=0。所以求得氣體與外界的換熱量為

Q=W=97.999J

討論：（1）本題活塞上升過(guò)程為不可逆過(guò)程，其功不能用W=J：pdV計(jì)算，本題是一種

特殊情況，即已知外界壓力，故可用外界參數(shù)計(jì)算功（多數(shù)情況下外界參數(shù)未予描述，因而難

以計(jì)算）。

（2）系統(tǒng)對(duì)外做功97.999J,用于提升重物的功量為（有用功），另一部分“必丫是

克服大氣壓力所做的功。

3、水在絕熱混合器中與水蒸汽混合而被加熱，水流入的壓力為200kPa,溫度為20℃,比焰

為84kJ/kg,質(zhì)量流量為100kg/min;水蒸汽流入的壓力為200kPa,溫度為300℃,比焰為3072

kJ/kg,混合物流出的壓力為200kPa,溫度為100℃,比焰為419kJ/kg。問(wèn)每分鐘需要多少水

蒸汽。（10分）

解：此絕熱混合器所圍空間為一穩(wěn)流系，根據(jù)能量方程:

19

Q=AH+—Ac?+mgAz+Ws

1

9-

,/2=0,—Ac=0,mgAz=0,Ws=0

A//=0

(叫+m2)/i-(m1kl+m2h2)=0

—%)

g=--....—=12.63kg/min

一h2-h

答：每分鐘需要12.63kg水蒸氣。

4、有5g氤氣，經(jīng)歷一熱力學(xué)能不變的狀態(tài)變化過(guò)程，初始狀態(tài)0=6.0X105Pa,Ti=600K,

膨脹終了的容積V2=3VI，氤氣可作為理想氣體。已知氨氣的Rg=0.208kJ/（kg?K）,cp=0.523

kJ/（kg?K）,求：（1）終了狀態(tài)的溫度72、壓力P2；（2）過(guò)程中系統(tǒng)熱力學(xué)能、熔和牖的變

化量。（10分）

解：由題意：△〃=（）-乃=「=600K

由理想氣體氣體狀態(tài)方程，有:

0V=。2匕=322vl15

^2=-A=2.0xl0Pa

4一4一4

△U=/H=0

AS=mA?=mRIn—=-mRIn—=0.005x0.208xln3

匕Pi

=1.1426x10-3左J/K=1.1426(J/K)

5、試求在定壓過(guò)程中加給理想氣體的熱量中有多少用來(lái)作功？有多少用來(lái)改變工質(zhì)的熱力學(xué)

能（比熱容取定值）？（10分）

解：???定壓過(guò)程總加熱量為：q^cpAT

其中用來(lái)改變熱力學(xué)能的部分為：Au=cvAT

而Cp=Cy+Rg

定壓過(guò)程用來(lái)作功的部分為：w=Rg￡T

6、2kg某種理想氣體按“=1.2可逆多變過(guò)程膨脹到原有體積的3倍，穩(wěn)定地從300℃降低到

60℃,膨脹過(guò)程中作功418.68kJ,吸熱83.736kJ,求：氣體的Cp和?。（10分）

解：由閉口系能量方程：（15分）

AU=Q-W=83.736-418.68=-334.944kJ

At/=mcv(T2-7])

AU_-334.96

=0.6978kJ/(kg-K)

m(T2-T})~2(333-573)

又叫二,則

AH=Q-Wt=83.736-1.2x418.68=-418.68kJ

,/AH=mcp(7^-7])

-418.68

c=0.8723kJ/(kg-K)

p—()2(333-573)

7、3kg溫度為80℃的熱水在絕熱容器中與5kg溫度為20℃的冷水等壓混合,水的比熱為4.187

kJ/（kg?K）,求此混合過(guò)程的牖變，并根據(jù)牖變的計(jì)算結(jié)果說(shuō)明為什么混合過(guò)程是不可逆過(guò)程？

（提示：先由熱力學(xué)第一定律求混合后水的狀態(tài)）（15分）

解：思路：利用孤立（絕熱）系牖增原理進(jìn)行判斷。

取該絕熱容器為閉口系，設(shè)熱水用角標(biāo)H表示，冷水用角標(biāo)C表示，并注意液體

Cp-cv-c

由閉口系能量方程:

Q=AU+W

2=0,W=0

AU=0

即AUH+AUC=OmHcv(T2-TH])+mccvCT2-Tcl)=0

mH^H\+mC^C\3x353+5x293_

mH+mc3+5

固體或液體Cp=Cy-C,改商變的計(jì)算公式為:

