1、热工基础试卷 第 1 页 共 6 页 工程热力学部分（共 75 分） 一、选择题（每题 2 分，共 20 分） 工程热力学部分（共 75 分） 一、选择题（每题 2 分，共 20 分） 1. 有位发明家声称他设计了一种机器，当这台机器完成一个循环时，可以从单一热源吸收 1000kJ 的热，并输出 1200kJ 的功，这台热机（ ）。 A 既不违反第一定律，也不违反第二定律 B 违反了第一定律和第二定律 C 违反了第一定律 D 违反了第二定律 2. 分别处于刚性绝热容器两侧的两种不同种类的理想气体，抽去隔板混合前后 （ ） 。 （说明：S 为熵，U 为热力学能，H 为焓） A.S=0、U=0 B
2、.U=0、H=0 C.S=0、H=0 D.S0、U=0 3.质量不能改变的系统是（ ） 。 A.开口系统 B.闭口系统 C.绝热系统 D.以上都是 4.闭口系统经历一可逆变化过程，系统与外界交换功量 10KJ，换热-10KJ，则系统熵变（ ） 。 A.大于 0 B.小于 0 C.等于 0 D.不确定 5.在保温良好，门窗密闭的室内，启动一台打开门的冰箱，经过一段时间运行，则室温将（ ） 。 A.升高 B.降低 C.不变 D.不确定 6.工质熵减少的过程（ ） 。 A.不能进行 B.可以进行 C.必须伴随自发过程才能进行 热工基础试卷 第 2 页 共 6 页 7. 理想气体定压过程的热力学能变化
3、量为 （ ） 。（说明 Cp 为比定压热容，Cv 为比定容热容，T 为温度，p 为压力，q 为热量，wt为技术功，h 为焓，v 为比容） ATcp BTcv Ch-pv Dt-wq 8.闭口系统功的计算式 W=U1-U2，以下说法正确的是（ ） 。 A.只适用于绝热自由膨胀过程 B. 只适用于理想气体的绝热过程 C. 只适用于可逆绝热过程 D. 适用于可逆与不可逆的绝热过程 9. （ ）过程是可逆过程。 A.可以从终态回复到初态的 B.没有摩擦的 C.没有摩擦的准静态过程 D.没有温差的 10.简单可以压缩热力系统的状态可由（ ） 。 A两个状态参数决定 B两个具有物理意义的状态参数决定 C
4、两个可测状态参数决定 D两个相互独立的状态参数决定 二、填空题（每空 1 分，共 10 分） 二、填空题（每空 1 分，共 10 分） 1.pdvCvdTq+= 适用于理想气体的（ ）系统， （ ）过程。 2.卡诺循环包括两个（ ）过程，两个（ ）过程。 3.理想气体的热力学能、焓是（ ）的单值函数。 4.热能的品位比机械能的品位（ ） 。 5.孤立系熵的变化S（ ）0。 6.氮气和氧气的混合物为 2m3，压力为 0.1Mpa，其中氮气的分容积为 1.4m3，则氮气和氧气的分压力分别为pN2=( ),pO2=( )。 7.通用气体常数的数值（ ） （包括单位） 。 热工基础试卷 第 3 页 共
5、 6 页 三、判断题（每题 2 分，共 10 分） 三、判断题（每题 2 分，共 10 分） 1. 系统的平衡状态是指系统在外界影响条件下， 不考虑外力场作用， 宏观热力性质不随时间而变化的状态（ ） 。 2. 不管过程是否可逆，开口绝热稳流系统的技术功总是等于初、终态的焓差。（ ） 。 3. 系统经历一个可逆定温过程， 由于温度没有变化， 故该系统工质不能与外界交换热量（ ） 。 4. 容器中的气体压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。 （ ） 。 5. 膨胀功、流动功、技术功都是与过程的路径有关的过程量。 （ ） 。 四、简答题（共 15 分） 四、简答题（共 15 分） 1. （6 分
6、）某一工质在相同的初态 1 和终态 2 之间分别经历 2 个热力过程，一为可逆过程，一为不可逆过程。比较这两个过程中。 （1）工质的熵的变化量哪一个过程大？为什么？ （2）相应外界的熵变化量哪一个过程大？为什么？ 2. （4 分）请分别用克劳修斯（Clausius）和开尔文-普朗克（Kelvin-Plank）描述热力学第二定律。 3 （5 分）一汽车制造厂在广告里声称其厂汽车发动机的热效率为 78 % 。在周围环境温度为 25时，经测得燃气温度为 950，试分析广告数据真实的可能性。 五、计算题（共 20 分） 五、计算题（共 20 分） 1kg 氮气分别经过绝热膨胀和定温膨胀的可逆流动过程，
