2018年中国计量学院考研专业课试题804热工基础.docx

1、工程热力学部分（75分）一、单项选择题（每题3分，共15分）1. 关于Rg和R，下面说法正确的是（   ）。A. 两者与气体的种类相关；        B. R与气体相关，Rg与气体无关；C. Rg与气体相关，R与气体无关；  D. 两者都与气体种类无关2. 理想气体经历一个膨胀、升压的过程，则该过程的过程指数的范围为（   ）。A. ； B.  ； C. ；D. 3. 有人声称发明了一种机器，当这台机器完成一个循环时，吸收了100kJ的功，同时向单一热源排出了100kJ的热，这台机器（   ）。A. 违

2、反了热力学第一定律；B. 违反了热力学第二定律；C. 违反了热力学第一、二定律；D. 既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律4. 平衡态是指在没有外部作用的情况下，（    ）。A. 系统内外压力都不变的状态；   B. 系统内外温度都不变的状态；C. 系统内外状态参数不随时间而变化的状态； D. 以上皆有可能5. 系统从某平衡态经历一个不可逆过程到达另一平衡态，则该过程的熵产（   ）。A 可用该过程的计算；B 不可能计算；C 可以用具有相同起点和终点的可逆过程的计算；D 以上都不对二、简答题（每题5分，共25分）1. 空气在封闭容器内经历某种

3、过程，热力学能减少12kJ, 对外做功30 kJ，分析空气的熵变可能情况，并说明原因？2. 锅炉产生的水蒸气在定温过程中是否满足的关系？为什么？3. 为什么说影响人体感觉和物品受潮的因素主要是空气的相对湿度，而不是绝对湿度？4. 绝热节流与可逆绝热膨胀过程各有什么特点，压力、温度、熵等状态参数如何变化？5. 实际气体性质与理想气体性质差异产生的原因是什么？在什么条件下，实际气体可以看作是理想气体？三、计算题（共35分）1. 一个动力循环装置在温度为900K和303K的恒温热源之间工作，该装置与高温热源交换的热量为3750kJ，与外界交换的功量为2250kJ, 试利用克劳修斯积分不等式判断该循环

4、能否可行？（10分）2. 10mol的理想气体，从初态p1=0.5MPa，T1=340K经可逆绝热膨胀到原来体积的2倍，求终态温度及该过程的功和熵的变化。（该气体的定压和定容比热容分别为35.168J/(molK)和25.12 J/(molK)）（10分）3. 一绝热刚性气缸，被一导热无摩檫的活塞分成两部分，被固定的活塞一侧储有0.5MPa，25的理想气体（空气）1kg，另一侧储有0.3 MPa，25的同种理想气体2kg。然后使活塞自由移动，最后达到平衡。假设比热容为定值，求：（1） 平衡时的温度和压力；（8分）（2） 该过程的焓、熵及热力学能的变化。（7分）传热学部分(75分)一 、是非或单

5、项选择题（每空1分，共12分）1、有一个导热问题可以用下面的微分方程描述：(1a) 这是一个圆柱导热问题吗？是/非（   ）(1b) 这是一个一维且存在内热源的导热问题吗？是/非（   ）(1c) 这是一个稳态且是常物性的导热问题吗？是/非（   ）2、在以下几个准则数中：Pr，Gr，Re，Ra，Bi，Nu，Fo，(2a) 代表非稳态过程无量纲时间量的准则数是（   ）(2b) 代表动量扩散能力和热量扩散能力相对大小的是（   ）(2c) 可度量流动惯性力与流动粘性力大小对比的是（   ）3、关于管槽内一般流体的强制对流换热：(填“是

6、”、“非”或/选项)（3a）湍流流动时，恒热流和恒壁温的边界条件对换热Nu数没有影响。（   ）（3b）层流流动时，即使当量直径相同，不同截面通道的换热Nu数也不同。（  ）（3c）流体在直径为d的圆管内流动，但流体只充满了一半高度的管道，这时的当量直径de为：（   ）（A）d      (B) d/2      (C) d/4      (D)不确定4、关于黑体和灰体辐射： (填“是”、“非”)（4a）灰体的光谱吸收比随波长而变，且比黑体的光谱吸收比小。（  ）

7、（4b）具有相同辐射力的物体中，黑体的温度最低。（  ）（4c）黑体的定向辐射强度随天顶角q呈余弦规律变化，而其定向辐射力则为常数。（  ）二、（12分）有一厚度为L的大平板，稳态导热时两侧温度分别为T1、T2，板内没有内热源，实验测得其温度分布曲线如图1中实线所示，平板中心处的温度TL/2比温度线性分布时的中心温度低T，已知平板的导热系数与温度之间为线性关系：(T)=0（1+T），为常数。假设测量结果为T1=400 K，T2=300 K，T=10 K，平板厚度L=10 mm，试求的大小。图1三、（13分）用热电偶来测量气流的温度，热偶结点近似看成一个圆球，气流与热偶之间的

8、对流换热系数h=400 W/(m2K)，热偶材料的导热系数=20 W/(mK)，比热c=400 J/(kgK)，密度=8500 kg/m3。求：1. 若要求热电偶的时间常数为1s，试确定热电偶节点的直径。（4分）2. 若热偶初始温度为25C，将它放置在温度为200C的气流中，那么热偶结点到达199C需要多长时间？（3分）3. 若考虑气流所处的壁面与热偶之间的辐射换热，写出此时非稳态过程的导热微分方程（能量平衡方程）。（3分）4. 试计算考虑辐射情况下趋于稳定时热电偶的温度。假设壁面温度为400C，热偶节点的发射率为0.9。（3分）四、（6分）常物性流体外掠长度为L的平板，局部对流换热系数的规律

9、变化为hx=Cx-1/2，C为常数，x为离平板入口的距离，记为x=L处的局部努塞尔数()，记为整个平板上的平均努塞尔数()，试求两者之比/。五、（12分）温度为10C、质量流量为0.01 kg/s的冷水进入内径为0.02 m 的圆管，管外敷设电加热器，加热器外面用绝热层包裹，如图2所示。加热器的热流密度为15000 W/m2.，水的出口温度为40C。流动为充分发展状态，忽略入口效应，物性参数如下： = 997 kg/m3, f = 0.608 W/(mK)，cp = 4180 J/（kgK）， = 910 10-6 Ns/m2. 问：对流传热系数h为多少？管长为多少米？(提示：a=/cp,Re

10、=uD/ , 恒热流下管内层流时Nu=4.36, 管内湍流时Nu=0.023Re0.8Pr0.4)图2 六、（8分）两个黑体表面(A1，A2)的尺寸和相对位置如图3所示，垂直方向非常长，表面保持均匀的温度T1 = 1000 K 和T2= 800 K. 试计算两表面之间单位长度的净换热量。（ = 5.6710-8 W/（m2K4）图3七、（12分）在两个平行放置的相距很近的大平板1和2之间，插入一块很薄而且两个表面黑度不等的第三块平板。已知t1=300C，t=100C,e1=0.5，e=0.8。稳态时，当平板3的A面朝向平板1时，板3的温度为170 C，当平板3的B面朝向平板1时，板3的温度为260 C。试问：1. 画出两种情况下的辐射换热网络图。（4分）2. 确定第三块平板表面A、B各自的黑度。（4分）3. 两种情况下，平板1和2之间的辐射换热量是否相等？各为多少？（4分）【完】热工基础试卷   第8 页  共6页