TCmcdT

aS=--------

T

?2mcdT

AS=

TT

A5.IS.On=riC=criIrnrt+cCInrrt

…?315.5「?315.3、

=4.1873xln-------+5xln--------=0.12490/K

353293)

該閉口絕熱系的牖增相當(dāng)于孤立系牖增，A5iso>0,故該混合過(guò)程為不可逆過(guò)程。

8、空氣進(jìn)入噴管前的溫度%=27℃,壓力0=1.5bar,出口背壓pb=lbar,空氣的Cp=1.004kJ/

（kg-K）,Rg=0.287kJ/（kg-K）,問(wèn)：（1）應(yīng)選何種噴管？（2）出口截面的流速為多少？

（3）若4=0.02n?,噴管的流量為多少？（15分）

解：（1）選噴管（題目沒(méi)有提到?,可認(rèn)為其很小）

^=—=0.667>0.528

PiL5

應(yīng)選漸縮噴管。

（2）計(jì)算出口截面的流速，由（1）可判斷：C2<Ccr

_K_-_l1.4-1

<nV(1、丁

/=不久0=300x——=267.2K

c2=,2(]-刈)=J2x1.004義1。3(3oo—267.2)=256.67m/s

（3）計(jì)算噴管的流量

287x267.2

=0.7669m3/kg

5

P2Pb10

0.02x256.67

=6.6937(k?s)=401.622(k^min)

-0.7669-

9、某內(nèi)燃機(jī)混合加熱循環(huán)，壓縮始點(diǎn)工質(zhì)參數(shù)0=0.85bar,4=40℃,￡=15,燃燒終了的工質(zhì)

參數(shù)以=2000℃,p4=75bar,膨脹終了溫度為=760K。求：（1）在p-v圖、Ts圖上繪出其理想

循環(huán)圖；（2）循環(huán)中1kg工質(zhì)（工質(zhì)為空氣）的加熱量、放熱量、循環(huán)功及熱效率。（15分）

解：（1）理想循環(huán)的pv圖、Ts圖如下：

（2）本小題的重點(diǎn)是需求得各狀態(tài)點(diǎn)的溫度，但在求溫度的過(guò)程中有時(shí)需求得各狀態(tài)點(diǎn)的

壓力或容積。本題已知Ti、〃、和T5,所以只需求得“、和T3

1點(diǎn)：p\=0.85bar,T\=273+40=313K

fyY

k

2點(diǎn)：〃2=0'=Px￡=0.85x15"=37.6658bar

==300x15'4-1=886.253K

3點(diǎn)：P3=，4=75bar

，375

4=(=866.253x——--=1724.8797K

“2737.6658

7；=2000+273=2273K,么=760K

循環(huán)中1kg工質(zhì)的加熱量

%=W+W=CyW-6)+CpW-4)

=0.718(1724.880-886.253)+1.004(2273-1724.880)

