武汉理工大学能动学院《工程热力学和传热学》试卷

由天下分享时间：2025/2/21 22:30:45 加入收藏我要投稿点赞

武汉理工大学考试试题纸(A卷)课程名称工程热力学和传热学题号一题分二三四五专业班级六七八九十总分备注: 学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题) 一、选择、填空题（每题2分，共30分） 21、.?u?q??pdv适用于＿＿＿ 1A 仅理想气体，可逆过程 B 任何工质，任何过程 C 任何工质，可逆过程 D 任何工质，不可逆过程。 2、理想气体等压膨胀过程，具有＿＿＿。 A q?0， w?0，?u?0 B q?0，w?0，?u?0 C q?0，w?0，?u?0 D q?0，w?0，?u?0 3、孤立系统是指系统与外界： A 没有质量交换 B 没有热量交换 C 没有任何能量交换 D 没有任何能量与质量交换 4、柴油机循环的净功越大，则循环的热效率____________ A越大 B越小 C不一定 D不变 5、蒸汽压缩制冷装置主要由压缩机、冷凝器、_________和蒸发器组成。 A喷油器 B膨胀阀 C锅炉 D排气阀 6、喷管的作用是获得_______气流，同时压力_______。 A高速\\下降 B高速/上升 C低速/下降 D低速/上升 7、用干球温度计和露点仪对湿空气测量得到3个温度：16℃、18℃和29℃，则该湿空气的干球温度为，露点温度为。 8、提高定容加热内燃机循环热效率主要在于，但受限制。 9、叶轮式压缩机相对于活塞式压缩机的最大优点是__________。 10、水的定压汽化过程经历了_________、定压汽化阶段和定压过热阶段。 11、基尔霍夫定律表述为____________。 A 在热平衡时ε＞A; B 在热平衡时ε＜A; C 在热平衡时ε =A ; D 在热平衡时ε ≠ A。 12、空间辐射热阻____________。 1??11?1?11??1A B C D ?1X12X12A1?1A1?A11 13、当黑体表面温度为27℃时计算得辐射力。。 A 解得辐射力E01=549W/M2; B 解得辐射力E01=954W/M2; C 解得辐射力E01=459W/M2 ; D 解得辐射力E01=659W/M2。 14、换热器加肋片的作用是。 A 增大对流换热系数α以增强传热； B 增大面积A以增强传热； C 增大黑度ε以增强传热； D 增大温差⊿t以增强传热。 15、Re的物理意义是。二、简答题（每题5分，共30分） 1、对刚性容器中的空气缓慢加热，使其从50℃升温到100℃，请判断该过程是否可逆，并扼要说明原因。 2、有一台可逆机经历了定容加热1→2、等熵膨胀2→3和等压放热3→1之后完成一个循环。设工质为理想气体，其等熵指数为k，循环点的温度T1、T2和T3已知，试在P-V图和T-S图上表示出该循环，并写出循环的热效率计算式。 3、用喷水方式冷却湿空气，能否把此湿空气的温度降至原先湿空气状态下的露点温度，为什么？ 4、用平底铝锅烧水，铝锅厚1mm，导热系数为200 W/（m·k），如果锅底结了厚为0.1mm的水垢，水垢的导热系数为2 W/（m·k），且锅两边的温差不变，那么有水垢和无水垢的导热量之比为多少？ 5、对管内强制对流换热，为何采用弯管可以强化流体的换热？ 6、地球和火星同太阳的距离相差不大，但为什么火星表面温度昼夜变化却比地球大得多？三、计算题（每题10分，共40分） 1、空气在压缩机中被压缩。压缩前空气的参数是p1=0.1Mpa,u1=0.845m/kg, 压缩后空气的参数是p2=0.8Mpa,u2=0.175m3/kg。设在压缩过程中，1kg空气的热力学能增加146kJ，同时向外放出热量50kJ,压缩机每分钟生产压缩空气10kg。求 ① 压缩过程中对1kg气体所作的功； ② 每生产1kg的压缩气体所需的功； ③ 带动此压缩机的电动机的功率。 2、温度为800k，压力为5.5Mpa的燃气进入燃气轮机，在燃气轮机内绝热膨胀后流出燃气轮机。① 在燃气轮机出口处检测废气的压力和温度，现在有两组值：一组压力为1.0Mpa，温度为485k，另一组压力为0.7Mpa，温度为495k，试判断这两组值谁是正确的？ ② 此过程是否可逆？（燃气的性质按空气处理，Cp=1.004kJ/kg·k,Rg=0.287kJ/kg·k,环境温度T0=300k） 3、有一平底铝制水壶，壶底直径24cm，铝底厚2mm，内装20℃的水，置于电炉上。已知：铝的导热系数210 W/（m·k），传热量Q=388W，壶内壁对水的换热系数465W/（m2·k）。