1、1西南交通大学热工基础期末试卷 3 参考答案课程代码 2030600 课程名称 热工基础 考试时间 120 分钟 题号 一 二 三 四 总成绩得分阅卷教师签字： 一、 判断下列说法是否正确（每题 1 分，共 10 分）：1、气体流经渐缩喷管，其出口截面的流速不可能超过当地音速。 （ ）2、使系统熵增大的过程必为不可逆过程。 （ ）3、理想气体的热力学能、焓和熵都是温度的单值函数。 （ ）4、无耗散效应的准静态过程为可逆过程。 （ ）5、热效率较高的发动机，循环净功也一定较大。 （ ）6、等量的高温热量与低温热量具有相同的品质。 （ ）7、因为熵是状态参数，所以熵流和熵产也都是状态参数。 （ ）
2、8、热力学中作为状态参数的压力是绝对压力。 （ ）9、若湿空气的含湿量不变，当温度升高时，其吸湿能力增强。 （ ）10、气体经绝热节流后，焓不变，因此绝热节流的整个过程是等焓过程。 （ ）二、 填空（每题 3 分，共 15 分）： 1、某理想气体经历一不可逆吸热过程后，其熵流 S f 0 ，熵产 Sg 0 ，总熵 S 0 。2、柴油机混合加热理想循环的压缩比 、 升压比 、 预胀比 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线2 、 热效率 t 增加。3、气体经历一可逆定容过程，w = 0 ；经历一可逆定压过程，w t = 0 。4、气体流经一喷管后，压力 、流速 、流量 不变
3、。5、紊流受迫对流换热的机理是：在壁面及层流边界层区域为 热导热 ，而在其它区域主要为 热对流 。三、简答题（每题 5 分，共 20 分）：1、说明非稳态导热计算中什么条件下可以采用集总参数法？答：当物体表面的对流换热热阻远大于内部导热热阻时，可将物体看作一个质点，即近似认为物体内部温度处处相等。用毕渥准则判断，即当 Bi0.1 或BiV0.1M 时可以采用集总参数法。2、某理想气体经历可逆等温吸热过程 1-2，可逆多变膨胀过程 2-3（1n） ，可逆等温放热过程 3-4，等熵压缩过程 4-1。请画出该循环的 p-v 图和 T-s 图。3、在 lg ph 图上画出蒸气压缩制冷的理论循环图，并用
4、线段分别标出单位质量制冷剂的制冷量 q2 和压缩机的耗功量 w0。34、如图所示，1、2 表面在同一平面上，均垂直于表面 3，A 1 = 3 m2，A 2 = 4 m2 ，A 3 = 6 m2, 现已求得 X3,2 = 0.16，X 3，1+2 = 0.18，求 X1，3解：利用角系数的可加性，有：X 3，1+2 = X3，1 + X3,2求得：X 3,1= X3，1+2 X 3,2=0.180.16=0.02再利用角系数的相对性，有：A 1 X1，3 =A 3 X3,1所以 X1，3 = A3 X3,1/ A1=60.02/3=0.04四、计算题（共 55 分）1、在一具有可移动活塞的封闭气
5、缸中，储有温度 t1=45、表压力 pg1 =80 kPa 的氧气 1kg 。先在定压下对氧气加热至状态 2，加热量为 40 kJ；然后又经 n =1.2的多变过程膨胀到初温，即 t3=45，此时表压力 pg3 =18 kPa。设氧气的定压比热 cp= 909.3 J/（kg K） ，R g=259.8 J/（kgK） ，大气压力为 0.1MPa。试计算：（1）该过程中焓及熵的变化量；（2）系统对外所作的膨胀功。 （15 分）解：（1）该过程中焓及熵的变化量4已知：t 1= t3=45，所以 0hp1 =pg1 + pb =80 +100=180 kPap3 =pg3 + pb =18 +10
6、0=118 kPa)KJ/(kg706.198ln.259lnln13g13 pRTcsp（2）系统对外所作的膨胀功 )(1)( 32g121321 TnRvpw利用理想气体状态方程可求得： /kg)m(459.01803.25931g1 pTRv1-2 定压加热量： )(12TcqpK9.36183.90412 cTp /kgm52.01809.6.2533g2 pRv kJ483.61043.571034. )3189.(12.59).2.(8 )(1)(33 32g121 Tnvw2、用平底锅烧开水，锅底有一层 3mm 厚的水垢，水垢导热系数为 1 W/（mK),当热流密度为 4.241
7、04 W/m2 时，与水接触的锅垢表面温度为 110，试问此时锅底与水垢接触面的温度为多少？ （13 分）5解：设锅底与水垢接触面的温度为 t1，与水接触的锅垢表面温度为 t2，通过水垢层的热流密度为 /21trtq2.37103.0124.1 tqt3、如图所示，三个无限大的平行平板，平板 1 的温度为 1200 K，平板 2 的温度为 600 K，且 1 =0.2， 2=0.8， 3 =0.5，求平板 3 的温度，并画出热路图、标出热阻（平板3 的导热热阻不计） 。 （15 分）解：对无限大平行平板，A 1A 2A 3A，各板之间的角系数均为 1，故可由辐射换热的基本公式 1111 313
8、b33,13b13, AEAXAE导得 10067.53143413,1 T63 个平行平板的辐射换热热路为串联热路，1、3 板和 3、2 板之间的热流密度相等，由于板面积相等，所以辐射换热量相等。即 2,32342433143413,1 1067.5067.5 TATA 424314423 001 TT25.123 6131代入求解，得 K6.902T热路图如下（各热阻已标出）：4、在一换热器中，热流体的进出口温度分别为 300和 200，冷流体的进出口温度分别为 40和 150，流动方式为逆流，换热器的散热面积为 30 m2，传热系数 k 为 100 W/（m 2） ，求换热器的传热量。 （12 分）解：逆流时的对数平均温差为 95.141605ln)2()30(lnminaxim ttt换热器的传热量 kW84.695.14301mtkAQ