=602.134+550.312=1152.446kJ/kg

放熱量%=4(豈一()=0.718(760—313)=320.946kJ/k

循環(huán)功%=/_%=U52.446-320.946=831.5kJ/k

熱效率=^=1-^=0.7215=72.15%

/1

10、活塞式內(nèi)燃機(jī)的混合加熱理想循環(huán)，工質(zhì)可視為理想氣體空氣，若循環(huán)壓縮比￡=14,

循環(huán)中工質(zhì)的總吸熱量為1000kJ/kg,其中定容過(guò)程和定壓過(guò)程各占一半，壓縮過(guò)程的初始狀

態(tài)為100kPa、27℃o試計(jì)算：（1）輸出凈功；（2）循環(huán)熱效率。（15分）

解：已知初始狀態(tài)：Pl=100kPa；7；=273+27=300K；壓縮比￡=14；

工質(zhì)吸熱量%=紜-3+/-4=1冊(cè)）°kJ/k；K=1.4

/、K—1

1?2.定牖，則%—=300x14°4=862.1K

V2y

設(shè)匕=V,則匕=14V

2?3?4.由％_3=的-4=與0—心)=喙(4—4)=500kJ/kg

=500/cv+7；=^？-+862.1=1558.5K

§v0.718

T4=500/4+T.+1558.5=2056.0K

Ps1.005

匕=%=V;%=U%=L319V

Z、K~\

4?5.定牖，T=T；%=M=14V

541％J

(1.319、0.4

T5=2056.0X=799.2K

q2=95T(心—4)=0.718x(799.2—300)=358.4kJ/kg

wQ-q1—q2-641.6kJ/kg

〃=1-絲=64.16%

%

n、某冷庫(kù)溫度需保持在一20。。而環(huán)境溫度則為30%:,若采用氨制冷機(jī)，壓縮機(jī)入口處為

干飽和氨蒸氣，而進(jìn)入節(jié)流閥的是飽和氨溶液，循環(huán)中壓縮機(jī)耗功率3.5kW,試計(jì)算：①壓

縮機(jī)的壓縮比是多少？②循環(huán)的制冷系數(shù)是多少？③制冷量為多少冷噸（1冷噸=3.86k

W）?④放熱量為多少？⑤制冷劑的質(zhì)量流量是多少？（15分）

解：已知：7；=30+273=303K；（=—20+273=253K；

P=H2-H1=3.5kW

①：查氨的壓熔圖（查圖值可能不完全相同，以下是參考值）

電=%=450kJ/k；〃2=L1MP；/ZJ=1825kJ/k

月=0.17MP；\=1570kJ/k

n=—=6.47.

Pi，

1570-450.

②:

h2-\1825-1570.；

③:。2=應(yīng)(4—用)=0.0137X(1570-450)/3.86=3.98冷口屯；

④:放熱量Q=qmQh—%)=0.0137x(1825-450)=18.87kW；

P3.5

q-----=--------=0.0137k^s

⑤:m1825-1570

12、用平底鍋燒開(kāi)水，鍋底有一層3mm厚的水垢，水垢導(dǎo)熱系數(shù)為1W/(m.K),當(dāng)熱流密度

為4.24Xl()4w/m2時(shí)，與水接觸的鍋垢表面溫度為110℃,試問(wèn)此時(shí)鍋底與水垢接觸面的

溫度為多少？(10分)

水垢

鍋底

解：設(shè)鍋底與水垢接觸面的溫度為小與水接觸的鍋垢表面溫度為3通過(guò)水垢層的熱流密

度為

q=—=t^

C51k

t=q-+t=4.24x104x=127.2℃

1i221

13、平面墻厚20mm,其導(dǎo)熱系數(shù)4=L3W/(m?°C)。為了使每平方米墻的熱損失不超過(guò)

1830W,在墻外覆蓋了一層導(dǎo)熱系數(shù)4=0.35W/(m-。。的保溫材料。已知復(fù)合壁的

兩側(cè)溫度為1300。(2和30。(2,試確定保溫層應(yīng)有的厚度。(10分)

解：由多層壁導(dǎo)熱公式：。+生

4幾2

1300-300.02、

可得^2=—x0.35=0.2375m

18301.3)

結(jié)論：保溫層最小厚度為237.5nun。

14、一直徑為50mm的鋼球具有均勻溫度450℃,突然放入恒溫30C的空氣中冷卻。已知鋼球

表面與環(huán)境的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=24W/(m2.K),鋼球的熱容量(密度和比熱的乘積)QC=3721

kJ/(m3.K),導(dǎo)熱系數(shù)7=35W/(m.K),試問(wèn)10min后鋼球的溫度。(15分)

解:可用集總參數(shù)法

2

。-T------------T---------------------xl0x60

pcVpcd

=e=e=e372&1。3/50幻0-3=O.6285

%

—=——=0.6285

e。%—t于

t=0.6285伉+=0.6285(450—30)+30=293.97℃

15、直徑50mm的銅球，其導(dǎo)熱系數(shù)7=85W/(m-℃),熱擴(kuò)散率a=2.95XlO'mZ/s,初始時(shí)溫度

為300℃,現(xiàn)把銅球置于36℃的大氣中，銅球表面對(duì)流換熱系數(shù)為30W/(m2.℃),試用集總參

數(shù)法計(jì)算銅球溫度達(dá)到90℃時(shí)所需的時(shí)間。(15分)

-52

已知：d=50mm；2=85W/(m-℃)；a=2.95x10m/s；t0=300℃；

2

=36℃./z=30W/(m?℃);t=9Q℃

求：銅球達(dá)到90℃時(shí)所需的時(shí)間

Bi=^30x0025

解：;=0.0088

285

Bi<0.1可以用集總參數(shù)法