问：快速把壶从电炉上取下，并立即用手贴在壶底上，能否把手烫坏(即求壶底温度)？ 4、在换热器中，重油从300℃被冷却到200℃，而石油从25℃ 被加热到175℃。如果换热器设计成（1）顺流式：（2）逆流式，并假定这两种情况的传热系数和所传递的热量完全一样，试确定换热器的对数平均温差，并比较逆流方式与顺流方式的经济性。（提示：比较所需的换热面积。） 3 武汉理工大学考试试题纸(B卷) 课程名称工程热力学和传热学题号一题分二三四五专业班级六七八九十总分 14、在两灰体表面间插入灰体遮热板减少辐射换热的原理是＿＿＿ A 增加了表面热阻； B 增加了一个表面热阻和二个空间热阻； C 增加了空间热阻； D 增加了二个表面热阻和一个空间热阻。 15、Nu的物理意义是。二、简答题（每题5分，共30分） 1、在绝热良好的房间内，有一台冰箱在工作，问打开冰箱门，室内温度如何变化？ 2、简述多级压缩中间冷却的作用，这对叶轮式压缩机是否有意义？ 3、有人说，自然界的过程都朝着熵增大的方向进行，因此熵减少的过程不可能实现。你认为对吗？并说明理由。 4、平壁与圆管材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆管内表面积等于平壁表面积，试问哪个导热量大？ 5、对管内强制对流换热，为何采用短管可以强化流体的换热？ 6、两块平行放置的平板表面发射率均为0.6,其板间距远小于板的宽度和高度，且两表面温度分别为t1=427℃,t2=27℃。试确定两板间的辐射换热量。三、计算题（每题10分，共40分） 1、在燃气轮机装置中，燃烧室产生的燃气的压力为0.8MPa,温度为700℃。燃气通过喷管获得高速气流，以带动燃气轮机对外做功。若已知喷管背压pb=0.2MPa,燃气的气体常数为289.4J/(kg·K),绝热指数κ＝1.3，求出采用缩放喷管时的出口流速。 2、在柴油机气缸中，空气沿绝热线压缩，设初压p1＝0.14 MPa，初温t1＝50°C，压缩终点温度t2＝650°C，试求压缩终点的压力和初、终比体积之比v1/v2 3、温度为50℃，压力为1.01325×105Pa的空气，平行掠过一块表面温度为100℃的平板上表面，平板下表面绝热。平板沿流动方向长度为0.2m,宽度为0.1m，按平板长度计算的Re=4×104，试确定平板表面与空气间的传热量。（空气物性参数: λ＝0.0299w/（m·k）,Pr=0.70,层流时: Nu=0.664Re1/2Pr1/3） 4、一台换热器用逆流冷却水来冷却润滑油。冷却水在管内流动，进、出口温度分别为20℃和50℃，热油入口温度为100℃，出口温度为60℃，试计算平均温差。备注: 学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题) 一、选择、填空题（每题2分，共30分,） 1、?u?q　适用于＿＿＿ A 仅理想气体，定容过程 B 任何工质，任何过程 C 任何工质，绝热过程 D 任何工质，定容过程 2、压气机压缩气体所耗理论轴功为＿＿＿。 2 1 13、摄氏温度与热力学温度的差值为：＿＿＿ A 273.15 B 273.16 C 0 D 任意定义 4、柴油机循环的吸热量越大，则循环的热效率____________ A越大 B越小 C不一定 D不变 5、蒸汽压缩制冷装置主要由压缩机、_________、膨胀阀和________组成。 A蒸发器/锅炉 B排气阀/ 蒸发器 ?C锅炉/冷凝器 D冷凝器/蒸发器 6、扩压管的作用是获得_______气流，同时速度_______。 A高压\\下降 B高压/上升 C低压/下降 D低压/上升 7、冬季取暖，若不采取任何其它措施，室内温度，室内相对湿度。（填增大，减少或不变） 8、一定量的理想气体经历了一个不可逆过程，对外作功15kJ，放热5kJ，则气体温度变化为。 A．开高 B．降低 C．不变 9、理想气体过程方程为pvn＝常数，当n＝0时，其热力过程是＿＿＿ 10、内燃机定压加热理想循环是由过程所组成。 11、有效辐射为＿＿＿ A 投射辐射和反射辐射的和； B 本身辐射和反射辐射的和； C 吸收辐射和反射辐射的和； D 吸收辐射和投射辐射的和。 12、表面辐射热阻＿＿ 1??1?1?11??11A B C D A1X12?1A1?1A1?1X12 13、当黑体表面温度为627℃时计算得辐射力。＿＿＿ A 解得辐射力E01=4359W/M2; B 解得辐射力E01=3459W/M2; C 解得辐射力E01=7359W/M2 ; D 解得辐射力E01=7350W/M2。 1A ?pdvB?d(pv)2C?pdv?p1v1?p2v2 2武汉理工大学教务处