7、从初态为 p1=10MPa，t1=1000膨胀到终态。终态比体积相同，且在绝热过程中终温 t2=0。求氮气在不同过程中的终压p2，对外界所作的功，交换的热量，以及过程热力学能，焓、熵的变化量。已知氮气比定压热容 Cp=1.038kJ/(kg.K),气体常数 Rg=0.296 kJ/(kg.K)，绝热指数 k=1.4。 热工基础试卷 第 4 页 共 6 页 传热学部分（共传热学部分（共 75 分）分） 一、 简答题（每题一、 简答题（每题 3 分，共分，共 15 分）分） 1. 基尔霍夫定律揭示了什么问题？写出其数学表达式。 2. 写出Re数的定义式及其物理含义。 3. 流体通过内管外径为 d、
8、外管内径为 D 的环形通道时的当量直径为多少？ 4. 导热问题常见的边界条件有哪三类？ 5. 写出对数平均温差的计算式，并说明各个符号的含义。 二、简要分析与计算题（每题 5 分，共 20 分） 二、简要分析与计算题（每题 5 分，共 20 分） 1. 示意性地画出流体外掠单圆管、当流动为湍流时，表面传热系数h沿=1800的变化情况，并加以简要分析说明。 o0o180 第 1 小题 第 2 小题 2. 某圆柱形内封闭空腔如右图，1为底面，2为顶面，3为侧面。圆柱体底、顶面直径等于其高度。已知角系数X1,2=0.2，求：X3,1=？X3,3= ？ 3. 某 两 层 平 壁 稳 态 导 热 的 温
9、 度 场 如 图 所 示 ， 已 知1：2=2:5， 50 30201q2q1122 123热工基础试卷 第 5 页 共 6 页 求：1) = =21qq ？ ； 2) =21？ ；3) 导热热阻：= =21RR？ 4. 设某平板材料的导热系数与温度之间的变化关系为0(1)bt=+， 材料内部无内热源，厚度为，两侧面温度分别为t1、t2 (t1t2)，试示意性地画出b=0及b0时材料内部的温度分布，并说明理由。 三、 （三、 （12 分）分） 初温为25C的热电偶被置于温度为250C的气流中，设热偶的热接点可视为球形，要使得其时间常数小于1秒，问（1）热接点的直径应该为多大？（2）经过4秒钟后
10、，热偶测得的温度是多少？已知热接点材料的物性：导热系数为20 W/(mC)，密度为8500 kg/m3，比热为400 J/(kg C) ；设热偶与气流间的表面传热系数为300 W/(m2C)。 四、 （13 分） 四、 （13 分） 如图所示，温度为T 的冷气体以 u 的流速平行地吹过一块平板（平板一边与来流垂直），平板的长和宽分别为2m和1m，采用一组非常薄的电加热器使平板维持均匀温度在Tw=500K。流体的导热系数、密度、比热和运动粘度分别为：=0.02W/（m.K），=1kg/m3 ，Cp =1000 J/(kg.K),=210-5m2/s 。试回答下列问题： （1） 计算普朗特数 （P
11、r） ； 判断平板末端的流动是层流还是湍流? 如果是湍流，请问转为湍流流动的临界距离 xc 为多少?(注：临界雷诺数可取 Rec = 5105） （2）计算气体带走的总热量（q） 。设平板换热满足以下准则关系式： 31216640PrRe.Nu = =（若为层流） ；31808500370Pr)Re.(Nu.=（若为湍流） 热工基础试卷 第 6 页 共 6 页 五、 （15 分） 五、 （15 分） 两块边长均为1米的正方形平板相距1米平行放置于一表面为重辐射面的大房间内（平板背面不参与换热） ，A板表面的黑度为0.6，温度为127C；B板表面的黑度为0.8，温度为600K，=5.6710-8 (w/m2K4)， A、B两板相对表面之间的角系数为0.2，求： （1）画出辐射网络图； （2）A、B两板相对表面之间的换热量。 【完】