试题标准答案及评分标准用纸

课程名称：工程热力学和传热学（A 卷）

一、选择题、填空题（每题2分，共30分,）

１C 2 A 3D 4C 5B 6A 7 29℃，16℃ 8升高压缩 9流量大，气体能无间歇地连续流进流出 10定压预热阶段 11C 12D 13C 14B 15惯性力与粘性力之比

二、简答题（每题5分，共30分）

1．答：可以是可逆的，也可以是不可逆的，取决于热源温度与空气温度是否随时相等或随时保持无限小的温差。

2．答：

?qt?1?2CpT3?T1q?1???1CV?T2?T1??1?k?T3?T1?T2?T13．答：不能。因为喷水冷却湿空气的过程近似一定焓过程，由焓湿图上可知，此时处理后湿空气的温度永

远大于原先状态下的露点温度。

4．答：由于q??t/R,?t不变，

故qd/q?R/Rd而R??/?

Rd??/???d/?d5．答：流体流经弯管时，由于离心力作用，在横截面上产生二次环流，增加了扰动，从而强化了换热。代入计算得qd/q?1/11

6．答：由于地球表面有大气层（主要成分为co2和水蒸气），白天大气层会吸收一部分来自太阳的辐射能量，而在夜间，因天空温度比太空温度（接近于绝对零度）高得多，由于大气层的辐射作用，故地球表面温度昼夜温差较小。

三、计算题（每题10分，共40分）

1.解：① 取气缸中的气体为热力系，由闭口系能量方程得 ??q??u??50?146??196kJ/kg

② 取气缸进出口和气缸中的气体为热力系，由开口系能量方程得 ?t?q??h?q??u???pu? ??50?146??0.8?103?0.175?0.1?103?0.845? ??251.5kJ/kg

③ 电动机的功率

P?q10m?wt?60?251.5?41.9kw

2.解：① 若出口状态是第一组值，则过程的熵产为 ?Sg??s ?c?T2plnT?RglnP21P1 ?1004ln485 800?287ln15.5??13.20J?kg?k??0 显然这是不可能的，因为一切过程?Sg?0,故该组数据不正确。 ② 若出口状态是第二组值，则过程的熵产 // ?SlnT2?RglnP2g?cpT 1P1 ?1004ln4950.7 800?287ln5.5 ?109.7J ?kg?k??0 故第二组数据是正确的。

因为?Sg?0，故工质在燃气轮机内的绝热膨胀过程是不可逆的。3.解：

设壶底外壁温度为t1,内壁温度为t2，根据 Q??A?t1?t2?/? Q?2A?t2?tf? 联立求得

tQ??1?4.解： 1?tf??顺流时，A????t?2??300?25?275?C,?t?200?175??c代入数据计算得max?tm?275?25t?38.53?min251?CC逆流时ln，275?tmax/25?104.2?200?25?175?C,?tmin?300?175?125?c?t?175?125? 可见，逆流布置时△m2150?Ctm比顺流时大44%，即在相同的条件下，只要将顺流改成逆流布置，就可以减

少44%的换热面积。

武汉理工大学教务处

试题标准答案及评分标准用纸

课程名称：工程热力学和传热学（B 卷）

一、选择、填空题（每题2分，共30分,）B卷

1.D 2 .C 3.A 4.C 5.D 6.A 7.增大，减少 8.B 9.定压过程 10.绝热压缩、定压加热、绝热膨胀、定容放热 11.B 12.A 13.D 14.D 15.无量纲换热系数

二、简答题（每题5分，共30分）

1.答:室内温度会逐渐升高。取房间为系统，根据热力学第一定律Q??U?W，因为房间绝热，Q=0，所以热力学第一定律可表示为 ?U?W?0，即系统的内能改变量和系统与外界交换的功量之和为零，由于冰箱在工作消耗电能，即系统消耗外功，根据热力学规定，此时W<0，由热力学第一定律可知，?U?0，即系统的内能增加，也就是房间内空气的内能增加。空气可视为理想气体，其内能是温度的单值函数。内能增加温度也增加，故室内温度会升高。

2、答：作用①可省功；②降低排气温度；③有利于提高容积效率，增加产生量。对于叶轮式压气机同样有意义，也可以省功和降低排气温度。

3、答：错。工质熵的变化包括熵流和熵产两部分，熵流可正、可负、也可为零，熵产总是大于或等于零，当工质放热引起的熵流大于因过程的不可逆引起的熵产时，则工质熵减少。如果加上“孤立系统”的限制就对了。

4、答:平壁导热量 Q ?t?t1 ? 圆管导热量 Q S2?1d2 ??d2??ln1l1d1

12? Q12lnd2dln(1?1d)1 Q??? 22??1所以圆管壁的导热量大。d1d1

5、答：采用短管，流体在管内换热处于入口段温度边界层较薄，因而换热较强，即所谓的“入口效应”。

6、答：g Eb1?Eb21,2?

1?5638(w/m2??1)?1三、计算题（每题10

1分，共?240分） 1.

解： Pb0.2P??0.2510.8 对缩放喷管：??1 wg2?2???1RT?p21?1?(???p)?1?1.3? ?21.31.3?1289.4?（100?273）?1??1?0.251.3???

?? ＝817ms 另一法：w?g2?2??1R(T1?T2)?817ms??1??1.3?1 其中：T2p?T?(2)?TTp122?1(?.251.3＝706.6K1p1p)＝（700?273）?012、

解：注意到是绝热过程，则利用初、终状态参数之间的关系式可得：T??1?1.42?(p2??pT?1650?273T)2?(2T)?p1?()1.4?1?0.14?5.52Mpa1p1150?273

v1111.4v?(p2p)??(5.5214)?13.8210.3.